一种热泵蒸汽系统

本发明涉及热泵蒸汽，具体涉及一种热泵蒸汽系统。

背景技术：

1、减少煤炭、天然气等一次能源消耗，提高以电能为驱动力的供热技术得到广泛关注和快速发展。目前，工业园区管网蒸汽供应普遍采用燃气锅炉，其一次能源转化率低，排放大量co2和nox，严重阻碍“3060目标”顺利实施，亟需研究新型低碳工业蒸汽供应新技术。

2、高温热泵蒸汽技术依靠电力驱动，吸收余热热源的热量，通过泵热技术提升为高品位热量，从而制取高温热水或低压工业蒸汽，是一种新型热泵供热技术。但是采用热泵供应蒸汽的能力变化范围一般为50-100％，而一些工业用户的供气需要波动较大，出现短时尖峰负荷就需要配置多台热泵蒸汽机组，导致出投资过高，不利于热泵蒸汽机组的推广应用。因此，如何提高热泵蒸汽机组的变负荷适应能力，成为了新的研究热点和技术难题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足，本发明提供一种热泵蒸汽系统，其可以提高热泵蒸汽组的变负荷适应能力。

2、为实现上述目的，本发明可以采用以下技术方案进行：

3、一种热泵蒸汽系统，其包括通过可控蒸汽发生器耦合的水-蒸汽循环回路和冷媒循环回路，所述可控蒸汽发生器内布置有蓄热相变材料，

4、所述水-蒸汽循环回路包括通过管道依次连接的预热器、油冷器、所述可控蒸汽发生器、蒸汽压缩机和气液分离罐，其中，进水依次进入所述预热器和油冷器被加热，然后进入所述可控蒸汽发生器被继续加热蒸发变成第一状态的饱和蒸汽，最后进入所述蒸汽压缩机被加压至第二状态的饱和蒸汽，经所述气液分离罐供给用户使用；

5、所述冷媒循环回路包括通过管道连接的冷媒压缩机和所述可控蒸汽发生器，其中，经所述可控蒸汽发生器出口后的冷媒分成两路，一路依次经过第一减压阀和经济器后回到所述冷媒压缩机，另一路经过第二减压阀和蒸发器后回到冷媒压缩机，

6、其中，通过所述蒸汽压缩机频率的调节，使得所述蒸汽压缩机的入口压力减小，进而在所述蒸汽压缩机的出口蒸汽压力基本不变的情况下，提高进入所述蒸汽压缩机的蒸汽量。

7、如上所述的热泵蒸汽系统，进一步的，所述可控蒸汽发生器包括壳体，所述壳体内设置有换热盘管，所述换热盘管浸没与所述壳体内部液面且所述换热盘管的外周布置有若干相变蓄热球，所述换热盘管上方设有遮挡板，所述遮挡板固定在所述壳体内部且高于所述壳体内部液面，所述遮挡板设置栅栏孔。

8、如上所述的热泵蒸汽系统，进一步的，所述遮挡板通过固定支架和所述壳体的底部连接固定。

9、如上所述的热泵蒸汽系统，进一步的，所述气液分离罐的出口依次连接所述经济器和蒸汽压缩机，其中，经气液分离罐分离出的液态水，进入所述经济器降温放热后通过带有第三减压阀的管道从喷液口进入所述蒸汽压缩机。

10、如上所述的热泵蒸汽系统，进一步的，一带有油泵的管道从所述蒸汽压缩机的出口引出，经所述油冷器再回到所述蒸汽压缩机的入口。

11、如上所述的热泵蒸汽系统，进一步的，一换热管道依次经所述蒸发器和预热器后引出系统。

12、如上所述的热泵蒸汽系统，进一步的，所述可控蒸汽发生器通过顶部的蒸汽出口管道与所述蒸汽压缩机连通。

13、如上所述的热泵蒸汽系统，进一步的，所述相变蓄热球包括硫酸镁水合物或硫酸钙水合物的任一种或任意组合，所述相变蓄热球的直径为50-100mm，蓄热温度为100-150℃，蓄热密度超过2.0gj/m3，所述栅栏孔的孔径为40-80mm。

14、如上所述的热泵蒸汽系统，进一步的，还包括进水泵，所述进水泵设置在所述预热器的上游。

15、如上所述的热泵蒸汽系统，进一步的，所述可控蒸汽发生器的负荷调节范围为30％-200％。

16、本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明通过在可控相变蒸汽发生器内完成相变材料的蓄热-释热过程和水-蒸汽的相变过程；配合调节蒸汽压缩机的频率和入口压力，使得可控蒸汽发生器产生的低压蒸汽压力基本保持不变的情况下产生更多低压蒸汽，经过蒸汽压缩机产生更多符合用户需求的目标蒸汽，用以满足蒸汽用户使用的尖峰负荷需求，相对来说机组初装配置大幅度降低，节约成本；同时热泵蒸汽机组保持额定负荷运行，机组运行效率高，运行成本也有所降低。

技术特征：

1.一种热泵蒸汽系统，其特征在于，包括通过可控蒸汽发生器耦合的水-蒸汽循环回路和冷媒循环回路，所述可控蒸汽发生器内布置有蓄热相变材料，

2.根据权利要求1所述的热泵蒸汽系统，其特征在于，所述可控蒸汽发生器包括壳体，所述壳体内设置有换热盘管，所述换热盘管浸没与所述壳体内部液面且所述换热盘管的外周布置有若干相变蓄热球，所述换热盘管上方设有遮挡板，所述遮挡板固定在所述壳体内部且高于所述壳体内部液面，所述遮挡板设置栅栏孔。

3.根据权利要求2所述的热泵蒸汽系统，其特征在于，所述遮挡板通过固定支架和所述壳体的底部连接固定。

4.根据权利要求1所述的热泵蒸汽系统，其特征在于，所述气液分离罐的出口依次连接所述经济器和蒸汽压缩机，其中，经气液分离罐分离出的液态水，进入所述经济器降温放热后通过带有第三减压阀的管道从喷液口进入所述蒸汽压缩机。

5.根据权利要求1所述的热泵蒸汽系统，其特征在于，一带有油泵的管道从所述蒸汽压缩机的出口引出，经所述油冷器再回到所述蒸汽压缩机的入口。

6.根据权利要求1所述的热泵蒸汽系统，其特征在于，一换热管道依次经所述蒸发器和预热器后引出系统。

7.根据权利要求1所述的热泵蒸汽系统，其特征在于，所述可控蒸汽发生器通过顶部的蒸汽出口管道与所述蒸汽压缩机连通。

8.根据权利要求2所述的热泵蒸汽系统，其特征在于，所述相变蓄热球包括硫酸镁水合物或硫酸钙水合物的任一种或任意组合，所述相变蓄热球的直径为50-100mm，蓄热温度为100-150℃，蓄热密度超过2.0gj/m3，所述栅栏孔的孔径为40-80mm。

9.根据权利要求1所述的热泵蒸汽系统，其特征在于，还包括进水泵，所述进水泵设置在所述预热器的上游。

10.根据权利要求1所述的热泵蒸汽系统，其特征在于，所述可控蒸汽发生器的负荷调节范围为30％-200％。

技术总结本发明公开了一种热泵蒸汽系统，涉及热泵蒸汽技术领域，其包括通过可控蒸汽发生器耦合的水‑蒸汽循环回路和冷媒循环回路，可控蒸汽发生器内布置有蓄热相变材料，水‑蒸汽循环回路包括通过管道依次连接的预热器、油冷器、可控蒸汽发生器、蒸汽压缩机和气液分离罐，进水依次进入预热器和油冷器被加热，然后进入可控蒸汽发生器被继续加热蒸发变成第一状态的饱和蒸汽，最后进入蒸汽压缩机被加压至第二状态的饱和蒸汽，经气液分离罐供给用户使用；冷媒循环回路包括通过管道连接的冷媒压缩机和可控蒸汽发生器，通过蒸汽压缩机频率的调节，使得蒸汽压缩机的入口压力减小，进而在蒸汽压缩机的出口蒸汽压力基本不变的情况下，提高进入蒸汽压缩机的蒸汽量。技术研发人员：李帅旗,何世辉,宋文吉,冯自平受保护的技术使用者：中国科学院广州能源研究所技术研发日：技术公布日：2024/1/12