复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置及方法与流程

本发明涉及蒸汽发生，具体是复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置及方法。

背景技术：

1、高温蒸汽在人们生产生活中用途广泛，农业中可用于食品杀菌、蒸煮等；工业中可用于生物制药行业消毒及高温碳化试验，包装行业高温加热等；军事上可用于生产火药、炸药等；还可用于生活中的医院、学校和化工厂消毒等。目前高温蒸汽的供应主要采用燃油、燃煤、燃气锅炉，存在“高污染、高耗能、高排放”等难题。随着能源供应结构的变化和节能环保要求的不断提升，采用清洁能源将是高温蒸汽领域未来发展的必然趋势。

2、目前，空气源高温热泵蒸汽锅炉系统是工业节能领域研究的热点，可以将环境空气中的低品位热源提升至所需蒸汽温度，实现100℃以上饱和蒸汽的供应，最低在-20℃的低温环境中持续供应高温高压蒸汽。空气源高温热泵蒸汽锅炉系统作为一种全新的蒸汽供应技术，可替代传统燃油、燃煤、燃气、纯电的蒸汽锅炉，解决传统锅炉中存在的“高污染、高耗能、高排放”等难题，是高温蒸汽领域未来发展的趋势。

3、但是，常规热泵为单级热泵，受限于部件设备本身性能及工作条件，供水温度一般不超过60℃。

4、另外，在蒸汽供应过程中还需配置蒸汽引射装置，蒸汽引射装置是一种使用高速蒸汽流将液体或气体引入系统的设备，其主要优点包括：

5、1.节约能源：蒸汽引射装置通过将高压蒸汽转变为高速流动的蒸汽流，从而产生负压，实现液体或气体的引射，无需外部能源，可节约大量能源。

6、2.无动力：蒸汽引射装置不需要外部动力源，只要提供蒸汽就可以正常运行，没有电机、减速器、齿轮等运动部件，因此运行稳定可靠，使用寿命长。

7、3.维护成本低：由于蒸汽引射装置不需要额外的驱动装置，因此无需定期维护或更换运动部件，只需要定期清洗和检查。

8、4.材料适应性强：蒸汽引射装置通常采用耐腐蚀的材料制成，在不同的粉尘、腐蚀性气体等环境中，仍能保持良好的运行状态。

9、但是其也存在一些缺点，主要为：蒸汽引射装置会产生大量的噪音和振动。这对工作环境和工作人员的健康都会有一定的影响，有可能导致听力和神经方面的问题。此外，噪音和振动也会对机器本身产生负面影响，降低其使用寿命。

10、因此，有必要提供复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置，包括低温级热泵、高温级热泵、闪蒸罐以及蒸汽引射装置，其中，所述低温级热泵用于从低温热源中提取第一热量，所述高温级热泵用于从低温级热泵中提取第二热量，并输出高温热水至闪蒸罐中，所述闪蒸罐通过降压闪蒸将高温热水变为饱和蒸汽和饱和水的气液两相混合物，在相对较低的温度和压力下被分离成饱和蒸汽和饱和水，其中，饱和水回到高温级热泵中继续被加热，饱和蒸汽通过水蒸汽压缩机被压缩后进入至用户端或者通过蒸汽引射装置进入用户端。

2、进一步，作为优选，所述低温级热泵包括通过第一管线依次首尾串联的低温级蒸发器、低温级压缩机、低温级冷凝器中的内换热管、低温级膨胀阀。

3、进一步，作为优选，所述高温级热泵包括通过第二管线依次首尾串联的高温级膨胀阀、低温级冷凝器中的外壳体、高温级压缩机、高温级冷凝器中的内换热管。

4、进一步，作为优选，所述闪蒸罐位于闭环的第三管线上，且第三管线依次串联所述闪蒸罐、循环水泵、高温级冷凝器的外壳体；

5、所述闪蒸罐还连接有补水管，所述补水管上设置有补水泵和流量调节阀。

6、进一步，作为优选，当饱和蒸汽通过水蒸汽压缩机被压缩后进入至用户端时，所述水蒸汽压缩机还与补水管相连，当饱和蒸汽通过蒸汽引射装置进入用户端时，蒸汽引射装置由外部高压蒸汽所驱动。

7、进一步，作为优选，所述蒸汽引射装置包括高压蒸汽管、低压蒸汽管以及内管，其中，所述高压蒸汽管的一端用于接收高压蒸汽，另一端连通有喷嘴，所述喷嘴的外部套设有静音管，所述静音管中嵌入有内管，所述内管的内部自左向右依次形成有管道部、扩张部、混合部以及导流部，所述导流部包裹于喷嘴的外部，所述静音管的底部连通有低压蒸汽管，所述低压蒸汽管用于与闪蒸罐的排气端相连通。

8、进一步，作为优选，所述混合部中开设有降噪仓，所述降噪仓中采用吸能簧连接有吸能柱。

9、进一步，作为优选，所述混合部中嵌入有多个磁条，多个磁条呈圆周分布，且其圆周的中心轴线位置处设置有扰流柱，所述扰流柱由磁条进行吸引定位。

10、进一步，作为优选，所述低压蒸汽管采用第一文丘里管与闪蒸罐的排气端相连通，所述第一文丘里管采用第四管线与内管相连通，所述第四管线上设置有汇集球，所述汇集球中预置有砂砾，所述内管中还嵌入有拦网，所述拦网位于第四管线与内管连接处且远离喷嘴的一侧，所述拦网用于拦截砂砾；

11、所述高压蒸汽管远离喷嘴的一端连通有第二文丘里管，所述第二文丘里管采用第五管线与汇集球相连通。

12、复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生方法，包括如下步骤：

13、s1.通过低温级热泵从低温热源中获取第一热量；

14、s2.通过高温级热泵从低温级热泵中获取第二热量并输出高温热水至闪蒸罐中；

15、s3.闪蒸罐通过降压闪蒸将高温热水变为饱和蒸汽和饱和水的气液两相混合物，在相对较低的温度和压力下被分离成饱和蒸汽和饱和水，其中，饱和水回到高温级热泵中继续被加热，饱和蒸汽通过水蒸汽压缩机被压缩后进入至用户端或者通过蒸汽引射装置进入用户端。

16、与现有技术相比，本发明提供了复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置及方法，具备以下有益效果：

17、本发明实施例中，通过低温级热泵和高温级热泵从空气中提取空气能将水加热到90℃以上，送入闪蒸罐后通过降压闪蒸变为饱和蒸汽和饱和水的气液两相混合物，在相对较低的温度和压力下被分离成饱和蒸汽和饱和水，饱和蒸汽通过水蒸气压缩机被压缩后，升压升温成为高温高压状态，最终实现供应给用户使用。技术的能量来源主要是环境热源中的空气能和少部分电能。具有显著的社会和经济效益，能够有效地降低二氧化碳排放，减少能源消耗。

18、本发明实施例中，配置的静音管一方面其能够包裹内管和喷嘴，起到一个降噪的作用，还能够防止低压蒸汽管中的低压蒸汽直接冲击导流部，并且，低压蒸汽管中的低压蒸汽先进入至静音管中之后，再从内管中排出，在此期间，低压蒸汽能够充分的被导流，提高其流动的稳定性，另外，通过配置扰流柱可以在一定程度上吸收声波能量，减小噪声，另外，扰流柱还能够起到一个扰流的作用，能够很好的抑制涡流从而减小噪声。

技术特征：

1.复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置，其特征在于，包括低温级热泵（1）、高温级热泵（2）、闪蒸罐（3）以及蒸汽引射装置（4），其中，所述低温级热泵（1）用于从低温热源中提取第一热量，所述高温级热泵（2）用于从低温级热泵（1）中提取第二热量，并输出高温热水至闪蒸罐（3）中，所述闪蒸罐（3）通过降压闪蒸将高温热水变为饱和蒸汽和饱和水的气液两相混合物，在相对较低的温度和压力下被分离成饱和蒸汽和饱和水，其中，饱和水回到高温级热泵（2）中继续被加热，饱和蒸汽通过水蒸汽压缩机（6）被压缩后进入至用户端或者通过蒸汽引射装置（4）进入用户端。

2.根据权利要求1所述的复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置，其特征在于，所述低温级热泵（1）包括通过第一管线依次首尾串联的低温级蒸发器（11）、低温级压缩机（12）、低温级冷凝器（13）中的内换热管、低温级膨胀阀（14）。

3.根据权利要求2所述的复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置，其特征在于，所述高温级热泵（2）包括通过第二管线依次首尾串联的高温级膨胀阀（21）、低温级冷凝器（13）中的外壳体、高温级压缩机（22）、高温级冷凝器（23）中的内换热管。

4.根据权利要求3所述的复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置，其特征在于，所述闪蒸罐（3）位于闭环的第三管线上，且第三管线依次串联所述闪蒸罐（3）、循环水泵（5）、高温级冷凝器（23）的外壳体；所述闪蒸罐（3）还连接有补水管，所述补水管上设置有补水泵（7）和流量调节阀（8）。

5.根据权利要求4所述的复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置，其特征在于，当饱和蒸汽通过水蒸汽压缩机（6）被压缩后进入至用户端时，所述水蒸汽压缩机（6）还与补水管相连，当饱和蒸汽通过蒸汽引射装置（4）进入用户端时，蒸汽引射装置（4）由外部高压蒸汽所驱动。

6.根据权利要求1所述的复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置，其特征在于，所述蒸汽引射装置（4）包括高压蒸汽管（41）、低压蒸汽管（44）以及内管（46），其中，所述高压蒸汽管（41）的一端用于接收高压蒸汽，另一端连通有喷嘴（42），所述喷嘴（42）的外部套设有静音管（43），所述静音管（43）中嵌入有内管（46），所述内管（46）的内部自左向右依次形成有管道部、扩张部（47）、混合部（48）以及导流部（49），所述导流部（49）包裹于喷嘴（42）的外部，所述静音管（43）的底部连通有低压蒸汽管（44），所述低压蒸汽管（44）用于与闪蒸罐（3）的排气端相连通。

7.根据权利要求6所述的复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置，其特征在于，所述混合部（48）中开设有降噪仓（411），所述降噪仓（411）中采用吸能簧连接有吸能柱（417）。

8.根据权利要求6所述的复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置，其特征在于，所述混合部（48）中嵌入有多个磁条（416），多个磁条（416）呈圆周分布，且其圆周的中心轴线位置处设置有扰流柱（415），所述扰流柱（415）由磁条（416）进行吸引定位。

9.根据权利要求6所述的复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置，其特征在于，所述低压蒸汽管（44）采用第一文丘里管（45）与闪蒸罐（3）的排气端相连通，所述第一文丘里管（45）采用第四管线与内管（46）相连通，所述第四管线上设置有汇集球（414），所述汇集球（414）中预置有砂砾，所述内管（46）中还嵌入有拦网（413），所述拦网（413）位于第四管线与内管（46）连接处且远离喷嘴（42）的一侧，所述拦网（413）用于拦截砂砾；所述高压蒸汽管（41）远离喷嘴（42）的一端连通有第二文丘里管（412），所述第二文丘里管（412）采用第五管线与汇集球（414）相连通。

10.复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生方法，其采用如权利要求1-9任意一项所述的复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本发明公开了复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置及方法，涉及蒸汽发生技术领域，包括低温级热泵、高温级热泵、闪蒸罐以及蒸汽引射装置，其中，低温级热泵用于从低温热源中提取第一热量，高温级热泵用于从低温级热泵中提取第二热量，并输出高温热水至闪蒸罐中，闪蒸罐通过降压闪蒸将高温热水变为饱和蒸汽和饱和水的气液两相混合物，在相对较低的温度和压力下被分离成饱和蒸汽和饱和水，其中，饱和水回到高温级热泵中继续被加热，饱和蒸汽通过水蒸汽压缩机被压缩后进入至用户端或者通过蒸汽引射装置进入用户端；本发明中能够有效地降低二氧化碳排放，减少能源消耗。技术研发人员：刘拴强,张伦,何强勇,赵登峰受保护的技术使用者：格瑞海思人居环境科技（江苏）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13