电驱动蓄热式开式热泵机组及其供热系统的制作方法

本发明属于能源利用领域，特别涉及一种电驱动蓄热式开式热泵机组及其供热系统。

背景技术：

1、在双碳目标下，降低生产能耗成为各个行业的共同诉求。开式热泵在回收烟气余热上具有独特的优势，得到了越来越多的关注和应用。

2、公开号为cn112378116a的发明专利公开了一种利用高温烟气驱动的开式热泵装置及其应用，其采用高温烟气作为热源，驱动开式热泵回收低温烟气余热，用于供热，热用户回水依次流经第一换热器、第二换热器被加热。该发明专利公开的开式热泵装置在没有高温烟气时无法运行，同时，由于溶液和纯水相比具有在相同温度下表面水蒸气压力较低的特点，因此通过溶液浓缩过程产生的蒸汽冷凝加热热水，出水温度较低，而且该装置中回收余热量和热负荷需求耦合，当二者不匹配时，就会影响装置的运行效果。

3、公开号为cn115400553a的发明专利公开了一种电驱动的开式吸收式热泵系统，其利用水蒸气压缩机，将溶液浓缩过程中产生的水蒸气加压升温，作为溶液浓缩过程的加热热源，同时，系统中增加了一个储液罐，通过储存浓溶液进行储能，从而使系统能够在谷电时段利用更多低价电力，而在峰电时段少消耗电力，降低系统的运行成本。该系统正常运行时摆脱了对外部热源的需求，以电力驱动，符合当前新能源电力飞速发展下的电气化趋势，但该系统中仅靠冷源加热器来对外加热，对外供热温度较低，同时其回收余热量和热负荷需求也相互耦合，当两者不匹配时影响装置运行，此外，在系统启动运行阶段，由于没有蒸汽产生，系统内的水蒸气压缩机无法运行，还需要外部热源对溶液进行加热，溶液浓缩产生蒸汽后，才能通过电驱动水蒸气压缩机正常运行。

4、由此可见，现有的开式热泵系统普遍存在供热温度较低、余热回收量和热用户负荷相互耦合、启动运行时仍需要外部热源等问题，因此提出一种以完全以电驱动的、实现余热回收量和热用户热负荷解耦的、能够实现较高对外供热温度的、充分利用低价谷电的开式热泵机组，具有重要意义。

技术实现思路

1、(一)发明目的

2、本发明的目的在于提供一种电驱动蓄热式开式热泵机组及其供热系统，其完全以电力驱动，实现对烟气的余热回收，对外供热。本发明通过设置低温溶液储罐、高温溶液储罐实现了余热回收量、对外供热量以及耗电量三者之间的两两解耦，充分利用低价电力，同时通过内部流程优化，在完全摆脱外部热源消耗的同时，还能提高热泵机组对外供热温度，使得热泵机组能够满足热用户需求，持续高效的运行。

3、(二)技术方案

4、为解决上述问题，本发明第一方面提供了一种电驱动蓄热式开式热泵机组及其供热系统，包括：

5、吸收塔，低温溶液储罐，蒸发器，热网换热器，压缩机，膨胀阀，高温溶液储罐，浓缩冷凝器、水蒸气压缩机，冷凝器。

6、待处理烟气进入吸收塔，在吸收塔内与溶液进行传热传质后流出。

7、吸收塔流出的稀溶液进入高温溶液储罐，之后进入冷凝器被预热，然后进入浓缩冷凝器，在浓缩冷凝器中稀溶液被加热浓缩，浓缩过程中产生的水蒸气则进入水蒸气压缩机，被水蒸气压缩机加压升温后，作为溶液浓缩过程中的加热热源，在浓缩冷凝器中冷凝，加热浓缩后的高温浓溶液进入高温溶液储罐，之后进入热网换热器，作为热源加热热用户回水，放热降温后的浓溶液进入低温溶液储罐，之后进入吸收塔与烟气进行热质传递。

8、低温溶液储罐中部分溶液进入蒸发器，在蒸发器中放热降温，降温之后的低温溶液返回低温溶液储罐。

9、蒸发器中吸热蒸发的制冷剂蒸汽进入压缩机，被压缩机加压后进入冷凝器作为热源加热稀溶液，在冷凝器中放热冷凝后的制冷剂进入膨胀阀节流降压，之后返回蒸发器完成制冷剂循环。

10、热用户回水进入热网加热器被加热，升温后流出作为供水提供给热用户。

11、进一步的，吸收塔流出的部分稀溶液返回吸收塔溶液进口，与低温溶液储罐流出的浓溶液混合后进入吸收塔与烟气进行传热传质。

12、进一步的，还包括：气液分离器。浓缩冷凝器中产生的水蒸气进入气液分离器进行气液分离，分离后的气体进入水蒸气压缩机加压升温，分离出的溶液则返回浓缩冷凝器。

13、进一步的，吸收塔中产生的部分废弃物通过排污口排放，排污导致系统循环溶液量减少，通过设置在浓溶液储罐的补液口进行补充，保持系统中溶液循环量稳定。

14、本发明的另一方面，提供电驱动蓄热式开式热泵机组的供热系统，利用本发明的第一方面提供的任一项电驱动蓄热式开式热泵机组进行烟气余热的回收利用。其中，待处理烟气可以是锅炉烟气、电厂烟气、工业烟气；热用户可以是采暖用户，也可以是工艺生产过程中产生的需要加热的物料。

15、(三)有益效果

16、本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

17、本发明利用压缩机和水蒸气压缩机，实现完全以电力驱动，无外部热源启动，拓展了开式热泵的应用场景，同时还提高了对外供热温度，能更好的实现热用户的用热需求；此外，利用低温溶液储罐和高温溶液储罐，实现了回收余热量、供热量、耗电量之间的解耦，使系统运行更加灵活高效，极大降低了系统的运行成本。

技术特征：

1.一种电驱动蓄热式开式热泵机组，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种电驱动蓄热式开式热泵机组，其特征在于：

3.如权利要求2所述的一种电驱动蓄热式开式热泵机组，其特征在于，还包括：

4.如权利要求1所述的一种电驱动蓄热式开式热泵机组，其特征在于：

5.如权利要求1所述的一种电驱动蓄热式开式热泵机组，其特征在于：

6.一种电驱动蓄热式开式热泵的供热系统，其特征在于：

技术总结本发明提供一种电驱动蓄热式开式热泵机组及其供热系统，包括吸收塔，低温溶液储罐，蒸发器，热网换热器，压缩机，膨胀阀，高温溶液储罐，浓缩冷凝器，水蒸气压缩机，冷凝器。稀溶液依次进入高温溶液储罐、冷凝器，然后进入浓缩冷凝器浓缩，浓缩后的高温浓溶液进入高温溶液储罐、热网换热器、低温溶液储罐、吸收塔。热网换热器承担对外供热。浓缩产生的水蒸气进入水蒸气压缩机，被加压升温后作为溶液浓缩过程中的加热热源。低温溶液储罐中部分溶液进入蒸发器放热降温，蒸发器产生的制冷剂蒸汽在压缩机加压后进入冷凝器加热稀溶液，制冷剂蒸汽冷凝后经过膨胀阀返回蒸发器完成制冷剂循环。本发明完全由电力驱动，提高了对外供热温度，能更好的实现热用户的用热需求；此外，还实现了回收余热量、供热量、耗电量之间的两两解耦，使系统运行更加灵活高效，极大降低了系统的运行成本。技术研发人员：魏茂林,唐海涛,娄来岩,王鹏,白恒虎,鲁培民受保护的技术使用者：北京华源泰盟节能设备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16