一种利用化工余热废水或废汽制备高温蒸汽的热泵系统的制作方法

本技术属于，特别涉及一种利用化工余热废水或废汽制备高温蒸汽的热泵系统。

背景技术：

1、化工厂反应原料常为溶剂类物质或环状结构的化合物，发生多个化学反应后，水质成分复杂，副产物多，导致生产过程中产生的余热废水(废汽)往往含有很多杂质，且具有腐蚀性。这些废热源不能直接被化工厂利用，有些甚至高于环境要求的排放温度，需经过冷却器降低温度达到排放标准后才能排放，同时化工厂在生产过程中需求一定量的高温蒸汽，用作工艺过程中，如干燥、参加化学反应等，这样造成整个过程能源的大量浪费。

2、针对上述情况，采用热泵技术对余热源热量进行回收，通过冷媒工质(如r245fa等)吸收余热源热量，工质经过压缩机升温升压，然后传递到给水源(冷凝水)，给水源吸热后闪蒸成水蒸汽,再通过水蒸气压缩机压缩成高温水蒸汽，供化工工艺使用，这样余热源(废水、废汽)能得到充分回收利用，可达到极大限度的节能。

3、申请号为202222963832.6的专利公布了一种两级取热高温热泵循环装置。该热泵循环装置主要通过热泵系统，以水蒸汽作为循环工质，通过两级水蒸气压缩制取满足用户的较高温度范围内供热需求。申请号为201910411788.8的专利公布了低压蒸汽、高压蒸汽和高温热水三联供的水工质热泵系统。该水工质热泵系统主要采用以水为工质，低品位余热回收热泵子系统以及蒸汽热水三联供子系统，解决的人工合成工质的使用对臭氧层影响的问题。本专利是一级冷媒工质压缩，二级水蒸汽压缩，所解决的问题是系统余热源管路容易堵塞的问题，并与该专利解决手段及解决问题目标不同。

4、上述装置均无法解决系统余热源管路容易堵塞的问题，并且稳压罐疏水口高温蒸汽热量无法回收利用。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种避免堵塞、且回收利用稳压罐疏水口高温蒸汽热量的利用化工余热废水或废汽制备高温蒸汽的热泵系统。

2、本实用新型所采用的技术方案为：

3、一种利用化工余热废水或废汽制备高温蒸汽的热泵系统，包括立式蒸发换热器、冷凝换热器和套管换热器；所述立式蒸发换热器的管程通入化工废水或废汽，立式蒸发换热器的壳程通入冷媒工质，立式蒸发换热器的壳程通过管道连接有第一压缩机，第一压缩机的出口通过管道与冷凝换热器的壳程连接，冷凝换热器的壳程与立式蒸发换热器的壳程通过管道连接；所述冷凝换热器的管程通过管道连接有气液分离器，气液分离器的气相出口通过管道连接有第二压缩机，第二压缩机的出口通过管道连接有稳压罐，稳压罐的疏水口通过管道与套管换热器的管程连接，套管换热器的壳程与冷凝换热器的管程通过管道连接，套管换热器的壳程通入水源。

4、化工废水(废汽)从立式蒸发换热器的管程进出，冷媒工质在立式蒸发换热器的壳程里吸收废水(废汽)热量后由液态变成低温气态，然后通过第一压缩机升温升压后变成高温气态，再进入冷凝换热器的壳程将热量传递给水源(冷凝水)。冷媒工质从冷凝换热器的壳程换热后经过节流减压阀变成低温低压进入立式蒸发换热器的壳程，这样冷媒工质形成一个闭式循环。给水源(冷凝水)吸收热量后变成饱和压力的汽水混合物，经过气液分离器闪蒸后获得所需稳定的微压蒸汽，微压蒸汽出口与第二压缩机的进口相连通，微压蒸汽通过第二压缩机升温升压变成高温水蒸汽，经过稳压罐获得所需稳定的高温蒸汽，供化工工艺使用。

5、化工废水(废汽)具有较多杂质且具有较大腐蚀性，从常规卧式蒸发换热器管程进出，机组运行时间长了，杂质容易在换热管上凝结沉淀，会造成换热管路腐蚀、结垢或堵塞，从而导致系统换热性能降低，进而引起系统频繁停机，影响热泵系统的连续稳定运行。

6、本实用新型采用立式蒸发换热器替代常规的卧式蒸发换热器，搭配u型换热管，当含有杂质的化工废水(废汽)进出立式蒸发换热器的管程时，杂质和结垢等不易粘附在管壁上，避免造成换热管结垢或堵塞，从而保证换热性能，进而保证系统机组连续稳定运行。

7、为解决稳压罐的疏水口排出的高温蒸汽(水)热量浪费的问题，增设一个套管换热器，对疏水口浪费热量进行回收利用。稳压罐的疏水口通过管道连接套管换热器的管程，给水源在进入冷凝换热器前连接套管换热器的壳程，这样稳压罐的疏水口排出高温蒸汽(水)经过与给水源(冷凝水)充分换热，可进行热量充分回收利用，提高给水源温度，从而整体提高机组整体效率。

8、作为本实用新型的优选方案，所述立式蒸发换热器的管程为倒u形，立式蒸发换热器的管程进口连接有第一泵。本实用新型通过第一泵将化工废水或废汽通入立式蒸发换热器的壳程，杂质和结垢等不易粘附在倒u形的管壁上，避免造成换热管结垢或堵塞，从而保证换热性能，进而保证系统机组连续稳定运行。

9、作为本实用新型的优选方案，所述套管换热器的壳程与冷凝换热器的管程之间的管道上连接有第二泵。本实用新型通过第二泵将经过套管换热器加热的给水源通入冷凝换热器内，保证给水源能连续进入冷凝换热器。

10、作为本实用新型的优选方案，所述套管换热器的壳程上连接有用于通入水源的进水管。

11、作为本实用新型的优选方案，所述第二压缩机上连接有变频电机。

12、作为本实用新型的优选方案，所述冷凝换热器的壳程与立式蒸发换热器的壳程之间的管道上连接有节流减压阀。冷媒工质从冷凝换热器的壳程换热后经过节流减压阀变成低温低压进入立式蒸发换热器的壳程，使得冷媒工质形成一个闭式循环。

13、作为本实用新型的优选方案，所述稳压罐的高温蒸汽供化工工艺使用。

14、作为本实用新型的优选方案，所述冷媒工质为r245fa。

15、本实用新型的有益效果为：

16、1.本实用新型采用立式蒸发换热器替代常规的卧式蒸发换热器，搭配倒u型换热管，当含有杂质的化工废水(废汽)进出立式蒸发换热器的管程时，杂质和结垢等不易粘附在管壁上，避免造成换热管结垢或堵塞，从而保证换热性能，进而保证系统机组连续稳定运行。

17、2.本实用新型的稳压罐的疏水口通过管道连接套管换热器的管程，给水源在进入冷凝换热器前连接套管换热器的壳程，这样稳压罐的疏水口排出高温蒸汽(水)经过与给水源(冷凝水)充分换热，可进行热量充分回收利用，提高给水源温度，从而整体提高机组整体效率。

技术特征：

1.一种利用化工余热废水或废汽制备高温蒸汽的热泵系统，其特征在于：包括立式蒸发换热器(1)、冷凝换热器(3)和套管换热器(9)；所述立式蒸发换热器(1)的管程通入化工废水或废汽，立式蒸发换热器(1)的壳程通入冷媒工质，立式蒸发换热器(1)的壳程通过管道连接有第一压缩机(2)，第一压缩机(2)的出口通过管道与冷凝换热器(3)的壳程连接，冷凝换热器(3)的壳程与立式蒸发换热器(1)的壳程通过管道连接；所述冷凝换热器(3)的管程通过管道连接有气液分离器(4)，气液分离器(4)的气相出口通过管道连接有第二压缩机(7)，第二压缩机(7)的出口通过管道连接有稳压罐(8)，稳压罐(8)的疏水口通过管道与套管换热器(9)的管程连接，套管换热器(9)的壳程与冷凝换热器(3)的管程通过管道连接，套管换热器(9)的壳程通入水源。

2.根据权利要求1所述的一种利用化工余热废水或废汽制备高温蒸汽的热泵系统，其特征在于：所述立式蒸发换热器(1)的管程为倒u形，立式蒸发换热器(1)的管程进口连接有第一泵(10)。

3.根据权利要求1所述的一种利用化工余热废水或废汽制备高温蒸汽的热泵系统，其特征在于：所述套管换热器(9)的壳程与冷凝换热器(3)的管程之间的管道上连接有第二泵(11)。

4.根据权利要求1所述的一种利用化工余热废水或废汽制备高温蒸汽的热泵系统，其特征在于：所述套管换热器(9)的壳程上连接有用于通入水源的进水管。

5.根据权利要求1所述的一种利用化工余热废水或废汽制备高温蒸汽的热泵系统，其特征在于：所述第二压缩机(7)上连接有变频电机(6)。

6.根据权利要求1所述的一种利用化工余热废水或废汽制备高温蒸汽的热泵系统，其特征在于：所述冷凝换热器(3)的壳程与立式蒸发换热器(1)的壳程之间的管道上连接有节流减压阀(5)。

7.根据权利要求1所述的一种利用化工余热废水或废汽制备高温蒸汽的热泵系统，其特征在于：所述稳压罐(8)的高温蒸汽供化工工艺使用。

8.根据权利要求1所述的一种利用化工余热废水或废汽制备高温蒸汽的热泵系统，其特征在于：所述冷媒工质为r245fa。

技术总结本技术属于技术领域，特别涉及一种利用化工余热废水或废汽制备高温蒸汽的热泵系统，包括立式蒸发换热器、冷凝换热器和套管换热器；立式蒸发换热器的壳程通入冷媒工质，立式蒸发换热器的壳程连接有第一压缩机，第一压缩机的出口与冷凝换热器的壳程连接，冷凝换热器的壳程与立式蒸发换热器的壳程连接；冷凝换热器的管程连接有气液分离器，气液分离器的气相出口连接有第二压缩机，第二压缩机的出口连接有稳压罐，稳压罐的疏水口与套管换热器的管程连接，套管换热器的壳程与冷凝换热器的管程连接。本技术提供了一种避免堵塞、且回收利用稳压罐疏水口高温蒸汽热量的利用化工余热废水或废汽制备高温蒸汽的热泵系统。技术研发人员：蔡超,晏明,张艳东,刘德民,令红兵,黄曦,王应明,何鑫,王煜欢,王智超,唐若愚,刘文杰受保护的技术使用者：东方电气集团东方电机有限公司技术研发日：20230913技术公布日：2024/5/29