[发明专利]一种基于热泵循环的双效低温蒸发浓缩碱液的循环系统

说明书

本发明公开了一种基于热泵循环的双效低温蒸发浓缩碱液的循环系统，包括碱液流量控制阀，碱液喷淋水泵，一效碱液蒸发器，二效碱液蒸发器，U型溢流管，存液环，冷凝蒸发器，制冷剂冷凝盘管，制冷剂蒸发盘管，真空泵，浓溶液排出泵，制冷剂储液罐，热力膨胀阀，冷凝水托盘，冷凝水排出泵，板式换热器，热泵压缩机，阀门等。其中，碱液蒸发器内均采用喷淋蒸发，通过调节热泵循环的制冷量和制热量来控制碱液蒸发器内二次蒸汽冷凝量与蒸发量，达到控制碱液蒸发器内压力的目的，从而保证压力所对应的碱液蒸发温度在一定的范围内；本发明采用变频压缩机和碱液流量控制阀双重控制的方法，调节碱液蒸发器内的碱液蒸发吸热量与热源放热量相匹配。

技术领域

本发明涉及一种基于热泵循环的双效低温蒸发浓缩碱液的循环系统，属于化工分离与节能减排技术领域。

背景技术

环境与能源问题是本世纪人类最大的问题之一。随着社会发展的需要，节能减排必然成为新时代工业的发展趋势。氢氧化钠溶液作为一种常见的化工原料，在各类化工工业的生产工艺中至关重要。通常工艺过程结束后，以稀溶液存在的氢氧化钠溶液被当作废液排放到自然环境中，既造成了环境污染，又导致了能源资源的浪费，与节能减排的要求不符。传统的热泵循环中制冷剂冷凝温在度40℃以上，高于具有一定负压的容器内碱液的沸点，从而蒸发得以继续，利用热泵循环的冷凝热来蒸发碱液是可行的。通过理论计算指出，相同的工况下热泵循环系统的产生的热能高于的锅炉产生的一次蒸汽冷凝放出的热能，所以采用热泵循环作为热源的碱液蒸发循环系统相比以一次蒸汽作为热源的碱液蒸发系统能在系统能效(COP)方面得到提升。在碱液蒸发系统中，单效蒸发流程的单位能耗蒸发量(SMER)较低，没能进一步的做到对二次蒸汽热能的利用，为了解决这个问题，本发明做了有益改进：系统采用了双效蒸发模式，即采用一效碱液蒸发器碱液蒸发浓缩过程产生的二次蒸汽作为二效碱液蒸发器碱液蒸发浓缩的加热热源，蒸发浓缩二效碱液蒸发器内的碱液，所以相比于单效碱液蒸发流程，双效碱液蒸发流程提高了碱液蒸发过程的单位能耗蒸发量(SMER)，实现了对热能的二次进一步，从而达到节能减排的效果；碱液蒸发浓缩系统采用双效碱液蒸发模式，增大了浓缩温度与二次蒸汽冷凝温度之间的温差，从而使得热泵吸热侧与放热侧温度所对应的热泵工质的相变压力能与目前热泵系统压缩机压比相匹配，很好地解决了选择与系统匹配的热泵压缩机压比所存在的瓶颈问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于热泵循环的双效低温蒸发浓缩碱液的循环系统，该系统把双效技术应用于碱液浓缩(吸热蒸发)和蒸发气体(放热冷凝)的工艺中，充分利用热泵循环高温端的冷凝热对碱液进行蒸发，并采用双效蒸发流程提高碱液单位能耗蒸发量，实现对循环系统热能的二次利用，且二效碱液蒸发器内碱液蒸发产生的二次蒸汽利用热泵循环的低温端冷凝，达到碱液再利用与热能回收的目的。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于热泵循环的双效低温蒸发浓缩碱液的循环系统，该循环系统包括热泵回路、碱液回路、蒸汽及冷凝水回路三个子回路，其中：

热泵回路包括：热泵压缩机、板式换热器、制冷剂冷凝盘管、制冷剂储液罐、热力膨胀阀、制冷剂蒸发盘管；所述热泵压缩机的排气口与板式换热器的制冷剂进口相连，制冷剂冷凝盘管的进口与板式换热器的制冷剂出口相连，制冷剂储液罐的进口与制冷剂冷凝盘管的出口相连，制冷剂蒸发盘管的进口与制冷剂储液罐的出口通过热力膨胀阀相连，制冷剂蒸发盘管的出口与热泵压缩机的吸气口相连；