[发明专利]梯级余热回收的水工质喷射式热泵系统及其工作方法

说明书

本发明提供了一种梯级余热回收的水工质喷射式热泵系统及其工作方法，其中热泵系统包括高压水蒸气发生系统、低压水蒸气发生系统、水蒸气喷射系统以及水蒸气压缩供热系统；所述高压水蒸气发生系统与低压水蒸气发生系统通过废热连接管(3)相连接，高压水蒸气发生系统与水蒸气喷射系统通过高压储气罐(28)相连接，低压水蒸气发生系统与水蒸气喷射系统通过低压储气罐(34)相连接，水蒸气喷射系统与水蒸气压缩供热系统通过高压储气罐(28)和中压储气罐(15)相连接，高压水蒸气发生系统与水蒸气压缩供热系统通过高压储气罐(28)相连接。

技术领域

本发明涉及热泵系统领域，具体地，涉及一种梯级余热回收的水工质喷射式热泵系统。

背景技术

低品位余热的回收与利用是指将生产生活过程中的低品位余热提升品位再次利用，从而有效地降低一次能源的消耗，提高一次能源利用效率。根据国际能源署的统计，工业是最大的热能消耗领域，约占全球总热能消耗的46％；根据我国国家统计年鉴，近年来我国年工业能源消耗超过29亿吨标准煤。由于能源利用效率低，工业产生了大量的低品位余热，占到工业能源消耗总量的14％以上，如果能够将这些低品位余热通过相关技术有效地回收与利用，可以降低一次能源的需求、减少污染物的排放，带来显著的环境与经济效益。

如专利文献CN103868132A公开的一种用于城市集中供热的铜厂低品位余热回收系统，其特征在于：它包括一次网循环泵和铜厂内余热回收装置；来自一次管网的一次网回水通过所述一次网循环泵流入所述铜厂内余热回收装置，所述铜厂内余热回收装置收集铜厂内余热用于加热一次网回水，温度升高后的一次网回水以一次网供水的形式提供给用户；所述铜厂内余热回收装置包括并联设置的奥炉炉壁余热回收装置、转炉炉体余热回收装置和干燥塔余热回收装置以及与上述三种并联的余热回收装置串联的吸收塔余热回收装置、炉渣水池余热回收装置和铜厂内蒸汽余热回收装置。

即类似上述的以水等自然工质为工作介质的热泵系统是最近研究的热点，未来也具有非常光明的应用前景。但是水工质因为自身的物性原因，在100℃以下蒸发时蒸发器处于真空状态，系统中的压缩机不仅起到升压升温的作用，还需要保持蒸发器中的真空状态起到真空泵的作用。水工质的热泵实验表明随着蒸发温度以及蒸发压力的降低，系统中压缩机需要提供的真空度进一步提高，导致系统的性能急剧下降，也降低了热泵系统的实用性与经济性。因此为了保证水工质热泵系统的性能，需要降低蒸发器中的真空度从而需要提高相应的蒸发温度，蒸发温度的提高相应就需要更高温度的废热源，从而降低了废热源可以利用的温度范围，对更低温度的废热源就无法进行回收利用，缩小了水工质热泵回收废热的温度范围，也减少了水工质热泵可以回收废热的数量，从而降低了水工质热泵的经济性与实用性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种梯级余热回收的水工质喷射式热泵系统及其工作方法。

根据本发明提供的一种梯级余热回收的水工质喷射式热泵系统，包括高压水蒸气发生系统、低压水蒸气发生系统、水蒸气喷射系统以及水蒸气压缩供热系统；所述高压水蒸气发生系统与低压水蒸气发生系统通过废热连接管相连接，高压水蒸气发生系统与水蒸气喷射系统通过高压储气罐相连接，低压水蒸气发生系统与水蒸气喷射系统通过低压储气罐相连接，水蒸气喷射系统与水蒸气压缩供热系统通过高压储气罐和中压储气罐相连接，高压水蒸气发生系统与水蒸气压缩供热系统通过高压储气罐相连接；

优选地，所述高压水蒸气发生系统主要由废热连接管、高压蒸发器、废热进水管、高压回气管、高压储气罐、高压循环管、高压控制阀以及高压循环泵组成；

废热进水管和废热连接管连接在高压蒸发器上，高压蒸发器和高压储气罐通过高压回气管连接，高压储气罐和高压循环泵通过高压循环管连接，在高压循环管上装有高压控制阀，高压循环泵和高压蒸发器通过高压进水管连接；

优选地，所述低压水蒸气发生系统主要由废热出水管、低压蒸发器、废热连接管、低压回气管、低压储气罐、低压循环管、低压控制阀、低压循环泵以及低压进水管组成；