[发明专利]低温余热和电驱动的高温复合热泵系统及蒸汽产生方法

说明书

一种低温余热和电驱动的高温复合热泵系统，包括：氨气压缩机、低压精馏塔、高压精馏塔、节流阀、稀溶液泵、液氨泵、混合器、换热器、吸收器、蒸发器和冷凝器。该系统以氨水混合物为工质，利用低温显热余热和电制取工艺蒸汽。高温段工业显热余热通过高压精馏塔产生氨蒸汽和稀溶液，而低温段余热通过低压精馏塔和氨气压缩机产生氨蒸汽和稀溶液。氨蒸汽经过液化、加压、蒸发后，进入吸收器与加压后的氨水稀溶液一起制取饱和工艺蒸汽。本发明具有余热利用效率高，温升幅度大的优点，可制备0.5MPa以下的饱和工艺蒸汽或高温热水，扩大了低温余热利用的范围；使用两级发生过程，能够有效的回收低温显热余热，实现了余热的梯级利用。

技术领域

本发明属于低温显热余热高效清洁利用和工业蒸汽生产领域，具体涉及一种低温余热和电驱动的高温复合热泵系统及蒸汽产生方法。

背景技术

工业生产过程中存在大量的低温显热余热，由于其热容低、温度低难以被工业过程所利用，同时工业过程对低压工业蒸汽的需求巨大，通常由燃气锅炉提供，造成了极大的能源浪费和环境污染。若采用热泵对这部分低温显热余热进行回收利用，仅消耗少量的高品位电能或者机械能，就可以将这部分低温余热提升到工业过程需求的蒸汽温度水平，从而减少天然气的消耗，达到节能减排的效果。

吸收式和压缩式热泵是目前应用最广泛的两种，蒸汽压缩式热泵主要依靠高品位的电能制取热量，能效比比较低，而且当温升要求比较大时，系统的压比也比较大，往往需要使用多级压缩；而常规的吸收式热泵供热温度有限，难以满足工业生产的需求。吸收压缩式热泵作为一种新型的热泵技术，具有供热温度和能效高的特点。常规的吸收压缩式热泵主要包括发生器、压缩机、熔液泵、吸收器、溶液换热器和节流阀。在该系统中，基础熔液在吸收器中吸收热量后产生低压氨蒸气和稀溶液，低压氨蒸气和稀溶液分别由压缩机和熔液泵升压到吸收压力，高压稀溶液在熔液换热器中预热，然后在吸收器中吸收高压氨蒸气，释放出大量的热量加热给水，从而生产出蒸汽；吸收器出来的浓溶液进一步在溶液换热器中放热，然后通过节流阀降低压力到发生压力，最后进入发生器，完成整个循环。该热泵虽然相对市面上现有的热泵有着诸多优势，性能上有了很大的提升，但是在面临大温升的场合时，压缩耗工同样比较大，对低温显热余热的变温热源回收利用仍有一定的困难。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种电和余热驱动的高温复合热泵系统与技术，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种电和余热驱动的高温复合热泵系统，包括：氨气压缩机1、低压精馏塔2、高压精馏塔4、第一节流阀7、第二节流阀3、第一稀溶液泵5、液氨泵16、第一混合器13、第二混合器6、第三混合器11、第一换热器14、第二换热器9、吸收器10、蒸发器12和冷凝器15，其中：

低压精馏塔2塔顶出口与氨气压缩机1进口连接，氨气压缩机1出口与第一混合器13连接，低压精馏塔2塔底出口与第一稀溶液泵5入口连接，第一稀溶液泵5出口与第二混合器6连接；

高压精馏塔4塔顶出口与第一混合器13连接，塔底出口与第二混合器6连接；

第一混合器13出口与第一换热器14热侧进口连接，第一换热器14热侧出口与冷凝器15热侧进口连接，冷凝器15热侧出口与液氨泵16入口连接，液氨泵16出口与第一换热器14冷侧入口连接，第一换热器14冷侧出口与蒸发器12冷侧入口连接，蒸发器12冷侧出口与第三混合器11入口连接；第二混合器6出口与第二换热器9冷侧入口连接，第二换热器9冷侧出口与第三混合器11进口连接，第三混合器11出口与吸收器10热侧进口连接；

吸收器10热侧出口与第二换热器9热侧进口连接，第二换热器9热侧出口与第一节流阀7入口连接，第一节流阀7出口分流，分别与高压精馏塔4物料进口和第二节流阀3入口连接，第二节流阀3出口与低压精馏塔2物料进口连接。

作为本发明的另一方面，提供了一种上述高温复合热泵系统的蒸汽产生方法，包括以下步骤：