[发明专利]一种空气源热泵蒸汽发生系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种空气源热泵蒸汽发生系统，包括空气源复叠热泵循环单元和第二类吸收式热泵循环单元和蒸汽发生循环单元；吸收式热泵吸收器内的浓溶液分别连接复叠热泵循环低温级冷凝器和高温级冷凝器，被加热后回到发生器内产生；待加热蒸发的水通入吸收式热泵的吸收器内吸热蒸发得到蒸汽；该系统能根据环境温度分别选择空气源复叠热泵的低温级循环或高温级循环驱动第二类吸收式热泵，由第二类吸收式热泵提供用于水蒸发的100℃以上的高温热源。本发明将常规空气源热泵与吸收式热泵相结合，能保障全天候高稳定性的热源蒸汽供应，相较于传统电锅炉或燃煤锅炉的蒸汽供应方式，更为节能环保。

技术领域

本发明属于高温蒸汽制备技术领域，具体是涉及一种利用将空气源复叠热泵与吸收式热泵相耦合的蒸汽发生系统及工作方法。

背景技术

高温蒸汽是工业生产中不可或缺的能源，每年需要消耗大量能量去生产高温蒸汽。目前生产高温蒸汽的方法主要是采用燃煤或电锅炉，不仅能源消耗量大，能源利用率还低，导致较高的蒸汽费用，以及二氧化碳排放。如何引入先进技术，降低蒸汽发生装置的能耗，实现较低的吨蒸汽能耗和费用，是促进工业节能减排与可持续发展亟需解决的技术难题，也是国家“双碳”背景下技术发展的必然方向。

采用制冷剂的空气源热泵技术，是一种能从环境空气吸收热量，输出较高温度供热供暖的一项节能技术，单级压缩的空气源热泵，其所能提供的热源温度受限于所采用制冷剂的临界温度，通常不高于100℃，且制冷剂也要符合国际GWP和ODP的环保要求，进而限制了目前该技术的应用领域。同时，其所能输出的热量随环境温度变化大，冬季较低环境温度时，往往供热量不足，如家用空调，冬季还需采用电辅热的方式辅助供热。

第二类吸收式热泵是一种中低温热源(60～100℃)驱动输出高温热源的热泵技术，能提提供100～150℃的热源温度，可很好的用作蒸汽发生装置，但其需要稳定的驱动热源。此外，吸收式热泵的蒸发器、冷凝器换热器体积庞大，投资成本高，系统能效也不高。

因此，充分利用空气源热泵和吸收式热泵的优点，克服各自的技术缺陷，将两者相互耦合，开发出低能耗的蒸汽发生工艺，满足不同蒸汽供应温度与压力，适应不同环境温度变化，系统能稳定高效运行，对工业节能减排具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为解决水蒸气产出高能耗的技术问题，克服空气源热泵供热量随环境温度变化的技术难点，满足不同蒸汽供应压力与温度需求，提出一种空气源热泵蒸汽发生系统方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种空气源热泵蒸汽发生系统，包括空气源复叠热泵循环单元、第二类吸收式热泵循环单元和蒸汽发生循环单元，所述空气源复叠热泵循环包括低温级循环单元和高温级循环单元，低温级循环单元包括第一制冷压缩机1、蒸发冷凝器2、第一节流阀17和空气源蒸发器3；第一制冷压缩机1出口连接蒸发冷凝器入口a1，经出口a2流出后经第一节流阀17接至空气源蒸发器3，空气源蒸发器3出口经第一气液分离器15后接入第一制冷压缩机1入口；高温级循环包括第二制冷压缩机4、冷凝器5、第二节流阀18和蒸发冷凝器2；第二制冷压缩机4出口接至冷凝器5的入口d1，经出口d2接至第二节流阀18，第二节流阀18出口经蒸发冷凝器2的入口c2、出口c1接入第二气液分离器16，第二气液分离器16出口接至第二制冷压缩机4入口；

所述第二类吸收式热泵循环单元，包括发生器6、蒸汽压缩机7、吸收器9、回热器10、减压阀11、稀溶液泵12，发生器6的浓溶液出口经浓溶液泵12和回热器10入口f2及出口f1接至吸收器9浓溶液入口；吸收器9稀溶液出口经回热器10入口g1、出口g2接至第一截止阀20，第一截止阀20出口经冷凝器5的入口e2、出口e1和第一单向阀22接至减压阀11，减压阀11出口经管路接至发生器6；发生器6的蒸汽出口接至蒸汽压缩机7入口，蒸汽压缩机7出口接至吸收器9；