[发明专利]复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置及方法

说明书

本发明公开了复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置及方法，涉及蒸汽发生技术领域，包括低温级热泵、高温级热泵、闪蒸罐以及蒸汽引射装置，其中，低温级热泵用于从低温热源中提取第一热量，高温级热泵用于从低温级热泵中提取第二热量，并输出高温热水至闪蒸罐中，闪蒸罐通过降压闪蒸将高温热水变为饱和蒸汽和饱和水的气液两相混合物，在相对较低的温度和压力下被分离成饱和蒸汽和饱和水，其中，饱和水回到高温级热泵中继续被加热，饱和蒸汽通过水蒸汽压缩机被压缩后进入至用户端或者通过蒸汽引射装置进入用户端；本发明中能够有效地降低二氧化碳排放，减少能源消耗。

技术领域

本发明涉及蒸汽发生技术领域，具体是复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置及方法。

背景技术

高温蒸汽在人们生产生活中用途广泛，农业中可用于食品杀菌、蒸煮等；工业中可用于生物制药行业消毒及高温碳化试验，包装行业高温加热等；军事上可用于生产火药、炸药等；还可用于生活中的医院、学校和化工厂消毒等。目前高温蒸汽的供应主要采用燃油、燃煤、燃气锅炉，存在“高污染、高耗能、高排放”等难题。随着能源供应结构的变化和节能环保要求的不断提升，采用清洁能源将是高温蒸汽领域未来发展的必然趋势。

目前，空气源高温热泵蒸汽锅炉系统是工业节能领域研究的热点，可以将环境空气中的低品位热源提升至所需蒸汽温度，实现100℃以上饱和蒸汽的供应，最低在-20℃的低温环境中持续供应高温高压蒸汽。空气源高温热泵蒸汽锅炉系统作为一种全新的蒸汽供应技术，可替代传统燃油、燃煤、燃气、纯电的蒸汽锅炉，解决传统锅炉中存在的“高污染、高耗能、高排放”等难题，是高温蒸汽领域未来发展的趋势。

但是，常规热泵为单级热泵，受限于部件设备本身性能及工作条件，供水温度一般不超过60℃。

另外，在蒸汽供应过程中还需配置蒸汽引射装置，蒸汽引射装置是一种使用高速蒸汽流将液体或气体引入系统的设备，其主要优点包括：

1.节约能源：蒸汽引射装置通过将高压蒸汽转变为高速流动的蒸汽流，从而产生负压，实现液体或气体的引射，无需外部能源，可节约大量能源。

2.无动力：蒸汽引射装置不需要外部动力源，只要提供蒸汽就可以正常运行，没有电机、减速器、齿轮等运动部件，因此运行稳定可靠，使用寿命长。

3.维护成本低：由于蒸汽引射装置不需要额外的驱动装置，因此无需定期维护或更换运动部件，只需要定期清洗和检查。

4.材料适应性强：蒸汽引射装置通常采用耐腐蚀的材料制成，在不同的粉尘、腐蚀性气体等环境中，仍能保持良好的运行状态。

但是其也存在一些缺点，主要为：蒸汽引射装置会产生大量的噪音和振动。这对工作环境和工作人员的健康都会有一定的影响，有可能导致听力和神经方面的问题。此外，噪音和振动也会对机器本身产生负面影响，降低其使用寿命。

因此，有必要提供复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：复叠式高温热泵驱动低碳蒸汽发生装置，包括低温级热泵、高温级热泵、闪蒸罐以及蒸汽引射装置，其中，所述低温级热泵用于从低温热源中提取第一热量，所述高温级热泵用于从低温级热泵中提取第二热量，并输出高温热水至闪蒸罐中，所述闪蒸罐通过降压闪蒸将高温热水变为饱和蒸汽和饱和水的气液两相混合物，在相对较低的温度和压力下被分离成饱和蒸汽和饱和水，其中，饱和水回到高温级热泵中继续被加热，饱和蒸汽通过水蒸汽压缩机被压缩后进入至用户端或者通过蒸汽引射装置进入用户端。

进一步，作为优选，所述低温级热泵包括通过第一管线依次首尾串联的低温级蒸发器、低温级压缩机、低温级冷凝器中的内换热管、低温级膨胀阀。

进一步，作为优选，所述高温级热泵包括通过第二管线依次首尾串联的高温级膨胀阀、低温级冷凝器中的外壳体、高温级压缩机、高温级冷凝器中的内换热管。