技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及節(jié)能領(lǐng)域，特別是一種蒸汽驅(qū)動(dòng)型串聯(lián)式熱泵余熱回收方法及裝置。

背景技術(shù)

工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中往往存在大量低溫冷卻水或低壓乏汽余熱，如火力發(fā)電廠汽輪機(jī)凝汽器冷卻循環(huán)水或汽輪機(jī)低壓缸排汽，實(shí)踐證明，蒸汽驅(qū)動(dòng)型熱泵是回收這些余熱的有效裝置。目前，蒸汽驅(qū)動(dòng)型熱泵主要有吸收式和壓縮式兩種，吸收式熱泵是目前余熱回收的主要技術(shù)方式，吸收式熱泵主要由蒸發(fā)器(開式吸收式熱泵無蒸發(fā)器)、吸收器、發(fā)生器、冷凝器組成，COP(能效比)一般為1.7左右；壓縮式熱泵系統(tǒng)主要由小汽輪機(jī)、壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、排汽換熱器組成，壓縮機(jī)COP可達(dá)到4.5左右，若將排汽換熱器的換熱量作為壓縮式熱泵系統(tǒng)中的一部分，則壓縮式熱泵系統(tǒng)的COP為1.5左右。

現(xiàn)有技術(shù)中，大多為單獨(dú)使用吸收式熱泵或壓縮式熱泵及其他輔助設(shè)備達(dá)到余熱回收目的的，也有將吸收式熱泵的吸收器、冷凝器和壓縮式熱泵的冷凝器串聯(lián)，吸收式熱泵的蒸發(fā)器和壓縮式熱泵的蒸發(fā)器串聯(lián)使用，通過多次熱交換以提高系統(tǒng)整體COP的。

雖然后一種方式確實(shí)能夠在一定程度上提高熱交換的“量”，但是在提高整體COP上卻存在著嚴(yán)重缺陷：在使用同樣熱泵前提下，COP主要與驅(qū)動(dòng)蒸汽參數(shù)、高溫水參數(shù)、余熱水參數(shù)相關(guān)，理論上，驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力越小，余熱水的溫度越高、高溫水的溫度越低，其COP就越大，但是當(dāng)驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力一定時(shí)，在進(jìn)行第一次熱交換后，低溫水溫度降低，高溫水溫度提高，低溫水能放出的熱量急劇減小，再進(jìn)行第二次、第三次甚至更多次的熱交換時(shí)，除第一次外其單獨(dú)每次的熱交換率是相當(dāng)?shù)偷模虼耍M(jìn)行多次的熱交換在投入與產(chǎn)出比上是不經(jīng)濟(jì)的，甚至多次的熱交換反而會(huì)降低整體的COP，而且若低溫水溫度過低，或高溫水溫度過高，這種方式基本是實(shí)現(xiàn)不了的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一，是提供一種能量梯級(jí)利用、具有高能效比的蒸汽驅(qū)動(dòng)型串聯(lián)式熱泵余熱回收方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

蒸汽驅(qū)動(dòng)型串聯(lián)式熱泵余熱回收方法，包括以下步驟，

步驟1：驅(qū)動(dòng)蒸汽通過小汽輪機(jī)，完成第一階段做功，小汽輪機(jī)拖動(dòng)壓縮式熱泵的壓縮機(jī)；

步驟2：驅(qū)動(dòng)蒸汽從小汽輪機(jī)中出來后全部進(jìn)入吸收式熱泵發(fā)生器內(nèi)，完成第二階段做功，驅(qū)動(dòng)吸收式熱泵進(jìn)行余熱回收；

步驟3：低溫水分成兩路，分別進(jìn)入吸收式熱泵和壓縮式熱泵，作為熱源，進(jìn)行熱交換；

步驟4：高溫水分成兩路，分別進(jìn)入吸收式熱泵與壓縮式熱泵，進(jìn)行熱交換，吸收低溫水和驅(qū)動(dòng)蒸汽提供的熱量；

步驟1、步驟2、步驟3和步驟4同時(shí)進(jìn)行；或者步驟3和步驟4先同時(shí)進(jìn)行，再依次進(jìn)行步驟1和步驟2，然后4步驟同時(shí)進(jìn)行。

首先，本發(fā)明遵循“能量梯級(jí)利用”原則，驅(qū)動(dòng)蒸汽對(duì)小汽輪機(jī)完成第一階段做功后，全部進(jìn)入吸收式熱泵，進(jìn)行第二階段做功，因此蒸汽驅(qū)動(dòng)型壓縮式熱泵與吸收式熱泵結(jié)合之后整體的COP較單獨(dú)蒸汽驅(qū)動(dòng)型壓縮式熱泵更高。其次，本發(fā)明將低溫水和高溫水各分為兩路，分別在吸收式熱泵和壓縮式熱泵中進(jìn)行熱交換，一方面使得熱交換更加充分，另一方面在驅(qū)動(dòng)力一定的情況下，較之單獨(dú)一個(gè)熱泵或者兩個(gè)串聯(lián)的熱泵而言，整個(gè)過程的能效比更高。

作為優(yōu)選，步驟2中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力偏低時(shí)，驅(qū)動(dòng)蒸汽先進(jìn)行加壓，再進(jìn)入吸收式熱泵，其優(yōu)點(diǎn)在于，彌補(bǔ)了驅(qū)動(dòng)蒸汽初始?jí)毫Σ蛔慊蛴捎诘谝浑A段做功而導(dǎo)致的壓力不足的缺陷，同時(shí)保證了整個(gè)余熱回收過程的穩(wěn)定性和高效率。

作為優(yōu)選，步驟3中，兩路低溫水分別進(jìn)入吸收式熱泵蒸發(fā)器和壓縮式熱泵蒸發(fā)器，作為熱源，進(jìn)行熱交換，其優(yōu)點(diǎn)在于，保證了吸收式熱泵蒸發(fā)器和壓縮式熱泵蒸發(fā)器都運(yùn)行在高效區(qū)，從而提高了整個(gè)過程的能效比。

作為優(yōu)選，步驟4中，兩路高溫水，一路依次通過吸收式熱泵吸收器、吸收式熱泵發(fā)生器和吸收式熱泵冷凝器，另一路通過壓縮式熱泵冷凝器，兩路水流分別進(jìn)行熱交換，其優(yōu)點(diǎn)在于，保證了吸收式熱泵的吸收器、冷凝器和壓縮式熱泵的冷凝器都運(yùn)行在高效區(qū)，從而提高了整個(gè)過程的能效比。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二，是提供一種能量梯級(jí)利用、具有高能效比的蒸汽驅(qū)動(dòng)型串聯(lián)式熱泵余熱回收裝置。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：