蒸汽驱动型串联式热泵余热回收方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及节能领域，特别是一种蒸汽驱动型串联式热泵余热回收方法及装置。
【背景技术】
[0002]工业企业在生产过程中往往存在大量低温冷却水或低压乏汽余热，如火力发电厂汽轮机凝汽器冷却循环水或汽轮机低压缸排汽，实践证明，蒸汽驱动型热泵是回收这些余热的有效装置。目前，蒸汽驱动型热泵主要有吸收式和压缩式两种，吸收式热泵是目前余热回收的主要技术方式，吸收式热泵主要由蒸发器(开式吸收式热泵无蒸发器)、吸收器、发生器、冷凝器组成，COP(能效比)一般为1.7左右；压缩式热泵系统主要由小汽轮机、压缩机、蒸发器、冷凝器、排汽换热器组成，压缩机COP可达到4.5左右，若将排汽换热器的换热量作为压缩式热泵系统中的一部分，则压缩式热泵系统的COP为1.5左右。
[0003]现有技术中，大多为单独使用吸收式热泵或压缩式热泵及其他辅助设备达到余热回收目的的，也有将吸收式热泵的吸收器、冷凝器和压缩式热泵的冷凝器串联，吸收式热泵的蒸发器和压缩式热泵的蒸发器串联使用，通过多次热交换以提高系统整体COP的。
[0004]虽然后一种方式确实能够在一定程度上提高热交换的“量”，但是在提高整体COP上却存在着严重缺陷:在使用同样热泵前提下，COP主要与驱动蒸汽参数、高温水参数、余热水参数相关，理论上，驱动蒸汽压力越小，余热水的温度越高、高温水的温度越低，其COP就越大，但是当驱动蒸汽压力一定时，在进行第一次热交换后，低温水温度降低，高温水温度提高，低温水能放出的热量急剧减小，再进行第二次、第三次甚至更多次的热交换时，除第一次外其单独每次的热交换率是相当低的，因此，进行多次的热交换在投入与产出比上是不经济的，甚至多次的热交换反而会降低整体的C0P，而且若低温水温度过低，或高温水温度过高，这种方式基本是实现不了的。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题之一，是提供一种能量梯级利用、具有高能效比的蒸汽驱动型串联式热泵余热回收方法。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
[0007]蒸汽驱动型串联式热泵余热回收方法，包括以下步骤，
[0008]步骤1:驱动蒸汽通过小汽轮机，完成第一阶段做功，小汽轮机拖动压缩式热泵的压缩机；
[0009]步骤2:驱动蒸汽从小汽轮机中出来后全部进入吸收式热泵发生器内，完成第二阶段做功，驱动吸收式热泵进行余热回收；
[0010]步骤3:低温水分成两路，分别进入吸收式热泵和压缩式热泵，作为热源，进行热交换；
[0011]步骤4:高温水分成两路，分别进入吸收式热泵与压缩式热泵，进行热交换，吸收低温水和驱动蒸汽提供的热量；
[0012]步骤1、步骤2、步骤3和步骤4同时进行；或者步骤3和步骤4先同时进行，再依次进行步骤I和步骤2，然后4步骤同时进行。
[0013]首先，本发明遵循“能量梯级利用”原则，驱动蒸汽对小汽轮机完成第一阶段做功后，全部进入吸收式热泵，进行第二阶段做功，因此蒸汽驱动型压缩式热泵与吸收式热泵结合之后整体的COP较单独蒸汽驱动型压缩式热泵更高。其次，本发明将低温水和高温水各分为两路，分别在吸收式热泵和压缩式热泵中进行热交换，一方面使得热交换更加充分，另一方面在驱动力一定的情况下，较之单独一个热泵或者两个串联的热泵而言，整个过程的能效比更高。
[0014]作为优选，步骤2中，当驱动蒸汽压力偏低时，驱动蒸汽先进行加压，再进入吸收式热泵，其优点在于，弥补了驱动蒸汽初始压力不足或由于第一阶段做功而导致的压力不足的缺陷，同时保证了整个余热回收过程的稳定性和高效率。
[0015]作为优选，步骤3中，两路低温水分别进入吸收式热泵蒸发器和压缩式热泵蒸发器，作为热源，进行热交换，其优点在于，保证了吸收式热泵蒸发器和压缩式热泵蒸发器都运行在高效区，从而提高了整个过程的能效比。
[0016]作为优选，步骤4中，两路高温水，一路依次通过吸收式热泵吸收器、吸收式热泵发生器和吸收式热泵冷凝器，另一路通过压缩式热泵冷凝器，两路水流分别进行热交换，其优点在于，保证了吸收式热泵的吸收器、冷凝器和压缩式热泵的冷凝器都运行在高效区，从而提高了整个过程的能效比。
[0017]本发明所要解决的技术问题之二，是提供一种能量梯级利用、具有高能效比的蒸汽驱动型串联式热泵余热回收装置。
[0018]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
[0019]蒸汽驱动型串联式热泵余热回收装置，包括小汽轮机、压缩式热泵和吸收式热泵，压缩式热泵和吸收式热泵为并联结构，小汽轮机分别与压缩式热泵的压缩机和吸收式热泵相连，吸收式热泵设有第一低温水入口、第一冷却的低温水出口、第一高温水入口和第一加热的高温水出口，压缩式热泵设有第二低温水入口、第二冷却的低温水出口、第二高温水入口和第二加热的高温水出口。
[0020]本发明将压缩式热泵系统中的排汽换热器替换为吸收式热泵，利用驱动蒸汽由汽相变为液相过程中释放的冷凝热来依次驱动小汽轮机和吸收式热泵；又将压缩式热泵和吸收式热泵并联，同时进行热交换，无论是较之单独一个热泵的系统还是串联两个热泵的系统而言，均具有更高的整体能效比。
[0021]作为优选，吸收式热泵包括吸收式热泵发生器、吸收式热泵吸收器、吸收式热泵蒸发器和吸收式热泵冷凝器，小汽轮机与吸收式热泵发生器连接，吸收式热泵吸收器与第一高温水入口连接，吸收式热泵吸收器与吸收式热泵发生器连接，吸收式热泵发生器与吸收式热泵冷凝器连接，吸收式热泵冷凝器连接第一加热的高温水出口。其优点在于，小汽轮机排汽进入吸收式热泵发生器用于驱动吸收式热泵工作，使得驱动蒸汽的能量被充分利用，提尚整体能效比。
[0022]作为优选，压缩式热泵包括压缩机、压缩式热泵蒸发器和压缩式热泵冷凝器，压缩式热泵冷凝器分别与第二高温水入口和第二加热的高温水出口连接。其优点在于，一方面，压缩式热泵的结构简化，小汽轮机直接拖动压缩机实现对压缩式热泵的驱动，降低了成本和能耗；另一方面，在压缩式热泵内可以完成一个独立的低温水和高温水热交换的过程。
[0023]作为优选，小汽轮机与吸收式热泵发生器之间还设有压力匹配器，其优点在于，弥补了驱动蒸汽初始压力不足或者由于第一阶段做功而导致的驱动蒸汽压力不足的缺陷，同时保证了整个余热回收过程的稳定性和高效率。
[0024]作为优选，吸收式热泵蒸发器连接第一低温水入口和第一冷却的低温水出口。
[0025]作为优选，压缩式热泵蒸发器连接第二低温水入口和第二冷却的低温水出口。
[0026]本发明所述的低温水为低温水或低压水蒸汽。
[0027]本发明题目中所述的“串联式”指驱动蒸汽依次对压缩式热泵和吸收式热泵进行驱动，即从蒸汽驱动的层面上的串联；而本发明所述的“并联结构”是指在热交换过程中低温水和高温水各分为两路，分别在吸收式热泵和压缩式热泵中同时进行热交换，即从热交换的层面上的“并联”。
[0028]本发明同现有技术相比具有以下优点及效果:
[0029]1、一方面，由于本发明采用蒸汽驱动型的吸收式热泵和压缩式热泵，具有绿色、环保的优点；另一方面，由于利用“能量梯级利用”原则，将驱动蒸汽依次作为压缩式热泵和吸收式热泵的驱动能源，充分利用了驱动蒸汽由汽相变为液相所释放的能量，从而提高了本发明的整体能效比。
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