[发明专利]一种热泵系统及干燥系统以及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热能工程领域的热泵技术，特别涉及一种以供给蒸汽与工艺蒸汽的压力差为驱动力的新型热泵及干燥系统以及方法。

背景技术

吸收式循环通常采用二组分吸收溶液，习惯上称低沸点组分为工质，高沸点组分为吸收剂，二者组成工质对，常见的有以水为工质，以溴化锂为吸收剂的水-溴化锂工质对。吸收式热泵系统利用吸收溶液在一定条件下能析出工质蒸气，在另一条件下又能强烈地吸收工质蒸气这一特性实现制冷或者供热。现有的吸收式热泵系统主要包括：内设换热器的发生器、内设换热器的冷凝器、内设换热器的蒸发器和内设换热器的吸收器。发生器和冷凝器通过蒸气通路相连，蒸发器和吸收器通过蒸气通路相连。吸收溶液通过吸收溶液管道在发生器和吸收器之间进行循环。

通常的供热系统一般采用蒸汽锅炉或者由热电厂向用户提供较高温度和压力的供给蒸汽，一般的供给蒸汽为温度180-220℃、压力0.9-1.3MPa的高品位热源。可是，在实际应用中用户所需的工艺蒸汽往往并不需要如此高的压力和温度。比如常规的干燥系统，通常只需要饱和温度100-140℃、压力0.1-0.4MPa的蒸汽即可实现物料的干燥，尤其是对于一些热敏性物料干燥温度高了反而不利。因此，如图4所示，现有的干燥系统通常采用节流阀60对供给蒸汽管道40提供的供给蒸汽进行降温减压以产生工艺蒸汽管道44内所需的工艺蒸汽。这样，供给蒸汽原有的高能量品位就白白的被浪费掉了。另一方面，工艺排出的余热也由于品位过低而难以得到循环利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的热泵系统以及热泵循环方法，所要解决的技术问题是利用供给蒸汽与工艺蒸汽之间存在的压力差作为驱动力，来实现低品位余热的温度品位提升或者制冷。

本发明的目的在于还提供一种干燥系统以及干燥方法，所要解决的技术问题是利用供给蒸汽与工艺蒸汽之间存在的压力差作为驱动力，来回收并提高干燥工艺所排余热的品位，并将其作为干燥介质的预热热源进行循环利用，从而实现干燥工艺能量利用效率的大幅度改善。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种热泵系统，包括吸收器、蒸发器、发生器以及冷凝器，吸收器内设有吸收换热器，蒸发器内设有蒸发换热器，发生器内设有发生换热器，所述的吸收器和发生器之间设有溶液循环管道，用于使吸收溶液在吸收器和发生器之间进行循环，所述发生换热器的入口与供给蒸汽管道相连接，所述发生器的顶部出口与工艺蒸汽管道相连接，所述闪蒸罐的入口和所述发生换热器的出口通过管道相连接，并在该管道上设有疏水阀以及节流阀，所述疏水阀的作用是保证供给蒸汽在发生换热器内全部冷凝，所述节流阀的作用是将高压的冷凝水减压至工艺蒸汽所需的压力。闪蒸罐的顶部出口与所述工艺蒸汽管道相连接，闪蒸罐的底部出口和所述蒸发器的入口通过管道相连接，并在该管道上设有节流阀，用于将闪蒸罐中的冷凝水导入蒸发器，闪蒸罐的底部还设有排水管道和截止阀，用于将多余的冷凝水排出。

较佳的，前述的热泵系统，还设有蒸汽喷射式热泵，所述蒸汽喷射式热泵的工作流体入口与供给蒸汽的管道相连接，蒸汽喷射式热泵的引射流体入口与所述冷凝换热器的出口相连接，蒸汽喷射式热泵的压缩流体出口与工艺蒸汽的管道相连接。所述蒸汽喷射式热泵的作用是进一步提高发生器和闪蒸罐产生的蒸汽的压力。

较佳的，前述的热泵系统，在所述的溶液循环管道上设有溶液热交换器，用于对从发生器输出的高温的吸收溶液与从吸收器输出的低温的吸收溶液进行换热。

依据本发明提供的一种热泵循环方法，其采用上述所述的热泵系统，该方法包括以下步骤：(1)在发生器中供给蒸汽加热吸收溶液，产生工质蒸气同时浓缩吸收溶液，将上述工质蒸气作为工艺蒸汽输出，所述的浓缩后吸收溶液通过吸收器和发生器之间设置的溶液循环管道输送到吸收器中；(2)供给蒸汽在发生换热器内冷凝形成高压冷凝水，该高压冷凝水经减压至工艺蒸汽的压力后进入闪蒸罐，冷凝水的一部分在所述闪蒸罐中闪蒸成蒸汽，并作为工艺蒸汽从闪蒸罐的顶部出口输出；(3)闪蒸罐底部的部分冷凝水进入蒸发器中，并在蒸发器中通过蒸发换热器中的载热介质吸收外部低温热源的热量并蒸发为工质蒸气，所述的工质蒸气输送到吸收器中；(4)在吸收器中吸收溶液吸收来自蒸发器的工质蒸气并产生吸收热，所述吸收热作为高温热源通过吸收换热器中的载热介质向外部输出，吸收溶液被稀释，所述的稀释后吸收溶液通过吸收器和发生器之间设置的溶液循环管道输送到发生器中。