[发明专利]热泵电蒸汽锅炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种热泵蒸汽锅炉，特别是一种节能热泵电蒸汽锅炉。

背景技术

工业锅炉是中国主要的热能动力设备，锅炉行业是与人类共存的永恒产业，尤其是在中国还是一个不断发展的产业。20世纪80年代以后，中国的经济发生了突飞猛进的变化，锅炉行业更加突出，全国锅炉制造企业增加近二分之一，并形成了独立开发研制一代又一代新产品的能力，产品的技术性能已接近发达国家水平。锅炉是经济发展时代不可缺少的商品，未来将如何发展，是非常值得研究的。

蒸汽锅炉指的是把水加热到一定参数并生产高温蒸汽的工业锅炉，水在锅筒中受热变成蒸气，通过电、油或者气体燃烧发出热量提供能量，就是蒸气锅炉的原理。蒸汽锅炉按照燃料（电、油、气）可以分为电蒸汽锅炉、燃油蒸汽锅炉、燃气蒸汽锅炉三种；按照构造可以分为立式蒸汽锅炉、卧式蒸汽锅炉，中小型蒸汽锅炉多为单、双回程的立式结构，大型蒸汽锅炉多为三回程的卧式结构。各种锅炉中，由于资源限制，许多企业不得不使用电锅炉，电锅炉也满足“清洁生产”的要求，有相当大的市场应用。

现有技术中的蒸汽锅炉将通过电、油、气体的燃烧能转换为热能。最多等值于燃烧放出的能量或电能提供的能量。能效比基本在95%以上，小于100%。而水源热泵热水器和空气源热泵热水器都是利用热泵的热搬运技术，在现有技术中一般都是将水加热到70摄氏摄氏度左右，达不到沸腾。由于目前工业动力需要提供高温高压蒸汽，因此在无法沸腾的状态下无法有效利用其能源。因此有些锅炉采用了后半段电加热，达到高温蒸汽的输出，然而20摄氏度左右的冷水加热到70摄氏度时，温差为5 0摄氏度，因此其每1g水需要的热量为50卡。而采用其他能源燃烧后从70摄氏度到100摄氏度还需要30卡热量，因此如果先采用热泵技术加热到70摄氏度，再用其他能源加热锅炉的话已经将能效比大大降低了。如果1g水从100摄氏度水变为100摄氏度蒸汽还需要吸收约532卡的热量。因此从70摄氏度的水变为100摄氏度的水蒸气所需要热量远远大于20摄氏度升到70摄氏度的高效获取的热量。因此所高效获得的热量不到总热量的1/10，因此采用热泵技术混合常规加热方法比简单采用电、油、燃气等加热的能效提升并不明显，反而造成产品噪音大大增加，系统复杂性和操作性增加，成本造价也大幅提升。因此市面上常用的热泵结合高温蒸汽阶段的电、油、燃气加热的产品并不常见。此外，现有技术中还有采用热泵技术加半导体热泵技术加热，可以达到1.3-1.5倍能效比。因此这种组合加热能效比都在1.5以上，但其缺点是半导体热泵成本高、使用复杂，驱动电源必须为直流电。而直流电的电源设备功率较小，因此其成本较高、技术复杂、难以大功率输出，实施过程中存在一定问题。

综上所述市面上的传统电、油、气体蒸汽锅炉其共同缺点是能效比为1，不可能借助环境能源，不能有效的利用环境中的各种废水、工厂排污、环境热水、太阳能热水器中的热水，通过污水源换热器带来建筑物城市污水中含有的热能，通过地下水、地面打井带来土壤中的热能、江河湖泊的水中含有的热能。而采用热泵与传统电、油、燃气加热的混合型锅炉则能效比低下、成本高、使用复杂、噪音大等缺点。并且现有技术中的锅炉通过提供热量加热水变为蒸汽，其供热方式简单直接，容易使锅炉内部压力持续上升，在锅炉发生故障时由于压力不断增加容易造成爆炸等事故，对周围环境和操作人员造成极大威胁。

发明内容

 本发明是为了解决现有技术中的上述不足而完成的，本发明的目的是提供一种热泵电蒸汽锅炉，本发明通过利用现有热泵技术，高效收集热源水（液）中热量，将目标软化水加热到目标温度。采用闪蒸，降低容器内压力，对于较高温度，但离水的常压沸点还有一定差距的温度使得水汽化，这样可以利用压缩式热泵在低温差阶段获得高效能比得到的低成本热量，使得水汽化变为蒸汽并且对含有汽化热的蒸汽进行压缩，部分蒸汽释放出热量变为水，由于蒸汽比热很小，因此只需要1/10的气体变为水，就可以产生足够热量就可以加热低温水蒸汽，使其达到2-3倍大气压，温度达到150摄氏度以上，从而成为满足蒸汽锅炉输出要求的目标蒸汽。

本发明的技术方案如下所述：

一种热泵电蒸汽锅炉，其包括热交换蒸发器、压力容器a、压力容器b。

所述压力容器a内部设置有冷凝加热器，热交换蒸发器上部通过管道以及压缩机和冷凝加热器连接，所述冷凝加热器通过管道和储液罐、膨胀阀和热交换蒸发器底部连接形成回路。

所述压力容器a顶部通过管道、蒸汽输送泵和压力容器b顶部连接。