[发明专利]一种蒸汽产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及蒸汽发生技术领域，尤其涉及一种蒸汽产生装置。

背景技术

在我国农村大部分地区，燃煤采暖能耗占总能源消耗的60％，大量酒店、餐饮、化工等需要蒸汽的行业也是靠燃煤，大量的燃煤对环境造成了严重的污染。近年来利用空气源热泵供暖的燃煤替代工作对于降低雾霾起到了一定的作用。但普通热泵无法提供蒸汽，冬季效率低、供热温度低的弱点也日益凸显。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种蒸汽产生装置，以解决燃煤造成的能源利用率低和污染严重的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种蒸汽产生装置，其包括工质回路，所述工质回路上依次设有工质压缩机、冷凝器、节流机构和蒸发器，所述冷凝器的管程用于工质的流通，所述冷凝器的壳程的入口连通水源，所述冷凝器的壳程的出口顺次连通有低压蒸汽收集器、水蒸汽压缩机和高压蒸汽输出器。

进一步地，所述节流机构与蒸发器之间的回路上设有气液分离器，所述气液分离器的入口连通所述节流机构，所述气液分离器的液体出口连通所述蒸发器，所述气液分离器的气体出口连通所述蒸发器和工质压缩机之间的回路。含有大量气体的两相工质先进入气液分离器，在其中分离后，液态部分进入蒸发器，气态部分不经过蒸发器。液态工质在蒸发器中吸收环境中的热量或其他热源的热量，在其中转变为饱和状态的气体，连同气液分离器分离出的气体一起进入工质压缩机，至此，工质完成一个循环。

进一步地，所述水源为蓄水箱，所述蓄水箱通过水泵与所述冷凝器的壳程的入口相连通。

进一步地，所述冷凝器的壳程的出口与所述低压蒸汽收集器之间的管路上设有低压蒸汽输出口，所述低压蒸汽输出口用于连接低压蒸汽用户管网。

进一步地，所述低压蒸汽输出口设有蒸汽阀，以控制低压蒸汽的输出流量。

进一步地，所述高压蒸汽输出器设有高压蒸汽输出口，所述高压蒸汽输出口用于连接高压蒸汽用户管网。

进一步地，所述工质压缩机输出的工质的温度大于100℃，以使常压水能够气化为水蒸汽；所述工质压缩机输出的工质的温度优选为在120℃以上，以增大换热温差。

进一步地，所述蒸发器的管径小于9mm。温度和压力均降低的工质经过节流机构节流，进一步降低其温度和压力，进入低压下的两相状态，工质干度较大，含有大量气体，由于整个系统压力较高，大量气体进入一方面影响蒸发器换热，另一方面会造成压力急剧上升而产生安全隐患，经过气液分离器将气体和液体分离，其中气体通过旁路不经过蒸发器，直接进入压缩机，液体进入蒸发器蒸发，将蒸发器的管径设计为小于9mm，能够有效地提高其耐压能力。

进一步地，所述节流机构为膨胀阀。

进一步地，所述工质为二氧化碳。

优选的，所述水蒸汽压缩机通过旋转部件将水蒸汽压力从1bar提高到2～7bar，所述旋转部件的转速高达20000rpm。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：

本发明的蒸汽产生装置，其工质回路和流入冷凝器的壳程内的水源共同构成了低压蒸汽产生系统，以产生低压蒸汽，而低压蒸汽收集器、水蒸汽压缩机和高压蒸汽输出器共同构成了蒸汽压力提高系统，以将所述低压蒸汽转变成高压蒸汽。

具体的，饱和的低压工质经过工质压缩机后，其温度和压力均提高，成为饱和气体，在冷凝器中与水换热，降温降压释放热量后成为饱和液体；经过节流机构的节流作用，工质的温度和压力下降，处于该温度和压力下的两相状态；该两相状态的干度较高，气体含量较多，因此在进入蒸发器之前，该气液两相的工质经过气液分离器，经分离后的液体工质进入蒸发器蒸发，吸收环境或其他热源的热量，由液体转变为饱和气体，该饱和气体连同在气液分离器中分离出的气体一起进入工质压缩机压缩，从而完成一个工质循环过程；与此同时，水泵将水从蓄水箱中泵入冷凝器中，在冷凝器中被高温高压的工质加热，气化成为水蒸汽，从而产生低压蒸汽。该低压蒸汽可以从低压蒸汽输出口输出，应用于酒店、餐饮等行业的消毒工艺，但不能作为动力蒸汽或者化工行业的热源使用，因此需要所述蒸汽压力提高系统进一步提高水蒸汽的压力。低压蒸汽产生系统产生的低压蒸汽经过低压蒸汽收集器，在其中成为稳定的蒸汽流后进入水蒸汽压缩机，经水蒸汽压缩机提高其温度和压力，高温高压的水蒸汽通过与水蒸汽压缩机直接相连的高压蒸汽输出器流出，进入高压蒸汽用户管网。