[发明专利]一种工业废水余热回收用以水为工质的高温热泵系统及其控制方法

权利要求书

1.一种工业废水余热回收用以水为工质的高温热泵系统，其特征在于，该系统包括蒸发器(1)、水蒸汽压缩机(2)、接触式冷凝器(3)、第一换热器(4)、补给水泵(5)、第二换热器(6)，电热水箱(7)和喷淋水泵(8)，所述蒸发器(1)内设换热管(1a)、喷淋管(1b)、滤网(1c)，所述接触式冷凝器(3)内设填料(3a)、喷淋管(3b)和滤网(3c)，所述蒸发器(1)内蒸汽经滤网(1c)后通过第一阀门(14)连接水蒸汽压缩机(2)的入口，水蒸汽压缩机(2)出口通过第二阀门(22)接至接触式冷凝器(3)的底部入口，50℃以上的工业废水一路通过第一调节阀(11)经换热管(1a)和第一换热器(4)后流出，另一路经第二调节阀(12)和第二换热器(6)后流出，补给水则经第一换热器(4)和第三调节阀(18)接至补给水泵(5)入口，补给水泵(5)出口接至第二换热器(6)，第二换热器(6)的补给水出口分两路，一路经第三阀门(19)接至喷淋管(1b)，另一路通过第四调节阀(20)接至电热水箱(7)，电热水箱(7)热水出口经喷淋水泵(8)和第五调节阀(21)连接喷淋管(3b)。

2.根据权利要求1所述的一种工业废水余热回收用以水为工质的高温热泵系统，其特征在于，所述蒸发器(1)和接触式冷凝器(3)顶部出口分别通过第四阀门(13)和第五阀门(15)连接真空泵(10)，用于系统的抽真空或蒸发器(1)及接触式冷凝器(3)内的真空度调节。

3.根据权利要求2所述的一种工业废水余热回收用以水为工质的高温热泵系统，其特征在于，所述蒸发器(1)的热水出口通过第六调节阀(17)接至补给水泵(5)的入口，让蒸发器(1)内未蒸发的水继续参与系统循环；所述接触式冷凝器(3)出口通过第六阀门(23)连接供水泵(9)。

4.根据权利要求3所述的一种工业废水余热回收用以水为工质的高温热泵系统，其特征在于，所述接触式冷凝器(3)蒸汽出口还通过第七调节阀(16)接至水蒸汽压缩机(2)的入口。

5.根据权利要求4所述的一种工业废水余热回收用以水为工质的高温热泵系统的控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一：打开第二阀门(22)、第四阀门(13)和第五阀门(15)，开启真空泵(10)对所述系统进行抽真空，真空度达到要求后关闭第二阀门(22)、第四阀门(13)、第五阀门(15)和真空泵(10)；同时开启电热水箱(7)内的电加热器，对电热水箱(7)内的水进行加热，当水温达到设定值后关闭电热水箱(7)内的电加热器；

步骤二：打开第一调节阀(11)和第二调节阀(12)，使50℃以上的废水一路通过第一调节阀(11)入换热管(1a)，流出换热管(1a)的废水继续流入第一换热器(4)放热后排出，另一路通过第二调节阀(12)流入第二换热器(6)放热后排出；同时打开第三调节阀(18)、补给水泵(5)和第三阀门(19)，补给水先经第一换热器(4)预热，然后在第二换热器(6)中继续被加热，之后通过喷淋管(1b)喷入蒸发器(1)内，喷淋水流过换热管(1a)表面时，吸收换热管(1a)内废水的热量蒸发产生低温水蒸汽；

步骤三：打开第一阀门(14)和第二阀门(22)，开启水蒸汽压缩机(2)，蒸发器(1)内蒸发得到的低温水蒸汽经滤网(1c)滤除液滴后通过第一阀门(14)进入水蒸汽压缩机(2)内进行压缩，压缩后的高温蒸汽经第二阀门(22)流入接触式冷凝器(3)的底部入口；同时开启喷淋水泵(8)和第五调节阀(21)，电热水箱(7)内的水经喷淋水泵(8)、第五调节阀(21)和喷淋管(3b)喷入接触式冷凝器(3)内，并通过填料(3a)与压缩蒸汽接触换热使蒸汽冷凝，喷淋水自身吸热升温与冷凝水混合积存于接触式冷凝器(3)的底部；

步骤四：打开第四调节阀(20)，使第二换热器(6)流出的部分补给水经第四调节阀(20)补入电热水箱(7)内，可以利用电热水箱(7)内的电加热器进一步使流入的补给水温度达到要求，然后再喷入接触式冷凝器(3)内与压缩蒸汽换热；

步骤五：打开第七调节阀(16)使接触式冷凝器(3)内未冷凝的压缩蒸汽回到水蒸汽压缩机(2)的吸汽管路，经水蒸汽压缩机(2)压缩后继续进入接触式冷凝器(3)内放热冷凝；

步骤六：蒸发器(1)中未蒸发的喷淋水会积存于蒸发器(1)的底部，蒸发器(1)内液位达到设定的阈值时，打开第六调节阀(17)，使未蒸发的水与第一换热器(4)流出的补给水混合后通过补给水泵(5)继续参与循环；打开第六阀门(23)和供水泵(9)，将接触式冷凝器(3)内得到的高温水泵出作为热源使用。