[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

说明书

本发明提供一种用于工业废水余热回收的以水为工质的高温热泵系统及方法，包括蒸发器、水蒸汽压缩机、接触式冷凝器、第一换热器、第二换热器和电热水箱，蒸发器蒸汽出口连接水蒸汽压缩机入口，水蒸汽压缩机出口连接接触式冷凝器底部入口，工业废水一路连接蒸发器内换热管，经第一换热器预热补给水后流出，另一路经第二换热器加热补给水，加热后的补给水一路喷入蒸发器内，另一路进入电热水箱，然后喷入接触式冷凝器内。本发明提供的工业废水余热回收热泵系统以水为工质，无毒、环保、高效，能回收50℃以上的工业废水余热，提供温度能达到80℃以上的可供生活使用的高品质高温热水。

技术领域

本发明属于工机电、制冷及余热回收的节能减排领域，尤其涉及一种用于工业废水余热回收的热泵系统及其控制方法。

背景技术

随着能源与环境问题的日益突出和人们对生活水平要求的提升，工业生产过程的能耗和对环境的影响也不断得到重视，节能减排的意义和重要性尤为突出。在印染和钢铁等工业领域，生产过程需要消耗大量的热能，同时排出温度高于50℃的工业废水，这些废水蕴含着大量的余热，直接排放也会对环境及河流生态造成影响，如何有效回收和利用这部分废水余热，同时满足工业生产或生活所需一直是其节能减排的技术发展需求。

热泵技术是一种行业内公认的能实现余热回收的高效技术，能回收中低温余热，提升其能源品位或温度后继续用于工业生产或生活供热、供暖过程。热泵系统能与很多工业生产相结合，回收不同形式的低品位余热，但受热泵工质的限制，热泵系统所能提供的热源温度往往不超过80℃，无法满足一些工业生产的供热需求，而且非自然工质也存在着温升效应和臭氧层破坏的环境影响。

有研究表明当蒸发温度高于30℃时，以水为工质的制冷系统COP高于其他工质的系统，同时水的临界温度为374.15℃，以上两点表明水作为无毒、无污染且易得的自然工质，可以作为高温热泵的使用工质，来克服常规制冷工质不高于80℃供热温度的限制。

此外，在一些偏远地区的工业现场，其工业过程可以消耗湖泊水、江河水等满足工业冷却等工艺过程，同时产生一定温度的工业废水，在这些偏远地区，特别是没有自来水的地区，生活用水通常会比较匮乏，需要消化能量来制备干净的生活用水并加热使用，如果能利用热泵技术回收工业废水余热，同时制备高温生活用水，该技术便具有重要的工业节能意义和应用价值。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提供一种以水为工质的高温热泵系统及控制方法，回收50℃以上的工业废水余热，并引入接触式冷凝器，提升冷凝器的换热效率和系统性能，同时提供80℃以上的高温蒸馏水，满足工业过程的供热供暖及工人的生活用水需求，进而提升工业生产过程的能效，降低成本，并减小地域的限制。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于工业废水余热回收的以水为工质的高温热泵系统，该系统包括蒸发器、水蒸汽压缩机、接触式冷凝器、第一换热器、补给水泵、第二换热器，电热水箱和喷淋水泵，所述蒸发器内设换热管、喷淋管、滤网，所述接触式冷凝器内设填料、喷淋管和滤网，所述蒸发器内蒸汽经滤网后通过第一阀门连接水蒸汽压缩机的入口，水蒸汽压缩机出口通过第二阀门接至接触式冷凝器的底部入口，50℃以上的工业废水一路通过第一调节阀经换热管和第一换热器后流出，另一路经第二调节阀和第二换热器后流出，

补给水则经第一换热器和第三调节阀接至补给水泵入口，补给水泵出口接至第二换热器，第二换热器的补给水出口分两路，一路经第三阀门接至喷淋管，另一路通过第四调节阀接至电热水箱，电热水箱热水出口经喷淋水泵和第五调节阀连接喷淋管。

进一步，所述蒸发器和接触式冷凝器顶部出口分别通过第四阀门和第五阀门连接真空泵，用于系统的抽真空或蒸发器及接触式冷凝器内的真空度调节。

进一步，所述蒸发器的热水出口通过第六调节阀接至补给水泵的入口，让蒸发器内未蒸发的水继续参与系统循环；所述接触式冷凝器出口通过第六阀门连接供水泵，将温度能达到80℃以上的高温水提供给供热或用水末端。