[发明专利]蒸气热泵及低压蒸气补焓增压利用的方法

说明书

本发明公开了一种高效的蒸气热泵及低压蒸气补焓增压利用的方法。所述低压蒸气补焓增压利用的方法包括步骤，对低压蒸气进行加热变为过热蒸汽补焓，然后利用增压的饱和蒸气在物料加热器加热物料本身冷凝时体积急剧缩小产生的强大吸力，吸过热蒸气进行喷液增压，使形成增压的饱和蒸汽利用。进一步，借鉴自然界龙卷风形成的原理和强大的吸力；通过采用龙卷过热器、龙卷喷液增压器；使蒸气在相应设备内形成人造龙卷风，从而增强蒸气冷凝吸力提高热效率及压缩比。所述蒸气热泵，特别是龙卷蒸气热泵，由于低压蒸气和增压的饱和蒸气焓差很小，过热补焓少，喷液增压高，使效率高、能耗低，成本低，环保。用低碳技术，造就成了绿色能源，应用领域极其广泛。

技术领域

本发明涉及蒸气热泵领域，尤其是一种蒸气热泵及低压蒸气补焓增压利用的方法。

背景技术

众所周知：低压蒸气或二次蒸气的利用，是当今绿色、低碳经济(二氧化碳减排)和循环经济的重大课题。

然而在蒸发的过程中，由于沸点升值，蒸发产生的二次蒸气温度始终低于液温，这就为二次蒸气的节能利用设置了技术难题。

现有技术中一般采用以下方法实现对蒸气的节能利用。

1、多效蒸发

以水蒸汽为例，从原理上讲，多效蒸发器是将生蒸汽的汽化潜热多次利用。但是，无论如何，生蒸汽是以汽态的方式进入系统，又以汽态的方式流出系统。进出系统的蒸汽焓差很小，例如以1.0MPa(G),185℃饱和水蒸汽进入蒸发系统，经多效蒸发又以45℃二次蒸汽排出系统其焓差小于250kJ/kg，生蒸汽的热利用率小于9％。非但如此，排出系统的二次蒸汽(废蒸汽)为保证其蒸发的真空度，还需要大量的循环水将其冷凝，再加上其它能耗，其热力学第二定率的热利用率更低。

2、蒸汽机械再压缩技术，简称MVR(mechanical vapor recompression)

MVR是重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术，其工作过程是将低温位的蒸汽(二次蒸汽)经压缩机压缩，温度、压力提高，热焓增加，然后进入蒸发器冷凝，以充分利用蒸汽的潜热。除开车启动外，整个蒸发过程中无需生蒸汽；这样，原来要废弃的二次蒸汽就得到了充分的利用，回收了潜热，又提高了热效率，其经济性相当于多效蒸发的20效。但MVR一次性投资大于多效蒸发，一般为多效蒸发1.5倍以上。另外多效蒸发因没特殊设备，建设周期短，而MVR因压缩机设备特殊，生产周期较长，建设周期为多效蒸发的3倍之多。鉴于水蒸汽难于压缩的特点，其最终必然为过热状态，其中80％以上的能量消耗于增温，不足20％的能量用于增压。因此对饱和水蒸汽进行绝热压缩是非常耗能的过程。MVR二个单级压缩机(串联)温差才16℃(即单级升温8℃)，使用范围受限。

3、蒸汽喷射热泵

蒸汽喷射热泵就是利用高压力的生蒸汽，在蒸汽喷射器的拉瓦尔喷嘴(喷管)膨胀产生超音速流，将压力能和相变能转换为射流的动能，引射二次蒸汽或低压蒸汽增压的利用，增压后混合蒸汽压力小于生蒸汽压力；由于引射系数一般不超过1，二次蒸汽或低压蒸汽利用率很低，能耗很高，至今应用很少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够高效利用低压蒸气的蒸气热泵及低压蒸气补焓增压利用的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供了一种低压蒸气补焓增压利用的方法，包括以下步骤：

1)通过对低压蒸气加热，使得低压蒸气成为过热蒸气，所述过热蒸气温度达到大于目标压力高温位热能饱和蒸气温度；

2)利用高温位热能饱和蒸气在物料加热器对物料加热本身冷凝时体积急剧缩小，产生的强大吸力，吸入步骤1)中得到的过热蒸气进行喷液增压，使得过热蒸气形成增压增量的饱和蒸气即高温位热能饱和蒸气，然后通入物料加热器对物料进行加热，实现利用或循环利用。