CN106287622B - 竖管升膜凝汽源热泵驱动蒸汽锅炉 - Google Patents
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Abstract
一种竖管升膜凝汽源热泵驱动蒸汽锅炉：是凝汽源热泵行业与余热蒸汽锅炉行业的跨界产品；利用虹吸循环驱动热泵工质，以逆流方式提取凝汽源放热实现升膜蒸发，大幅提升热泵蒸发压力；利用虹吸循环驱动软化补水，以逆流方式提取热泵工质冷凝放热实现升膜蒸发，大幅提升热泵锅炉蒸发压力；利用逆流分段方式冷凝放热，以大幅降低热泵冷凝压力；大幅降低压缩机的压差、排量、投资、电耗，从而实现竖管升膜凝汽源热泵驱动蒸汽锅炉。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种回收凝汽、废蒸汽、乏蒸汽等凝结潜热，并利用热泵冷凝器直接产生水蒸汽的竖管升膜凝汽源热泵驱动蒸汽锅炉。
(二)背景技术
(1)目前的水源热泵只能从热源侧的水源提取热量，并向使用侧的循环水释放热量。
(2)而在众多工业行业的工艺流程中，经常伴生有大量废蒸汽、乏蒸汽、二次蒸汽、凝汽等，如何利用热泵的蒸发器直接回收凝结潜热，是一项重要课题。
(3)同时如何有效利用热泵的冷凝器直接产生水蒸汽，而无需通过循环水泵与汽包的辅助，又成为另一项重要课题。
(4)因此发明一种热泵，既可从热源侧的凝汽中直接提取热量，又可在使用侧直接产生水蒸汽，就成为市场迫切期待的创新产品。
综上所述，市场期待着一种凝汽源热泵行业和余热蒸汽锅炉行业的跨界产品。
(三)发明内容
本发明目的是：系统集成管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器、管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器、压缩机，是凝汽源热泵行业与余热蒸汽锅炉行业的跨界产品；利用虹吸循环驱动热泵工质，以逆流方式提取凝汽源放热实现升膜蒸发，大幅提升热泵蒸发压力；利用虹吸循环驱动软化补水，以逆流方式提取热泵工质冷凝放热实现升膜蒸发，大幅提升热泵锅炉蒸发压力；利用逆流分段方式冷凝放热，以大幅降低热泵冷凝压力；大幅降低压缩机的压差、排量、投资、电耗，从而实现竖管升膜凝汽源热泵驱动蒸汽锅炉。
按照附图1所示的竖管升膜凝汽源热泵驱动蒸汽锅炉，其由1-管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器；1-1-凝汽进口；1-2-第一分离腔；1-3-圆环分布垂直虹吸取热管簇；1-4-第一分流腔；1-5-凝水出口；1-6-液态热泵工质进口；1-7-气态热泵工质出口；1-8-吸油口；1-9-引射器；1-10-两通阀；1-11-不凝气排出口；2-凝汽；3-液位开关；4-膨胀阀；4-1-干燥过滤器；5-压缩机；5-1-回油口；5-2-驱动设备；5-3-回热器；6-管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器；6-1-软化补水进口；6-2-第二分离腔；6-3-圆环分布垂直虹吸放热管簇；6-4-第二分流腔；6-5-水蒸汽出口；6-6-气态热泵工质进口；6-7-液态热泵工质出口；6-8-出气口；7-热泵工质；8-软化补水；9-软化补水流量调节阀；10-水蒸汽压缩机；11-高压水蒸汽；12-压力开关；13-温度开关；14-真空泵组成，其特征在于：
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程顶部气态热泵工质出口1-7通过管道连接压缩机5、管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程、干燥过滤器4-1、膨胀阀4、管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程底部液态热泵工质进口1-6，组成热泵循环回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程的顶部凝汽进口1-1、中部圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3外侧、底部凝水出口1-5，组成凝汽逆流放热回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程的底部液态热泵工质进口1-6、底部第一分流腔1-4、中部圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3内侧、顶部第一分离腔1-2、顶部气态热泵工质出口1-7，组成热泵工质的管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发回路，其中圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3为圆环分布、垂直设置的管簇，中央设置一个圆柱空间虹吸下降通道，而管簇内壁的多个圆柱空间设为虹吸上升通道，虹吸下降通道与虹吸上升通道的流通面积大致相等；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1的外壳为垂直设置的圆柱面；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程上部内壁设置液位开关3，依据热泵工质液位信号闭环控制膨胀阀4的开度，而膨胀阀4的出口通过管道连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程底部液态热泵工质进口1-6，组成热泵工质膨胀回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程的顶部气态热泵工质进口6-6、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3外侧、底部液态热泵工质出口6-7，组成热泵工质的逆流放热回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程的底部软化补水进口6-1、底部第二分流腔6-4、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3内侧、顶部第二分离腔6-2、顶部水蒸汽出口6-5，组成软化补水的管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发回路，其中圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3为圆环分布、垂直设置的管簇，中央设置一个圆柱空间虹吸下降通道，而管簇内壁的多个圆柱空间设为虹吸上升通道，虹吸下降通道与虹吸上升通道的流通面积大致相等；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6的外壳为垂直设置的圆柱面；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程上部内壁设置液位开关3，依据软化补水水位信号闭环控制软化补水流量调节阀9的开度，而软化补水流量调节阀9的出口通过管道连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程底部软化补水进口6-1，组成软化补水流量调节回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程顶部水蒸汽出口6-5通过管道连接水蒸汽压缩机10，组成水蒸汽压缩回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程顶部第二分离腔6-2内壁设置压力开关12和温度开关13各一只；
真空泵14的进气口连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程中部的不凝气排出口1-11，组成不凝气排出回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程上部吸油口1-8通过管道和两通阀1-10连接引射器1-9的低压引射口，管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程上部出气口6-8通过管道和两通阀1-10连接引射器1-9的高压进气口，压缩机5吸气管的回油口5-1通过管道和两通阀1-10连接引射器1-9的中压出汽口，组成管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1的回油回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程上部内壁设置液位开关3，依据软化补水水位信号闭环控制软化补水流量调节阀9的开度，而软化补水流量调节阀9的进口通过管道连接发动机5-2的回热器5-3出口，其出口则通过管道连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程底部软化补水进口6-1，组成软化补水回热及流量调节回路。
水蒸汽压缩机10为热压缩式汽汽引射器，高压水蒸汽11流经其进汽口并由喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其引射口引射管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程顶部产生的水蒸汽，并混合、扩压成为中压、高温水蒸汽，经其出汽口流出。
凝汽2是液态余热介质，或是气态余热介质。
驱动设备5-2是电动机，或是燃气驱动内燃发动机，或是汽油驱动内燃发动机，或是柴油驱动内燃发动机，或是煤油驱动内燃发动机，或是斯特林外燃发动机，或是燃气驱动燃气轮发动机，或是煤气驱动燃气轮发动机。
本发明的工作原理结合附图1说明如下：
1、凝汽凝结放热：凝汽2通过顶部凝汽进口1-1，引入管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程中，在中部圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3外侧凝结放热以提供热泵热源，而凝结淡水则由凝水出口1-5排出。
2、热泵工质逆流取热升膜蒸发：管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程上部内壁设置的液位开关3，依据热泵工质液位信号闭环控制膨胀阀4的开度，以使低压两相热泵工质7从下至上流经管程底部液态热泵工质进口1-6、底部第一分流腔1-4、中部圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3内侧、顶部第一分离腔1-2、顶部气态热泵工质出口1-7，其中的热泵工质7在液态热泵工质进口1-6处受管道外压作用而直接流至第一分流腔1-4、圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3内侧，然后以逆流方式提取凝汽源放热而升膜蒸发、比重减小，而在中央圆柱虹吸下降通道中，由于热泵工质7的温度较低、比重较大，因此受重力作用下沉，从而形成驱动强化传热的虹吸循环。
3、热泵循环：管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程顶部低压过热气态热泵工质7被燃气内燃发动机5-2驱动的压缩机5压缩成为高压过热气态热泵工质7，再送入管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6的壳程冷凝成为高压过冷液态热泵工质7，流经干燥过滤器4-1，再经膨胀阀4节流而成为低压两相热泵工质7，重新流入管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程以完成热泵循环，同时把冷凝热量释放给管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程的软化补水8。
4、热泵工质冷凝放热：高压过热气态热泵工质7从上至下流经管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程顶部的气态热泵工质进口6-6、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3外侧、底部液态热泵工质出口6-7，然后以逆流方式分段释放其过热显热、冷凝潜热、过冷显热，而凝结成为高压过冷液态热泵工质7。
5、软化补水回热预热后逆流取热升膜蒸发：管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程上部内壁设置的液位开关3，依据软化补水8的水位信号闭环控制软化补水流量调节阀9的开度，以使软化补水8被发动机5-2的套缸冷却及烟气回热器5-3预热后，从下至上流经管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程底部的软化补水进口6-1、底部第二分流腔6-4、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3内侧，然后以逆流方式提取热泵工质7的冷凝放热而升膜蒸发、比重减小，而在中央圆柱虹吸下降通道中，由于软化补水的温度较低、比重较大，因此受重力作用下沉，从而形成驱动强化传热的虹吸循环；而产生的水蒸汽经顶部第二分离腔6-2的分离后，再由顶部水蒸汽出口6-5流出。
6、水蒸汽输出：1份高压水蒸汽11通过管道流经热压缩式汽汽引射器10的进汽口，并由其喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其引射口和管道引射管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程顶部水蒸汽出口6-5的n份水蒸汽，并混合、扩压成为n+1份中压、高温水蒸汽，经其出汽口输出，并由顶部第二分离腔6-2内壁设置的压力开关12和温度开关13共同控制热压缩式汽汽引射器10的水蒸汽流量。
7、压缩机回油：管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程上部出气口6-8的高压气态热泵工质7通过管道、两通阀1-10流经引射器1-9的高压进气口，并由其喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其低压引射口、管道、两通阀1-10、管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程上部的吸油口1-8而引射润滑油，并混合、扩压成为中压流体，再经其中压出汽口、管道、两通阀1-10，送回压缩机5的吸气管回油口5-1。
8、排出不凝气：开启真空泵14，以从不凝气排出口1-11抽出管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程凝汽2中的不凝气，并排至环境。
因此与现有水源热泵和余热锅炉相比较，本发明特点如下：
(1)系统集成管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器、管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器、压缩机，是水源热泵行业与余热锅炉行业的跨界产品；
(2)利用虹吸循环驱动热泵工质，以逆流方式提取凝汽源放热实现升膜蒸发，大幅提升热泵蒸发压力；
(3)利用虹吸循环驱动软化补水，以逆流方式提取热泵工质冷凝放热实现升膜蒸发，大幅提升热泵锅炉蒸发压力；
(4)利用逆流分段方式冷凝放热，以大幅降低热泵冷凝压力；
(5)大幅降低压缩机的压差、排量、投资、电耗，从而实现竖管升膜凝汽源热泵驱动蒸汽锅炉。
因此与现有水源热泵和余热锅炉相比较，本发明技术优势如下：系统集成管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器、管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器、压缩机，是凝汽源热泵行业与余热蒸汽锅炉行业的跨界产品；利用虹吸循环驱动热泵工质，以逆流方式提取凝汽源放热实现升膜蒸发，大幅提升热泵蒸发压力；利用虹吸循环驱动软化补水，以逆流方式提取热泵工质冷凝放热实现升膜蒸发，大幅提升热泵锅炉蒸发压力；利用逆流分段方式冷凝放热，以大幅降低热泵冷凝压力；大幅降低压缩机的压差、排量、投资、电耗，从而实现竖管升膜凝汽源热泵驱动蒸汽锅炉。
(四)附图说明
附图1为本发明机械压缩输出蒸汽的系统流程图。
附图2为本发明热压缩输出蒸汽的系统流程图。
如附图1所示，其中：1-管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器；1-1-凝汽进口；1-2-第一分离腔；1-3-圆环分布垂直虹吸取热管簇；1-4-第一分流腔；1-5-凝水出口；1-6-液态热泵工质进口；1-7-气态热泵工质出口；1-8-吸油口；1-9-引射器；1-10-两通阀；1-11-不凝气排出口；2-凝汽；3-液位开关；4-膨胀阀；4-1-干燥过滤器；5-压缩机；5-1-回油口；5-2-驱动设备；5-3-回热器；6-管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器；6-1-软化补水进口；6-2-第二分离腔；6-3-圆环分布垂直虹吸放热管簇；6-4-第二分流腔；6-5-水蒸汽出口；6-6-气态热泵工质进口；6-7-液态热泵工质出口；6-8-出气口；7-热泵工质；8-软化补水；9-软化补水流量调节阀；10-水蒸汽压缩机；11-高压水蒸汽；12-压力开关；13-温度开关；14-真空泵。
(五)具体实施方式
本发明提出的竖管升膜凝汽源热泵驱动蒸汽锅炉实施例如附图1所示，现说明如下：其由蒸发取热量4050kW、垂直设置、碳钢制造的管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1；直径200mm/壁厚2.5mm的不锈钢管凝汽进口1-1；直径1200mm/高度250mm的圆柱形第一分离腔1-2；外包直径1200mm/高度2000mm/管径19mm的圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3；直径1200mm/高度250mm的圆柱形第一分流腔1-4；直径40mm/壁厚1.5mm/长度60mm的不锈钢管凝水出口1-5；直径60mm/壁厚1.5mm/长度60mm的紫铜管液态热泵工质进口1-6；直径120mm/壁厚1.5mm/长度60mm的紫铜管气态热泵工质出口1-7；直径12mm/壁厚0.9mm/长度20mm的紫铜管吸油口1-8；接口直径12mm/壁厚0.9mm/长度150mm的紫铜管引射器1-9；接口直径12mm/壁厚0.9mm/长度150mm的紫铜管两通阀1-10；接口直径9mm/壁厚0.9mm/长度150mm的紫铜管不凝气排出口1-11；流量5.79t/h、温度50℃饱和凝汽2；高度250mm的不锈钢液位开关3；接口直径60mm/壁厚1mm的紫铜膨胀阀4；接口直径60mm/壁厚1mm的紫铜干燥过滤器4-1；吸气量4000m3/h的压缩机5；直径12mm/壁厚0.9mm/长度20mm的紫铜管回油口5-1；输出轴功率967kW的燃气内燃发动机5-2；套缸冷却及烟气回热量967kW的回热器5-3；冷凝放热量5017kW的管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6；直径60mm/壁厚2.5mm/长度60mm的不锈钢管软化补水进口6-1；直径1200mm/高度250mm的圆柱形第二分离腔6-2；直径1200mm/高度2000mm/管径19mm的圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3；直径1200mm/高度250mm的圆柱形第二分流腔6-4；直径200mm/壁厚2.5mm/长度200mm的不锈钢管水蒸汽出口6-5；直径120mm/壁厚1.5mm/长度200mm的紫铜管气态热泵工质进口6-6；直径60mm/壁厚1.5mm/长度60mm的紫铜管液态热泵工质出口6-7；直径12mm/壁厚0.9mm/长度50mm的紫铜管出气口6-8；R124热泵工质7；进口温度20℃、流量7t/h的软化补水8；接口直径60mm/壁厚2.5mm/长度50mm的不锈钢的软化补水流量调节阀9；绝压0.9bar、流量7t/h的水蒸汽压缩至绝压1bar的热压缩式汽汽引射器10；绝压9bar、流量3t/h的高压水蒸汽11；0.5bar-2.0bar的压力开关12；0℃-120℃的温度开关13；抽气流量3m3/min的真空泵14组成。
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程顶部气态热泵工质出口1-7通过管道连接压缩机5、管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程、干燥过滤器4-1、膨胀阀4、管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程底部液态热泵工质进口1-6，组成热泵循环回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程的顶部凝汽进口1-1、中部圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3外侧、底部凝水出口1-5，组成凝汽逆流放热回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程的底部液态热泵工质进口1-6、底部第一分流腔1-4、中部圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3内侧、顶部第一分离腔1-2、顶部气态热泵工质出口1-7，组成热泵工质的管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发回路，其中圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3为圆环分布、垂直设置的管簇，中央设置一个圆柱空间虹吸下降通道，而管簇内壁的多个圆柱空间设为虹吸上升通道，虹吸下降通道与虹吸上升通道的流通面积大致相等；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1的外壳为垂直设置的圆柱面；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程上部内壁设置液位开关3，依据热泵工质液位信号闭环控制膨胀阀4的开度，而膨胀阀4的出口通过管道连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程底部液态热泵工质进口1-6，组成热泵工质膨胀回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程的顶部气态热泵工质进口6-6、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3外侧、底部液态热泵工质出口6-7，组成热泵工质的逆流放热回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程的底部软化补水进口6-1、底部第二分流腔6-4、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3内侧、顶部第二分离腔6-2、顶部水蒸汽出口6-5，组成软化补水的管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发回路，其中圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3为圆环分布、垂直设置的管簇，中央设置一个圆柱空间虹吸下降通道，而管簇内壁的多个圆柱空间设为虹吸上升通道，虹吸下降通道与虹吸上升通道的流通面积大致相等；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6的外壳为垂直设置的圆柱面；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程顶部水蒸汽出口6-5通过管道连接水蒸汽压缩机10，组成水蒸汽压缩回路；
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程顶部第二分离腔6-2内壁设置压力开关12和温度开关13各一只；
真空泵14的进气口连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程中部的不凝气排出口1-11，组成不凝气排出回路。
水蒸汽压缩机10为热压缩式汽汽引射器10，高压水蒸汽11流经其进汽口并由喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其引射口引射管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程顶部产生的水蒸汽，并混合、扩压成为中压、高温水蒸汽，经其出汽口流出。
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程上部吸油口1-8通过管道和两通阀1-10连接引射器1-9的低压引射口，管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程上部出气口6-8通过管道和两通阀1-10连接引射器1-9的高压进气口，压缩机5吸气管的回油口5-1通过管道和两通阀1-10连接引射器1-9的中压出汽口，组成管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1的回油回路。
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程上部内壁设置液位开关3，依据软化补水水位信号闭环控制软化补水流量调节阀9的开度，而软化补水流量调节阀9的进口通过管道连接发动机5-2的回热器5-3出口，其出口则通过管道连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程底部软化补水进口6-1，组成软化补水回热及流量调节回路。
本发明实施例中：流量5.79t/h、温度50℃饱和凝汽2从上至下流经凝汽进口1-1、圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3外侧、凝水出口1-5，凝结放热以提供热泵热源。
液位开关3通过膨胀阀4控制低压两相R124热泵工质7从下至上流经液态热泵工质进口1-6、第一分流腔1-4、圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3内侧、第一分离腔1-2、气态热泵工质出口1-7，其中的热泵工质7在液态热泵工质进口1-6处受管道外压作用而直接流至第一分流腔1-4、圆环分布垂直虹吸取热管簇1-3内侧，然后以逆流方式提取4050kW凝汽源放热而升膜蒸发、比重减小，而在中央圆柱虹吸下降通道中，由于热泵工质7的温度较低、比重较大，因此受重力作用下沉，从而形成驱动强化传热的虹吸循环。
低压过热气态热泵工质7被输出轴功率967kW的燃气内燃发动机5-2驱动的压缩机5压缩成为高压过热气态热泵工质7，再送入管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6的壳程冷凝成为高压过冷液态热泵工质7，流经干燥过滤器4-1，再经膨胀阀4节流而成为低压两相热泵工质7，重新流入管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程以完成热泵循环，同时把5017kW的冷凝热量释放给管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程的进口温度20℃、流量7t/h的软化补水8。
高压过热气态热泵工质7从上至下流经管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程顶部的气态热泵工质进口6-6、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3外侧、底部液态热泵工质出口6-7，然后以逆流方式分段释放其过热显热、冷凝潜热、过冷显热，而凝结成为高压过冷液态热泵工质7。
液位开关3通过软化补水流量调节阀9控制进口温度20℃、流量7t/h的软化补水8，被发动机5-2的套缸冷却及烟气回热量967kW的回热器5-3预热至35℃，从下至上流经管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程底部的软化补水进口6-1、底部第二分流腔6-4、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3内侧，然后以逆流方式提取热泵工质7的5017kW冷凝放热而升膜蒸发、比重减小，而在中央圆柱虹吸下降通道中，由于软化补水的温度较低、比重较大，因此受重力作用下沉，从而形成驱动强化传热的虹吸循环。
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6管程中部圆环分布垂直虹吸放热管簇6-3内侧由升膜蒸发而产生绝压0.8bar、流量7t/h的水蒸汽，经顶部第二分离腔6-2的分离后，再由顶部水蒸汽出口6-5而被热压缩式汽汽引射器10压缩、输出；且由顶部第二分离腔6-2内壁设置的压力开关12和温度开关13共同控制热压缩式汽汽引射器5的水蒸汽流量。所产生的绝压0.8bar、流量7t/h的水蒸汽在热压缩式汽汽引射器10中，由流经其中的绝压9bar、流量3t/h的高压水蒸汽11引射后扩压，以调制成为绝压1bar、流量12t/h的中压水蒸汽，以通过热压缩方式输出。
管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器6壳程出气口6-8的高压气态热泵工质7通过管道、两通阀1-10流经引射器1-9的高压进气口，并由其喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其引射口、管道、两通阀1-10、管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1管程上部的吸油口1-8而引射润滑油，并混合、扩压成为中压流体，再经其中压出口、管道、两通阀1-10，送回压缩机5的吸气管回油口5-1。
开启抽气流量3m3/min的真空泵14，从不凝气排出口1-11抽出管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器1壳程凝汽2中的不凝气，并排至环境。
Claims (4)
1.一种竖管升膜凝汽源热泵驱动蒸汽锅炉，其由管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器(1)；凝汽进口(1-1)；第一分离腔(1-2)；圆环分布垂直虹吸取热管簇(1-3)；第一分流腔(1-4)；凝水出口(1-5)；液态热泵工质进口(1-6)；气态热泵工质出口(1-7)；吸油口(1-8)；引射器(1-9)；两通阀(1-10)；不凝气排出口(1-11)；凝汽(2)；液位开关(3)；膨胀阀(4)；干燥过滤器(4-1)；压缩机(5)；回油口(5-1)；驱动设备(5-2)；回热器(5-3)；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器(6)；软化补水进口(6-1)；第二分离腔(6-2)；圆环分布垂直虹吸放热管簇(6-3)；第二分流腔(6-4)；水蒸汽出口(6-5)；气态热泵工质进口(6-6)；液态热泵工质出口(6-7)；出气口(6-8)；热泵工质(7)；软化补水(8)；软化补水流量调节阀(9)；水蒸汽压缩机(10)；高压水蒸汽(11)；压力开关(12)；温度开关(13)；真空泵(14)组成，其特征在于：管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器(1)管程顶部气态热泵工质出口(1-7)通过管道连接压缩机(5)、管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器(6)壳程、干燥过滤器(4-1)、膨胀阀(4)、管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器(1)管程底部液态热泵工质进口(1-6)，组成热泵循环回路；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器(1)壳程的顶部凝汽进口(1-1)、中部圆环分布垂直虹吸取热管簇(1-3)外侧、底部凝水出口(1-5)，组成凝汽逆流放热回路；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器(1)管程的底部液态热泵工质进口(1-6)、底部第一分流腔(1-4)、中部圆环分布垂直虹吸取热管簇(1-3)内侧、顶部第一分离腔(1-2)、顶部气态热泵工质出口(1-7)，组成热泵工质的管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发回路，其中圆环分布垂直虹吸取热管簇(1-3)为圆环分布、垂直设置的管簇，中央设置一个圆柱空间虹吸下降通道，而管簇内壁的多个圆柱空间设为虹吸上升通道，虹吸下降通道与虹吸上升通道的流通面积大致相等；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器(1)的外壳为垂直设置的圆柱面；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器(1)管程上部内壁设置液位开关(3)，依据热泵工质液位信号闭环控制膨胀阀(4)的开度，而膨胀阀(4)的出口通过管道连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器(1)管程底部液态热泵工质进口(1-6)，组成热泵工质膨胀回路；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器(6)壳程的顶部气态热泵工质进口(6-6)、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇(6-3)外侧、底部液态热泵工质出口(6-7)，组成热泵工质的逆流放热回路；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器(6)管程的底部软化补水进口(6-1)、底部第二分流腔(6-4)、中部圆环分布垂直虹吸放热管簇(6-3)内侧、顶部第二分离腔(6-2)、顶部水蒸汽出口(6-5)，组成软化补水的管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发回路，其中圆环分布垂直虹吸放热管簇(6-3)为圆环分布、垂直设置的管簇，中央设置一个圆柱空间虹吸下降通道，而管簇内壁的多个圆柱空间设为虹吸上升通道，虹吸下降通道与虹吸上升通道的流通面积大致相等；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器(6)的外壳为垂直设置的圆柱面；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器(6)管程上部内壁设置液位开关(3)，依据软化补水水位信号闭环控制软化补水流量调节阀(9)的开度，而软化补水流量调节阀(9)的出口通过管道连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器(6)管程底部软化补水进口(6-1)，组成软化补水流量调节回路；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器(6)管程顶部水蒸汽出口(6-5)通过管道连接水蒸汽压缩机(10)，组成水蒸汽压缩回路；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器(6)管程顶部第二分离腔(6-2)内壁设置压力开关(12)和温度开关(13)各一只；真空泵(14)的进气口连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器(1)壳程中部的不凝气排出口(1-11)，组成不凝气排出回路；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器(1)管程上部吸油口(1-8)通过管道和两通阀(1-10)连接引射器(1-9)的低压引射口，管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器(6)壳程上部出气口(6-8)通过管道和两通阀(1-10)连接引射器(1-9)的高压进气口，压缩机(5)吸气管的回油口(5-1)通过管道和两通阀(1-10)连接引射器(1-9)的中压出气口，组成管内虹吸循环逆流取热升膜蒸发器(1)的回油回路；管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器(6)管程上部内壁设置液位开关(3)，依据软化补水水位信号闭环控制软化补水流量调节阀(9)的开度，而软化补水流量调节阀(9)的进口通过管道连接驱动设备(5-2)的回热器(5-3)出口，其出口则通过管道连接管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器(6)管程底部软化补水进口(6-1)，组成软化补水回热及流量调节回路。
2.按照权利要求1所述的竖管升膜凝汽源热泵驱动蒸汽锅炉，其特征在于：水蒸汽压缩机(10)为热压缩式汽汽引射器，高压水蒸汽(11)流经其进汽口并由喷嘴高速喷出，所形成的负压通过其引射口引射管内虹吸循环逆流取热升膜蒸汽锅炉冷凝器(6)管程顶部产生的水蒸汽，并混合、扩压成为中压、高温水蒸汽，经其出汽口流出。
3.按照权利要求1所述的竖管升膜凝汽源热泵驱动蒸汽锅炉，其特征在于：凝汽(2)是液态余热介质，或是气态余热介质。
4.按照权利要求1所述的竖管升膜凝汽源热泵驱动蒸汽锅炉，其特征在于：驱动设备(5-2)是电动机，或是燃气驱动内燃发动机，或是汽油驱动内燃发动机，或是柴油驱动内燃发动机，或是煤油驱动内燃发动机，或是斯特林外燃发动机，或是燃气驱动燃气轮发动机，或是煤气驱动燃气轮发动机。
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