[发明专利]一种适用于回收电厂余热的大温差多级压缩纯质热泵系统

说明书

一种适用于回收电厂余热的大温差多级压缩纯质热泵系统，属于能源领域，可解决电厂废热、余热利用的问题。热泵运行的工质为R245ca，压缩级数三级，一级最佳运行中间压力为270~300kPa；二级最佳运行压力为353~392kPa。该工质的ODP为0，GWP值小于200，环保性能优异。在电厂实际生产中，产生的余热一般为30℃~50℃，城市供热供暖温度一般为80℃~100℃。在标准工况选取蒸发温度40℃，冷凝温度90℃下R245ca作为工质时多级压缩热泵的循环性能优异，给定工况下工质为R245ca的多级压缩热泵具有较低的中间压力和较高的COP值，该系统对热泵的要求最低，同时效率最高。

技术领域

本发明属于能源技术领域，具体涉及一种适用于回收电厂余热的大温差多级压缩纯质热泵系统。

背景技术

电厂在运行中会无可避免地产生较多热损失。这些热损失大部分是低品位的热能，工业生产上难以直接利用。但可以通过热泵装置将这些低品位热能转化为高品位热能以提高能源的利用率，减少一次能源的浪费。例如，汽轮机低压缸里排出的乏汽中的热量，该部分热量在经过凝汽器后传递给凝汽器循环水，由于循环水出口温度较低一般为30~40℃，难以利用。热泵能够把低温的余热废热转化高品位热能，达到工业供热的需求。所以凝汽器循环水中的低品位热能可以通过热泵转化为高品位热量用于供热或其他工业用途。

在回收电厂余热进行供热的热泵系统中热泵蒸发温度为40℃，而供热系统中一回路的给水温度高达90℃。温差为50℃，属于大温差工况。这种大温差工况对于热泵系统而言，循环过程所出现的温升较大，热泵压缩机就需要较大的压比。单级压缩系统具有压缩机工作和排气温度高、等熵效率低的局限性，且会出现常规的压缩机无法承受的过高压比和排气温度以及制热性能系数 COP 相应减小等问题。所以单级压缩热泵系统并不适合用于大温差工况。

多级压缩热泵系统比单级压缩热泵系统复杂。但在更宽的压力范围和温升范围内具有优越的性能。目前对于较大的温升或压力范围，设计合理的多级热泵系统与干燥通道相结合，选取合适的工质，可在较宽的温度范围内高效、可靠运行。因此，多级压缩热泵非常适合这种大温差的工况。

按照对循环的理论分析，通过增加压缩式热泵系统的级数可以无休止地提高系统的性能系数。然而对于实际情况而言，更多的级数就意味着系统更加复杂，这对于实际运行是极为不利的。所以压缩等级需要根据实际运行情况选取。

热泵中的运行工质对热泵的性能有较大的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大温差多级压缩热泵系统，解决电厂废热、余热利用的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种适用于回收电厂余热的大温差多级压缩纯质热泵系统，包括高压级压缩机、中压级压缩机、低压级压缩机、气液分离器、蒸发器、低压级节流阀、第一级中间冷却器、中压级节流阀、第二级中间冷却器、高压级节流阀、储液器和冷凝器；

蒸发器的出口与气液分离器的进口连接，气液分离器的出口与低压级压缩机的进口连接，低压级压缩机的出口与第一级中间冷却器的a进口管路连接，第一级中间冷却器的b出口管路与中压级压缩机的进口连接，中压级压缩机的出口与第二级中间冷却器的a进口管路连接，第二级中间冷却器的b出口管路与高压级压缩机的进口连接，高压级压缩机的出口与冷凝器的进口连接，冷凝器的出口与储液器的进口连接，储液器的出口与高压级节流阀的进口连接，高压级节流阀的出口与第二级中间冷却器的c进口管路连接，第二级中间冷却器的d出口管路与中压级节流阀的进口连接，中压级节流阀的出口与第一级中间冷却器的c进口管路连接，第一级中间冷却器的d出口管路与低压级节流阀的进口连接，低压级节流阀的出口与蒸发器的进口连接；

所述大温差多级压缩纯质热泵系统的运行工质为1,1,2,2,3-五氟丙烷（R245ca），运行中间压力范围一级为270~300kPa，二级为353~392kPa。