[发明专利]一种两级取热高温热泵循环系统及其控制方法

权利要求书

1.一种两级取热高温热泵循环系统，其特征在于，包括：低压水蒸汽压缩机(1)、换热器(2)、高压水蒸汽压缩机(3)、冷凝器(4)、水力透平(5)和蒸发器(6)；

所述低压水蒸汽压缩机(1)的出口经所述换热器(2)的第一通道与所述高压水蒸汽压缩机(3)的进口相连通，所高压水蒸汽压缩机(3)的出口经所述冷凝器(4)的第一通道与所述水力透平(5)的进口相连通，所述水力透平(5)的出口经所述蒸发器(6)的第一通道与所述低压水蒸汽压缩机(1)的进口相连通，循环工质为水蒸汽；

所述低压水蒸汽压缩机(1)与所述高压水蒸汽压缩机(3)采用同轴对头布置形式。

2.根据权利要求1所述的一种两级取热高温热泵循环系统，其特征在于，还包括：

低温流体储罐，所述低温流体储罐的出口分别与所述换热器(2)的第二通道进口以及所述冷凝器(4)的第二通道进口相连通；

其中，在所述换热器(2)和所述冷凝器(4)中换热后的低温流体用于外部供热。

3.根据权利要求2所述的一种两级取热高温热泵循环系统，其特征在于，所述换热后的低温流体的温度为150℃～220℃。

4.根据权利要求2所述的一种两级取热高温热泵循环系统，其特征在于，所述低温流体为空气或水。

5.根据权利要求1所述的一种两级取热高温热泵循环系统，其特征在于，所述高压水蒸汽压缩机(3)的出口处的水蒸汽的压力为8bar～23bar，所述水力透平(5)的出口处的水蒸汽的压力为0.5bar～1.2bar。

6.根据权利要求1所述的一种两级取热高温热泵循环系统，其特征在于，还包括：

电机(7)，所述电机(7)用于驱动所述低压水蒸汽压缩机(1)或所述高压水蒸汽压缩机(3)进行水蒸汽压缩。

7.根据权利要求1所述的一种两级取热高温热泵循环系统，其特征在于，还包括：

发电机(8)，所述发电机(8)用于在所述水力透平(5)的驱动下进行发电。

8.根据权利要求1所述的一种两级取热高温热泵循环系统，其特征在于，还包括：

热源，所述热源用于为所述蒸发器(6)的换热提供热量。

9.根据权利要求8所述的一种两级取热高温热泵循环系统，其特征在于，所述热源为工业余热。

10.一种权利要求1所述的两级取热高温热泵循环系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

将处于循环最低压力的水蒸汽经低压水蒸汽压缩机(1)压缩后输入换热器(2)进行换热降温，降温后的水蒸汽经高压水蒸汽压缩机(3)压缩后压力达到循环最高压力，获得高温高压的水蒸汽；

所述高温高压的水蒸汽输入冷凝器(4)冷凝为液态后进入水力透平(5)膨胀至循环最低压力，用于带动发电机发电；

膨胀至循环最低压力的水蒸汽输入蒸发器(6)吸热蒸发后重新进入低压水蒸汽压缩机(1)进行压缩。