【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热泵，特别涉及一种多轴多级组合式离心热泵系统。
技术介绍
1、工业热泵通过回收工艺过程中的废热，实现能源的再利用，从而提高能源的利用效率，有效降低能耗和碳排放。离心式热泵机组因其采暖温度高、单机容量大、废热利用范围广、功能多样化、高效节能等突出特点，在工业热泵领域占据重要地位。
2、目前工业园区蒸汽、工业余热回收、区域供暖等方面的用热需求量很大，对热泵机组的热能输出上限温度提出了更高的要求。现有离心热泵产品多数只能提供80℃以下热水或对应压力下的饱和蒸汽。然而，在很多工业应用场景下，需要热泵提供过热的高温高压蒸汽。相较于饱和蒸汽，过热蒸汽传热效率高，可以提升能源利用效率；同时减少冷凝水产生，能更好地维持系统干燥，利于一些对水分敏感的工艺；且过热蒸汽能量损失相对小，在管道输送时能保持较好的状态，可适用于更远距离的工业应用场景等。
3、因此，如何突破离心热泵机组的热能输出上限，实现回收30℃以下低温余热源，并提供超过100℃以上的过热蒸汽，从而更广泛的服务于余热回收市场，推进大中型离心高温热泵机组在节能降耗、低碳能源领域的应用，助力广大工业型企业低碳高质量发展，成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种多轴多级组合式离心热泵系统。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
3、本专利技术提供一种多轴多级组合式离心热泵系统，包括第一离心式压缩机组和第二离心式压缩
4、本专利技术提供的多轴多级组合式离心热泵系统，利用第一离心式压缩机组对气相工质进行压缩处理，并将压缩后的气相工质输送至蒸汽发生器中，压缩后的气相工质与水进行换热，水形成饱和蒸汽，饱和蒸汽经过气液分离后进入第二离心式压缩机组中进行二次增压处理，以实现饱和蒸汽的进一步过热，从而产生高温高品质的过热蒸汽，过热蒸汽的温度可高达140℃，突破离心热泵机组的热能输出上限温度，满足更多场景下的使用；通过对余热水资源的回收利用，实现液相工质向气相工质的转换，保证工质在整个高温热泵系统的循环利用。
5、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作出如下的改进：
6、进一步，所述第一离心式压缩机组内的所述第一离心式压缩机依次串联，所述第二离心式压缩机组内的所述第二离心式压缩机依次串联。
7、采用上述进一步技术方案的有益效果在于：各第一离心式压缩机对气相工质依次进行压缩处理，以提高气相工质的压力和温度；各第二离心式压缩机对饱和蒸汽依次进行增压处理，从而得到高温高品质的过热蒸汽。
8、进一步，所述第一离心式压缩机、第二离心式压缩机均通过多轴高速齿轮箱传动控制。
9、采用上述进一步技术方案的有益效果在于：通过齿轮箱调节实现不同高、低压级转速的独立优化设计，保证各级离心式压缩机转速的独立控制，从而在理论上达到了级效率的最优化，有利于提高过热蒸汽的温度、压力和品质。
10、进一步，所述第一离心式压缩机组包括一级离心式压缩机、二级离心式压缩机、三级离心式压缩机，所述第二离心式压缩机组包括四级离心式压缩机。
11、采用上述进一步技术方案的有益效果在于：通过设置由多轴高速齿轮箱传动的三级串联的离心式压缩机对气相工质进行逐级压缩处理，形成高温高压的气相工质，有利于气相工质与水在蒸汽发生器中的换热，从而形成饱和蒸汽；通过四级离心式压缩机对饱和蒸汽进行二次增压，实现饱和蒸汽的进一步过热。多轴压缩中各级压比的设计，需根据不同需求以改变各级压缩机的转速、叶轮直径等，将比转速设计点落在高效区，具体的，从一级离心式压缩机至四级离心式压缩机，其叶轮直径是逐渐减小的，同时转速逐渐升高。需要说明的是，第一离心式压缩机和第二离心式压缩机可以相同也可以不同，只要能够实现转速的逐级升高即可。
12、进一步，所述多轴高速齿轮箱包括第一传动轴与第二传动轴，所述一级离心式压缩机、二级离心式压缩机通过第一传动轴驱动，所述三级离心式压缩机、四级离心式压缩机通过第二传动轴驱动。
13、采用上述进一步技术方案的有益效果在于：采用两轴四级的组合式离心压缩机，减小压缩机组的体积，同时可以实现不同级的压缩机的转速不同，各级压缩机转速独立设计，实现级效率理论最优化，不仅能够显著提高出口蒸汽的温度和压力，还能确保蒸汽的品质，从而满足更为广泛和严苛的使用需求。
14、进一步，还包括回热器，所述回热器设于所述冷却器与蒸发器之间，用于液相工质的过冷处理。
15、采用上述进一步技术方案的有益效果在于：液相工质-制冷剂在进入回热器后，被蒸发器出口的气相工质冷却，实现液相工质的进一步过冷，形成过冷液相工质，从而提高后续该过冷液相工质在蒸发器中的热交换效率。
16、进一步，所述回热器的液相工质入口与所述冷却器的出口连通，所述回热器的过冷液相工质出口与所述蒸发器通过第一管道连通，且所述第一管道上设有膨胀阀；所述蒸发器的气相工质出口与所述回热器的气相工质入口连通。
17、采用上述进一步技术方案的有益效果在于：形成的过冷液相工质经过膨胀阀的节流降压处理，进入蒸发器，在蒸发器中，工质吸收余热水这一低温热源的热量，从而转变为气态，之后，这些气相工质会进入回热器，吸收冷却器输送而来的液相工质的热量，实现气相工质过热，随后，气相工质会进入压缩机，从而完成整个循环过程。
18、进一步，所述冷却器包括第一冷却器与第二冷却器，所述第一冷却器用于形成第一补充气相工质与液相工质，所述第二冷却器用于形成第二补充气相工质与液相工质，所述第一补充气相工质输送至三级离心式压缩机中，所述第二补充气相工质输送至二级离心式压缩机中。
19、进一步，所述第一冷却器包括第一管程与第一壳程，所述第一管程的入口管路上设有第一节流阀；所述第二冷却器包括第二管程与第二壳程，所述第二管程的入口管路上设有第二节流阀。
20、采用上述进一步技术方案的有益效果在于：第一壳程中为来自蒸汽发生器的高温高压液相工质，第一管程中为经第一节流阀节流降压后的低温两相工质，第一节流阀使高温高压的液相工质-制冷剂在常温下通过时，变成低压低温的液态制冷剂，并产生少量的闪发气体，从而实现从外部吸热的目的，高温高压液相工质与低温两相工质在第一冷却器中换热后，第一管程中的低温两相工质被加热为饱和气相工质，该饱和气相工质作为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多轴多级组合式离心热泵系统，其特征在于，包括第一离心式压缩机组和第二离心式压缩机组, 所述第一离心式压缩机组包括至少一个第一离心式压缩机，用于对气相工质进行压缩处理，所述第二离心式压缩机组包括至少一个第二离心式压缩机，用于对饱和蒸汽进行增压处理，还包括蒸汽发生器（1）、气液分离器（2）、冷却器与蒸发器（3）；所述第一离心式压缩机组的入口与所述蒸发器（3）的气相工质出口连通，所述第一离心式压缩机组的出口与所述蒸汽发生器（1）的气相工质入口连通，所述蒸汽发生器（1）的饱和蒸汽出口与所述气液分离器（2）、所述第二离心式压缩机组依次串联；所述蒸汽发生器（1）的液相工质出口通过所述冷却器与所述蒸发器（3）的液相工质入口连通，所述蒸发器（3）连通余热水输送管道（14）。
2.根据权利要求1所述的多轴多级组合式离心热泵系统，其特征在于，所述第一离心式压缩机组内的所述第一离心式压缩机依次串联，所述第二离心式压缩机组内的所述第二离心式压缩机依次串联。
3.根据权利要求2所述的多轴多级组合式离心热泵系统，其特征在于，所述第一离心式压缩机、第二离心式压缩机均通过多轴高速
4.根据权利要求3所述的多轴多级组合式离心热泵系统，其特征在于，所述第一离心式压缩机组包括一级离心式压缩机（4）、二级离心式压缩机（5）、三级离心式压缩机（6），所述第二离心式压缩机组包括四级离心式压缩机（7）。
5.根据权利要求4所述的多轴多级组合式离心热泵系统，其特征在于，所述多轴高速齿轮箱包括第一传动轴与第二传动轴，所述一级离心式压缩机（4）、二级离心式压缩机（5）通过第一传动轴驱动，所述三级离心式压缩机（6）、四级离心式压缩机（7）通过第二传动轴驱动。
6.根据权利要求1至5任一项所述的多轴多级组合式离心热泵系统，其特征在于，还包括回热器（8），所述回热器（8）设于所述冷却器与蒸发器（3）之间，用于液相工质的过冷处理。
7.根据权利要求6所述的多轴多级组合式离心热泵系统，其特征在于，所述回热器（8）的液相工质入口与所述冷却器的出口连通，所述回热器（8）的过冷液相工质出口与所述蒸发器（3）通过第一管道（15）连通，且所述第一管道（15）上设有膨胀阀（9）；所述蒸发器（3）的气相工质出口与所述回热器（8）的气相工质入口连通。
8.根据权利要求4所述的多轴多级组合式离心热泵系统，其特征在于，所述冷却器包括第一冷却器（10）与第二冷却器（11），所述第一冷却器（10）用于形成第一补充气相工质与液相工质，所述第二冷却器（11）用于形成第二补充气相工质与液相工质，所述第一补充气相工质输送至所述三级离心式压缩机（6）中，所述第二补充气相工质输送至所述二级离心式压缩机（5）中。
9.根据权利要求8所述的多轴多级组合式离心热泵系统，其特征在于，所述第一冷却器（10）包括第一管程与第一壳程，所述第一管程的入口管路上设有第一节流阀（12）；所述第二冷却器（11）包括第二管程与第二壳程，所述第二管程的入口管路上设有第二节流阀（13）。
10.根据权利要求1所述的多轴多级组合式离心热泵系统，其特征在于，所述气液分离器（2）连通补水管道（16），所述气液分离器（2）的水出口与所述蒸汽发生器（1）的水入口连通。
...【技术特征摘要】
1.一种多轴多级组合式离心热泵系统，其特征在于，包括第一离心式压缩机组和第二离心式压缩机组, 所述第一离心式压缩机组包括至少一个第一离心式压缩机，用于对气相工质进行压缩处理，所述第二离心式压缩机组包括至少一个第二离心式压缩机，用于对饱和蒸汽进行增压处理，还包括蒸汽发生器（1）、气液分离器（2）、冷却器与蒸发器（3）；所述第一离心式压缩机组的入口与所述蒸发器（3）的气相工质出口连通，所述第一离心式压缩机组的出口与所述蒸汽发生器（1）的气相工质入口连通，所述蒸汽发生器（1）的饱和蒸汽出口与所述气液分离器（2）、所述第二离心式压缩机组依次串联；所述蒸汽发生器（1）的液相工质出口通过所述冷却器与所述蒸发器（3）的液相工质入口连通，所述蒸发器（3）连通余热水输送管道（14）。
2.根据权利要求1所述的多轴多级组合式离心热泵系统，其特征在于，所述第一离心式压缩机组内的所述第一离心式压缩机依次串联，所述第二离心式压缩机组内的所述第二离心式压缩机依次串联。
3.根据权利要求2所述的多轴多级组合式离心热泵系统，其特征在于，所述第一离心式压缩机、第二离心式压缩机均通过多轴高速齿轮箱传动控制。
4.根据权利要求3所述的多轴多级组合式离心热泵系统，其特征在于，所述第一离心式压缩机组包括一级离心式压缩机（4）、二级离心式压缩机（5）、三级离心式压缩机（6），所述第二离心式压缩机组包括四级离心式压缩机（7）。
5.根据权利要求4所述的多轴多级组合式离心热泵系统，其特征在于，所述多轴高速齿轮箱包括第一传动轴与第二传动轴，所述一级离心式压缩机（4）、二级离心式压缩机（5...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘昌丰，冯义博，徐树伍，韩献军，冯炜程，刘清雪，杨永才，李增群，李永泽，于家伟，包逸凡，张会明，赵宝国，郭峰杰，
申请(专利权)人：冰轮环境技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。