一种热泵低温蒸发系统中的能量平衡装置的制作方法

本技术具体涉及一种热泵低温蒸发系统中的能量平衡装置，属于热泵低温蒸发系统。

背景技术：

1、热泵低温蒸发系统是采用热泵驱动的低温蒸发系统，以其冷量与热量双重利用大大降低能耗，萃取水蒸气可冷凝回收再利用，提高工业水资源回收利用率，工作时，制冷剂液体通过蒸发器和压缩机产生一定压力和温度的饱和蒸汽，饱和蒸汽进入到热泵冷凝器后，通过与待处理的废水进行换热，从而对废水进行热蒸发，热蒸发后的二次蒸汽通过负压抽至蒸发器进行放热后，凝水外排；在热泵蒸发浓缩装置运行时，热泵系统的冷凝热量一般会大于蒸发热量，主要来自于热泵压缩机电机多带入的能量，其中，实现热泵蒸发系统运行过程中的能量平衡，是保证热泵蒸发装置运行稳定最重要的环节；为了使能量平衡，现有技术中，带走多余冷凝热的常规方法是用循环水通过换热，从循环的废水或者冷凝后的高温制冷剂中带走，但是这会导致这部分高位热能能量损失。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本实用新型提出了一种热泵低温蒸发系统中的能量平衡装置，采用能量平衡装置，实现高位热能回收，并实现对冷凝热量进行精确平衡，使进入蒸发器的制冷剂趋于恒温。

2、本实用新型的热泵低温蒸发系统中的能量平衡装置，通过回收高位冷凝热先用于预热废水，然后剩下的多余无用的低品位冷凝热通过循环水调节；通过外部冷媒与冷凝后的高温高压热泵制冷剂液体换热降温，以减少整个热泵蒸发浓缩系统内的热量，起到平衡系统能量的目的，其具体结构如下：

3、包括热泵低温蒸发系统，还包括废水蒸发储罐、废水备用储罐和能量平衡器；所述能量平衡器串接到热泵低温蒸发系统的热泵冷凝器和电子膨胀阀连接管线上；所述能量平衡器由第一换热器和第二换热器构成；所述第一换热器的壳程输出端连接到第二换热器的壳程输入端；所述第一换热器的壳程输入端连接到热泵冷凝器输出端；所述第二换热器的壳程输出端连接到电子膨胀阀输入端；所述第一换热器的管程输入端连接到废水备用储罐；所述第一换热器的管程输出端连接到废水蒸发储罐；所述第二换热器的管程两端通过循环泵连接到调温室。

4、本实用新型的热泵低温蒸发系统中的能量平衡装置，分为先后两段，首先是利用第一换热器，将冷凝后高温高压制冷剂液体与废水备用储罐的低温废水换热，同时制冷剂液体自身降温，这个过程回收高品级的多余热能加热废水，有明显的节能效果；接着，完成一次降温的制冷剂由于尚不足于满足平衡要求，因此通过第二换热器将多余的热量由循环水冷却带走；

5、进一步地，所述废水蒸发储罐通过循环泵与热泵冷凝器换热端连接；所述废水备用储罐包括上罐体和下罐体，所述上罐体和下罐体之间通过第一管阀连接，所述上罐体通过第二管阀连接有废水进料管；所述下罐体连接到第一换热器的管程输入端；上罐体通过废水进料管收集废水，第一管阀和第二管阀采用交错开启，当第一管阀开启时，将上罐体收集的废水导入到下罐体，此时，废水进料管关闭，当第二阀门开启时，第一管阀关闭，此时，上罐体进行废水收集，下罐体进行高位热能回收。

6、进一步地，所述废水备用储罐和废水蒸发储罐通过高低位设置；或在废水备用储罐和废水蒸发储罐连接管路上设置提液泵；使废水备用储罐内的集水通过第一换热器能够送入到废水蒸发储罐，实现高位热能回收。

7、进一步地，所述调温室包括冷水罐，所述冷水罐通过循环泵和自动调节阀与第二换热器的管程两端形成闭环；所述废水蒸发储罐的二次蒸汽管线上设置有温度传感器，所述温度传感器通过控制器与自动调节阀联动，根据温度传感器采集到的温度数值，控制器根据温度数值调整自动调节阀的开度，使第二换热器输出端达到设定温度数值。

8、第一换热器和第二换热器均为常规的列管换热器，均为制冷剂走壳程、冷媒（废水、循环水）走管程；第一换热器无自动控制设计，即不控制废水进料量；第二换热器设计有循环水流量的自动调节阀，实现最终能量平衡的效果；自动调节阀与二次蒸汽温度联动，当二次蒸汽温度高于设定值时，调节阀开大增加循环水流量；当二次蒸汽温度低于设定值时，自动调节阀关小，减少循环水流量。

9、与现有技术相比，本实用新型的热泵低温蒸发系统中的能量平衡装置，采用能量平衡装置，实现高位热能回收，并实现对冷凝热量进行精确平衡，使进入蒸发器的制冷剂趋于恒温；

10、本实用新型采用回收冷凝多余废热预热废水，具有明显的节能效果；通过两级能量平衡，提高了进入热泵蒸发器的制冷剂过冷度；提高了蒸发器的效率；综合提高热泵系统运行效率8%~12%。

技术特征：

1.一种热泵低温蒸发系统中的能量平衡装置，包括热泵低温蒸发系统，其特征在于：还包括废水蒸发储罐、废水备用储罐和能量平衡器；所述能量平衡器串接到热泵低温蒸发系统的热泵冷凝器和电子膨胀阀连接管线上；所述能量平衡器由第一换热器和第二换热器构成；所述第一换热器的壳程输出端连接到第二换热器的壳程输入端；所述第一换热器的壳程输入端连接到热泵冷凝器输出端；所述第二换热器的壳程输出端连接到电子膨胀阀输入端；所述第一换热器的管程输入端连接到废水备用储罐；所述第一换热器的管程输出端连接到废水蒸发储罐；所述第二换热器的管程两端通过循环泵连接到调温室。

2.根据权利要求1所述的热泵低温蒸发系统中的能量平衡装置，其特征在于：所述废水蒸发储罐通过循环泵与热泵冷凝器换热端连接；所述废水备用储罐上连接有废水进料管。

3.根据权利要求1所述的热泵低温蒸发系统中的能量平衡装置，其特征在于：所述废水备用储罐和废水蒸发储罐通过高低位设置；或在废水备用储罐和废水蒸发储罐连接管路上设置提液泵。

4.根据权利要求1所述的热泵低温蒸发系统中的能量平衡装置，其特征在于：所述调温室包括冷水罐，所述冷水罐通过循环泵和自动调节阀与第二换热器的管程两端形成闭环；所述废水蒸发储罐的二次蒸汽管线上设置有温度传感器，所述温度传感器通过控制器与自动调节阀联动。

技术总结
本技术公开了一种热泵低温蒸发系统中的能量平衡装置，包括废水蒸发储罐、废水备用储罐和能量平衡器；所述能量平衡器串接到热泵低温蒸发系统的热泵冷凝器和电子膨胀阀连接管线上；所述能量平衡器由第一换热器和第二换热器构成；所述第一换热器的壳程输出端连接到第二换热器的壳程输入端；所述第一换热器的壳程输入端连接到热泵冷凝器输出端；所述第二换热器的壳程输出端连接到电子膨胀阀输入端；所述第一换热器的管程输入端连接到废水备用储罐；本技术采用回收冷凝多余废热预热废水，具有明显的节能效果；通过两级能量平衡，提高了进入热泵蒸发器的制冷剂过冷度；提高了蒸发器的效率；综合提高热泵系统运行效率8%~12%。

技术研发人员：刘树涛,傅忠君,黄昊飞,于鲁汕,王保举,刘振凯,孙丰收,张传熹
受保护的技术使用者：淄博英力威能源技术有限公司
技术研发日：20230217
技术公布日：2024/1/13