本发明涉及热泵蒸汽机，具体是回收中高温工业余热的单螺杆高温热泵蒸汽机及控制方法。
背景技术：
1、为了解决近年来的全球变暖和环境问题，优化能源利用结构亟待解决。目前全世界工业能耗占总能耗1/3，其中大部分都是通过直接消费化石燃料提供，通过回收余热提供的热量不足10％。原因主要是，尽管工厂会产生大量的中高温余热，但是载体通常为液体和固体。工厂需要的则是高温蒸汽，需要通过高温热泵蒸汽机来实现。
2、高温热泵通常采用闭式结构。目前常用于高温热泵的制冷剂通常是hfc、hfo和天然制冷剂。尽管hfc类制冷剂具有优良的热力学性能，但是其具有非常高的gwp。而hfo制冷剂尽管gwp小于20，是最有潜力替代hfc制冷剂的替代品。但是hfo制冷剂的最终降解产物tfa会对人类产生很大影响。因此也面临淘汰。因此天然制冷剂将是未来主要应用于高温热泵的制冷剂。而开式高温热泵可以很好的满足这一特别，开式热泵直接输出高温水蒸气，不仅满足了工业应用需求，而且还能去除对环境的影响。
3、开式热泵关键是压缩机的选用。目前高温开式热泵的压缩机主要包括离心水蒸气压缩机，罗茨水蒸气压缩机和螺杆式水蒸气压缩机。离心式水蒸气压缩机更适用于流量大、压缩比小的系统。罗茨水蒸气压缩机的压缩比相对较小，适用于小流量系统。螺杆式水蒸气压缩机更适用于中等流量和大压缩比系统。离心式、罗茨式和螺杆式水蒸气压缩机都有各工作原理的缺点和受高温工作环境的影响。例如采用单螺杆水蒸气压缩机的热泵蒸汽机中，为保证单螺杆水蒸气压缩机啮合副不变形、正常使用，必须进行喷水冷却，且喷水温度越高，效果越好，因此，需尽量保证进入单螺杆水蒸气压缩机的喷水温度高。另外，单螺杆水蒸气压缩机的功耗较高，且出口蒸汽不稳定。
4、因此本发明提出一种回收中高温工业余热的单螺杆高温热泵蒸汽机及控制方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供回收中高温工业余热的单螺杆高温热泵蒸汽机及控制方法。
2、本发明一方面提供了一种回收中高温工业余热的单螺杆高温热泵蒸汽机，包括循环水管路、闪蒸罐、补水管路、第一单螺杆水蒸气压缩机、换热罐、第二单螺杆压缩机、第一喷水管路、第二喷水管路和换热供水管路；
3、所述循环水管路的两端分别与所述闪蒸罐的进水口和出水口连接，所述循环水管路上设有第一水泵，所述循环水管路连接有第一换热器；所述补水管路与所述闪蒸罐的进水口连接，所述补水管路上设有第二水泵和第一节流阀，所述补水管路连接有第二换热器；
4、所述第一单螺杆水蒸气压缩机的进口与所述闪蒸罐的出气口连接，所述第一单螺杆水蒸气压缩机的出口与所述换热罐的进气口连接，所述换热罐的出气口与所述第二单螺杆水蒸气压缩机的进口连接，所述换热供水管路与所述换热罐的进水口连接，所述换热供水管路上设有第三水泵和第二节流阀，所述换热罐的出水口连接有连接管路；
5、所述第一喷水管路用于对所述第一单螺杆水蒸气压缩机进行喷水降温，所述第一喷水管路上设有三通阀和第四水泵，所述第一喷水管路连接有第三换热器，所述连接管路通过所述三通阀与所述第一喷水管路连接；所述第二喷水管路用于对所述第二单螺杆水蒸气压缩机进行喷水降温，所述第二喷水管路上设有第五水泵和第三节流阀，所述第二喷水管路连接有第四换热器。
6、优选地，所述第一换热器、第二换热器、第三换热器和第四换热器均为板式换热器。
7、本发明另一方面提供了一种回收中高温工业余热的单螺杆高温热泵蒸汽机的控制方法，包括：
8、采用温度判断，当高温余热温度降低时，经第一换热器进入闪蒸罐的水流量减少，将第一节流阀和第二水泵的开度调大，保证足量的低温低压水蒸气进入第一单螺杆水蒸气压缩机，第一单螺杆水蒸气压缩机的功耗升高，为保证第一单螺杆水蒸气压缩机的功耗稳定，此时降低了第一单螺杆水蒸气压缩机进入换热罐的水蒸气温度，将三通阀和第二节流阀的开度调低，与第一单螺杆水蒸气压缩机压缩的水蒸气温度降低相匹配，将第三节流阀的开度调低，与进入第二单螺杆水蒸气压缩机的蒸汽温度相匹配；
9、当高温余热温度升高时，为保证输出蒸汽稳定，将第一节流阀和第二水泵的开度调小，保证进入第一单螺杆水蒸气压缩机的水蒸气稳定，将三通阀和第二节流阀的开度调大，保证更多喷射水进入第一单螺杆水蒸气压缩机中，使从第一单螺杆水蒸气压缩机进入换热罐中的水蒸气为湿蒸汽，从换热罐中进入第二单螺杆水蒸气压缩机，保证第二单螺杆水蒸气压缩机出口蒸汽稳定。
10、对比现有技术，本发明的有益效果在于：
11、本发明的回收中高温工业余热的单螺杆高温热泵蒸汽机，在第一单螺杆水蒸气压缩机与第二单螺杆水蒸气压缩机之间设置换热罐，能够使进入第二单螺杆水蒸气压缩机的水蒸气处于饱和状态，可以大大减少第二单螺杆水蒸气压缩机的功耗，还能提高出口蒸汽的稳定性。并且换热罐的流出的高温水，进入第一喷水管路中，保证喷水温度，提高了喷水降温效果。
1.回收中高温工业余热的单螺杆高温热泵蒸汽机，其特征在于，包括循环水管路、闪蒸罐、补水管路、第一单螺杆水蒸气压缩机、换热罐、第二单螺杆压缩机、第一喷水管路、第二喷水管路和换热供水管路；
2.根据权利要求1所述的回收中高温工业余热的单螺杆高温热泵蒸汽机，其特征在于，所述第一换热器、第二换热器、第三换热器和第四换热器均为板式换热器。
3.根据权利要求1或2所述的回收中高温工业余热的单螺杆高温热泵蒸汽机的控制方法，其特征在于，包括：
