專利名稱：一種工藝?yán)鋮s水余熱回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工藝?yán)鋮s水余熱回收系統(tǒng)，尤其涉及一種可以有效提高生產(chǎn)工藝?yán)鋮s水余熱品位的回收系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，工業(yè)爐窯排放的250°C以上的煙氣所攜帶的中高品位余熱，大部分實(shí)現(xiàn)了余熱回收利用，或用于余熱發(fā)電、或用于生產(chǎn)蒸汽、或用于提供高溫?zé)崴?，為相關(guān)行業(yè)節(jié)約了大量能源、創(chuàng)造了巨大經(jīng)濟(jì)效益、為節(jié)能減排工作做出了重要貢獻(xiàn)。但是，對(duì)于低品位余熱的有效利用技術(shù)還很不成熟，化工、冶金、電力、建材等行業(yè)產(chǎn)生的大量25°C 60°C的工藝?yán)鋮s水，由于能源品位低、回收利用難，這些冷卻水的余熱遠(yuǎn)沒有得到充分利用，絕大部分是通過冷水塔或空氣冷卻器排放到大氣中，不僅造成能源浪費(fèi)，空氣冷卻器和冷水塔的運(yùn)行還耗電、耗水，產(chǎn)生環(huán)境熱污染。為解決工藝?yán)鋮s水造成的能源浪費(fèi)、耗電、耗水和環(huán)境熱污染問題，相關(guān)工程技術(shù)人員就如何有效利用低品位冷卻水的余熱做了大量工作，主要是利用冷卻水的余進(jìn)行冬季供暖或直接利用冷卻水的余熱供暖、或采用熱泵技術(shù)將冷卻水的溫度提升后供暖，在供暖期，對(duì)局部地區(qū)的冷卻水的余熱進(jìn)行了回收利用。金昌鐵業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司利用球團(tuán)豎爐冷卻水余熱采暖，停用了一臺(tái)2t/h采暖鍋爐，取得了顯著的節(jié)能效果(劉宏雄，應(yīng)用球團(tuán)豎爐冷卻水余熱采暖的實(shí)踐，節(jié)能，2008年第5期)。蘇保青完成了“用熱泵回收電廠冷凝熱集中供熱技術(shù)研究”(山西能源與節(jié)能，2007年第3期，18 19頁(yè))，利用高溫水源熱泵(工質(zhì)為134 a，熱泵冷水進(jìn)水溫度35 40°C，熱泵熱水回水溫度不低于55 60°C，熱泵熱水出水溫度75 80°C，熱泵機(jī)組的能效系數(shù)不低于4. 5)，回收電廠冷卻水的低品位余熱作為生活小區(qū)冬季集中供熱的熱源，節(jié)能減排效果顯著，冷卻水向環(huán)境排放的廢熱得到大幅度削減；發(fā)明專利“一種熱電廠余熱回收及熱水梯級(jí)加熱供熱方法”(申請(qǐng)?zhí)?00910090917. 4)公開了 利用熱泵技術(shù)，從發(fā)電廠的冷卻水吸熱，通過一級(jí)或多級(jí)加熱，將水溫提升到中溫(60 80°C )或高溫(110°C )后輸送到市區(qū)集中供熱換熱站，在冬季為市區(qū)集中供熱；實(shí)用新型專利“熱電廠冷卻水余熱回收節(jié)能供熱系統(tǒng)”(授權(quán)公告號(hào)CN 202008182U)公開了 利用熱泵技術(shù)提升電廠冷卻水的溫度，作為小區(qū)冬季集中供熱的熱源。大部分冷卻水的溫度在60°C以下，熱能品位太低不能直接利用。采用熱泵技術(shù)提高冷卻水溫度后，能源品位得到提高，在冬季供暖期得到了部分推廣應(yīng)用，但是熱泵技術(shù)提升冷卻水溫度需要消耗優(yōu)質(zhì)電能，在電力供應(yīng)緊張和電價(jià)較高的地區(qū)，利用熱泵技術(shù)提升冷卻水溫度在冬季供暖并不經(jīng)濟(jì)。此外，采用熱泵技術(shù)提升冷卻水的溫度，最大經(jīng)濟(jì)提升溫度一般為85°C，這一溫度范圍的熱水用戶非常有限?；诩夹g(shù)現(xiàn)狀，我國(guó)冷卻水余熱回收的案例大多集中在我國(guó)北半部，且只能在采暖期進(jìn)行回收利用。而在非采暖期，以及我國(guó)南半部，冷卻水的大量余熱根本沒有得到有效利用，絕大部分通過冷水塔或空氣冷卻器排放到大氣中，不僅造成能源浪費(fèi)，還耗電、耗水，產(chǎn)生環(huán)境熱污染問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效地將冷卻水低品位的余熱轉(zhuǎn)換成高品位的能源后進(jìn)行高效綜合利用的生產(chǎn)工藝?yán)鋮s水余熱回收系統(tǒng)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括主生產(chǎn)線以及安裝在主生產(chǎn)線內(nèi)的冷卻水管，所述的冷卻水管的入口與冷水池相連通，出口與熱水池相連通，熱水池通過高溫供水母管與低溫?fù)Q熱器的入口相連，低溫?fù)Q熱器的出口經(jīng)低溫回水母管與冷水池相連，所述的低溫?fù)Q熱器還通過管路與熱源水池相連通，經(jīng)低溫?fù)Q熱器加熱的熱源水經(jīng)過熱源水管路與高溫?fù)Q熱器相連，高溫?fù)Q熱器的出口連接熱用戶，所述的主生產(chǎn)線的煙道上還安裝有余熱鍋爐，余熱鍋爐的入口與凝結(jié)水箱相連通，出口經(jīng)蒸汽管直接與高溫?fù)Q熱器相連、或通過汽輪機(jī)與高溫?fù)Q熱器相連通，蒸汽在高溫?fù)Q熱器內(nèi)放熱后的冷凝水通過管路與凝結(jié)水箱相連。所述的高溫供水母管與低溫回水母管之間還設(shè)置有帶有冷水器閥的冷水器。 所述的低溫?fù)Q熱器與熱源水池相連通的管路還依次設(shè)置有熱源水閥和熱源水泵。
所述的冷水池與冷卻水管之間的管路上還安裝有冷水泵和冷水閥門。所述的熱水池與高溫供水母管之間安裝有熱水池出口閥門及熱水泵。所述的高溫供水母管與低溫?fù)Q熱器之間還安裝有換熱器閥門。所述的凝結(jié)水箱與余熱鍋爐相連通的管路上安裝有余熱鍋爐給水泵及余熱鍋爐給水閥門。所述的余熱鍋爐上還安裝有引風(fēng)機(jī)。所述的余熱鍋爐與高溫?fù)Q熱器相連通的蒸汽管上安裝有蒸汽旁路閥。所述的余熱鍋爐與高溫?fù)Q熱器之間還安裝有汽輪機(jī)，汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)連接，所述的汽輪機(jī)還通過主蒸汽閥與高溫?fù)Q熱器相連。本發(fā)明利用主生產(chǎn)線的余熱發(fā)電系統(tǒng)提供高溫蒸汽作為熱源，將低品位的冷卻水余熱轉(zhuǎn)變成高品位的熱能，以實(shí)現(xiàn)工藝?yán)鋮s水余熱的有效利用。即通過低溫?fù)Q熱器、高溫?fù)Q熱器和主生產(chǎn)線的余熱發(fā)電系統(tǒng)提供的高溫蒸汽，將冷卻水低品位的余熱進(jìn)行提升，最終轉(zhuǎn)換成滿足熱用戶要求的高品位熱能，大幅度提高冷卻水余熱利用的應(yīng)用領(lǐng)域，冷卻水的余熱利用率可接近100%，徹底解決傳統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)致的冷卻水余熱僅用于冬季供暖、非供暖期能源浪費(fèi)的問題，徹底解決了冷卻水系統(tǒng)的冷水塔和空氣冷卻器的耗電、耗水和環(huán)境熱污染問題。


圖I為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖1，本發(fā)明包括主生產(chǎn)線22以及安裝在主生產(chǎn)線22內(nèi)的冷卻水管23，所述的冷卻水管23的入口與冷水池8相連通，出口與熱水池24相連通，冷水池8與冷卻水管23之間的管路上還安裝有冷水泵9和冷水閥門，熱水池24通過高溫供水母管26與帶有換熱器閥27的低溫?fù)Q熱器I的入口相連，且在熱水池24與高溫供水母管26之間安裝有熱水池出口閥門及熱水泵25，低溫?fù)Q熱器I的出口經(jīng)低溫回水母管5與冷水池8相連，高溫供水母管26與低溫回水母管5之間還設(shè)置有帶有冷水器閥7的冷水器6。所述的低溫?fù)Q熱器I還通過管路及安裝在管路上的熱源水閥2和熱源水泵3與熱源水池4相連通，經(jīng)低溫?fù)Q熱器I加熱的熱源水經(jīng)過熱源水管路與高溫?fù)Q熱器20相連，高溫?fù)Q熱器的出口連接熱用戶19，所述的主生產(chǎn)線22的煙道11上還安裝有帶有引風(fēng)機(jī)14的余熱鍋爐12，余熱鍋爐12的入口與凝結(jié)水箱21相連通，且在其相連的管路設(shè)置有給水泵10及余熱鍋爐給水閥門，余熱鍋爐12的出口或經(jīng)蒸汽管16直接與高溫?fù)Q熱器20相連、或經(jīng)汽輪機(jī)17與高溫?fù)Q熱器20相連，且在蒸汽管16上還分別安裝有蒸汽旁路閥13和主蒸汽閥15，經(jīng)高溫?fù)Q熱器20換熱后的冷凝水通過管路與凝結(jié)水箱21相連；所述的汽輪機(jī)17 和發(fā)電機(jī)18相連。本發(fā)明的工作過程如下冷水泵9將冷水池8內(nèi)54°C左右的冷卻水輸送到冷卻水管23，冷卻水管23內(nèi)流動(dòng)的冷卻水對(duì)主生產(chǎn)線22的相關(guān)設(shè)備冷卻降溫、避免過熱失效，同時(shí)冷卻水吸升溫到60°C左右后離開主生產(chǎn)線22，進(jìn)入熱水池24。熱水池24內(nèi)60°C左右的冷卻水經(jīng)熱水泵25輸送至高溫供水母管26后，分成兩路一路冷卻水進(jìn)入低溫?fù)Q熱器1，向溫度較低的熱源水放熱后溫度降低到54°C左右后進(jìn)入低溫回水母管5 ;另一路冷卻水進(jìn)入冷水器6，直接向環(huán)境放熱、溫度降低到54°C左右后進(jìn)入低溫回水母管5。低溫回水母管5內(nèi)54°C左右的冷卻水最終返回冷水池8。在供熱側(cè)，熱源水池4內(nèi)25 °C左右的低溫?zé)嵩此粺嵩此?輸送至低溫加熱器1，從溫度為60°C左右的高溫冷卻水吸熱后溫度升高到55°C以上，隨后進(jìn)入高溫加熱器20，被來自汽輪機(jī)17或余熱鍋爐12的高溫蒸汽加熱到90— 150°C，或更高，溫度滿足要求后向熱用戶19供熱。在高溫?fù)Q熱器20的汽水側(cè)，主生產(chǎn)線22排放的200— 550°C左右的高溫?zé)煔饨?jīng)煙道11進(jìn)入余熱鍋爐12，放熱后溫度降低到150°C以下，經(jīng)引風(fēng)機(jī)14排向大氣。凝結(jié)水箱21內(nèi)溫度低于100°C的凝結(jié)水由余熱鍋爐給水泵10送入余熱鍋爐12，與高溫?zé)煔鈸Q熱后，轉(zhuǎn)變成溫度為180—450°C左右的高溫蒸汽，離開余熱鍋爐12的高溫蒸汽分成兩路一路進(jìn)入汽輪機(jī)17推動(dòng)發(fā)電機(jī)18發(fā)電，蒸汽溫度降低到300°C以下后經(jīng)蒸汽管16進(jìn)入高溫?fù)Q熱器20，放熱后轉(zhuǎn)變成溫度低于100°C的凝結(jié)水后返回凝結(jié)水箱21 ;另一路蒸汽離開余熱鍋爐12后經(jīng)不經(jīng)過汽輪機(jī)17，而是直接經(jīng)蒸汽管16進(jìn)入高溫?fù)Q熱器20，放熱后轉(zhuǎn)變成10(TC以下的凝結(jié)水，隨后返回凝結(jié)水箱21。在熱源水池4和低溫?fù)Q熱器I之間的連接管道上設(shè)置熱源水泵3和熱源水閥2。熱源水泵3提供熱源水流經(jīng)低溫?fù)Q熱器I、高溫?fù)Q熱器20以及整個(gè)管道最終達(dá)到熱用戶19所需要的動(dòng)力。熱源水閥2用于調(diào)整流經(jīng)低溫?fù)Q熱器I和高溫?fù)Q熱器20，最終供給熱用戶19的熱源水量的大小。在高溫供水母管26與低溫?fù)Q熱器I和冷水器6的連接管道上分別設(shè)置了換熱器閥27和冷水器閥7，分別用于調(diào)節(jié)或關(guān)閉進(jìn)入低溫?fù)Q熱器I或冷水器6的冷卻水量。在余熱鍋爐12、汽輪機(jī)17與高溫?fù)Q熱器20的連接蒸汽管道上，分別設(shè)置蒸汽旁路閥13和主蒸汽閥15，分別用于調(diào)整、關(guān)斷余熱鍋爐12、汽輪機(jī)17向高溫?fù)Q熱器20提供的高溫蒸汽。本發(fā)明的技術(shù)效果有I、通過低溫?fù)Q熱器，高溫冷卻水的低品位余熱傳遞給熱源水；通過高溫?fù)Q熱器，余熱發(fā)電系統(tǒng)的高溫蒸汽將熱量傳遞給吸收了冷卻水低品位余熱的熱源水，使熱源水的溫度大幅度提升，滿足熱用戶的溫度及高品位能源的要求。利用主生產(chǎn)線的煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)提供的高溫蒸汽，可以大幅度提升工藝?yán)鋮s水的余熱品位，可以輕易地將熱源水的溫度提升到90— 150°C、或更高，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)熱泵提供的85°C經(jīng)濟(jì)水溫的熱源水，熱能品位得到大幅度提升后，冷卻水的余熱利用范圍大幅度拓寬，余熱利用率最高可以接近100%，節(jié)能減排效果顯著。2、低溫?fù)Q熱器與冷水器并列布置，流經(jīng)低溫?fù)Q熱器和冷水器的冷卻水量可以通過調(diào)節(jié)閥進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，既保證避免通過冷水器的冷卻水流量過大導(dǎo)致的能源浪費(fèi)和環(huán)境熱污染問題，又有效保證熱用戶的熱需求降低時(shí)，有足夠的冷卻水通過冷水器散熱，滿足主生產(chǎn)線的冷卻要求。
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3、高溫?fù)Q熱器的蒸汽熱源包括余熱鍋爐提供的蒸汽和汽輪機(jī)提供的蒸汽。當(dāng)汽輪機(jī)向高溫?fù)Q熱器提供的蒸汽對(duì)熱源水加熱后，熱源水的溫升滿足熱用戶的要求時(shí)，將余熱鍋爐生產(chǎn)的蒸汽全部引入汽輪機(jī)發(fā)電，保證高品位的熱能用于發(fā)電，蒸汽的部分能源轉(zhuǎn)變成電能后，利用蒸汽低品位的熱能供熱，實(shí)現(xiàn)能源的高效梯級(jí)利用。當(dāng)汽輪機(jī)為高溫?fù)Q熱器提供的蒸汽能量不足以將熱源水的溫度提升至熱用戶要求的溫度時(shí)，利用余熱鍋爐出口的高品位蒸汽直接加熱高溫?fù)Q熱器的熱源水，以優(yōu)先滿足熱用戶的供熱要求。本發(fā)明的效果為主生產(chǎn)線冷卻水通過低溫?fù)Q熱器將低品位的余熱傳遞給低溫?zé)嵩此?；主生產(chǎn)線排放的高溫?zé)煔庥酂峄厥?，高品位的余熱發(fā)電，低品位的余熱進(jìn)一步提高熱源水的溫度，以滿足熱用戶的供熱要求。本發(fā)明將冷卻水的余熱品位大幅度提高，應(yīng)用范圍大幅度拓寬，既可以滿足供暖期的供熱，還可以滿足特定用戶生產(chǎn)工藝對(duì)高溫水的要求，冷卻水的余熱資源幾乎可以實(shí)現(xiàn)100%利用。不僅提高了能源利用率，還避免了冷水塔、空氣冷卻器的耗水、耗電，也消除了大量冷卻水余熱直接向大氣排放導(dǎo)致的環(huán)境熱污染。綜上所述，本發(fā)明通過設(shè)置低溫?fù)Q熱器1，高位換熱器20，以及余熱鍋爐12和汽輪機(jī)17，發(fā)電機(jī)18等，可以將很難直接利用的低品位工藝?yán)鋮s水的余熱轉(zhuǎn)變成高品位的熱能，以滿足熱用戶19對(duì)高品位熱能的要求，在低品位余熱向高品位熱能提質(zhì)的過程中，與傳統(tǒng)熱泵技術(shù)不同，不需要優(yōu)質(zhì)的電能，而是利用主生產(chǎn)線22排放的高溫?zé)煔獾膹U熱。此夕卜，本發(fā)明還可以將熱源水的溫度提升至90— 150°C，或更高，遠(yuǎn)高出了傳統(tǒng)熱泵技術(shù)提高到經(jīng)濟(jì)溫度85°C的限制，大幅度拓寬了冷卻水余熱資源的使用范圍，完全突破了采用傳統(tǒng)技術(shù)提供的冷卻水余熱資源僅僅用于冬季供暖的限制，冷卻水的回收利用時(shí)間可以延長(zhǎng)至一年四季，余熱資源利用率可以接近100%利用。本發(fā)明正常運(yùn)行時(shí)，冷水器6不需要投運(yùn)，徹底解決了冷水器6運(yùn)行耗電、耗水和環(huán)境熱污染問題。因此，相對(duì)于冷卻水余熱單純用于冬季供暖、以及熱泵技術(shù)，本發(fā)明節(jié)能減排優(yōu)勢(shì)顯著。由技術(shù)常識(shí)可知，本發(fā)明可以通過其它的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的實(shí)施方案來實(shí)現(xiàn)。因此，上述公開的實(shí)施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)工藝?yán)鋮s水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于包括主生產(chǎn)線(22)以及安裝在主生產(chǎn)線(22)內(nèi)的冷卻水管(23)，所述的冷卻水管(23)的入口與冷水池(8)相連通，出口與熱水池(24)相連通，熱水池(24)通過高溫供水母管(26 )與低溫?fù)Q熱器(I)的入口相連，低溫?fù)Q熱器(I)的出口經(jīng)低溫回水母管(5 )與冷水池(8 )相連，所述的低溫?fù)Q熱器(I)還通過管路與熱源水池(4)相連通，經(jīng)低溫?fù)Q熱器(I)加熱的熱源水經(jīng)過熱源水管路與高溫?fù)Q熱器(20)相連，高溫?fù)Q熱器(20)的出口連接熱用戶(19)，所述的主生產(chǎn)線(22)的煙道(11)上還安裝有余熱鍋爐(12)，余熱鍋爐(12)的入口與凝結(jié)水箱(21)相連通，出口經(jīng)蒸汽管(16)直接與高溫?fù)Q熱器(20)相連、或通過汽輪機(jī)與高溫?fù)Q熱器相連通，蒸汽在高溫?fù)Q熱器(20)內(nèi)放熱后的冷凝水通過管路與凝結(jié)水箱(21)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)工藝?yán)鋮s水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于所述的高溫供水母管(26)與低溫回水母管(5)之間還設(shè)置有帶有冷水器閥(7)的冷水器(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)工藝?yán)鋮s水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于所述的低溫?fù)Q 熱器(I)與熱源水池(4 )相連通的管路還依次設(shè)置有熱源水閥(2 )和熱源水泵(3 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)工藝?yán)鋮s水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于所述的冷水池(8)與冷卻水管(23)之間的管路上還安裝有冷水泵(9)和冷水閥門。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)工藝?yán)鋮s水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于所述的熱水池(24 )與高溫供水母管(26 )之間安裝有熱水池出口閥門及熱水泵(25 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)工藝?yán)鋮s水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于所述的高溫供水母管(26 )與低溫?fù)Q熱器(I)之間還安裝有換熱器閥門(27 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)工藝?yán)鋮s水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于所述的凝結(jié)水箱(21)與余熱鍋爐(12)相連通的管路上安裝有余熱鍋爐給水泵(10)及余熱鍋爐給水閥門。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)工藝?yán)鋮s水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于所述的余熱鍋爐(12)上還安裝有引風(fēng)機(jī)(14)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)工藝?yán)鋮s水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于所述的余熱鍋爐(12)與高溫?fù)Q熱器(20)相連通的蒸汽管(16)上安裝有蒸汽旁路閥(13)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的生產(chǎn)工藝?yán)鋮s水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于所述的余熱鍋爐(12)與高溫?fù)Q熱器(20)之間還安裝有汽輪機(jī)(17)，汽輪機(jī)(17)與發(fā)電機(jī)(18)連接，所述的汽輪機(jī)(17 )還通過主蒸汽閥(15 )與高溫?fù)Q熱器(20 )相連。
全文摘要
一種生產(chǎn)工藝?yán)鋮s水余熱回收系統(tǒng)，包括安裝在主生產(chǎn)線內(nèi)的冷卻水管，冷卻水管的入口、出水分別與冷水池、熱水池相連通，熱水池通過高溫供水母管與低溫?fù)Q熱器相連，低溫?fù)Q熱器的出口經(jīng)低溫回水母管與冷水池相連，低溫?fù)Q熱器還通過管路與熱源水池相連通，經(jīng)低溫?fù)Q熱器加熱的熱源水經(jīng)過熱源水管路與高溫?fù)Q熱器相連，高溫?fù)Q熱器的出口連接熱用戶，主生產(chǎn)線的煙道上還安裝有余熱鍋爐，余熱鍋爐的汽水側(cè)其入口與凝結(jié)水箱相連通、其出口或高溫?fù)Q熱器直接相連通、或通過汽輪機(jī)與高溫?fù)Q熱器相連通。能夠有效地將冷卻水低品位的余熱轉(zhuǎn)換成高品位的能源后進(jìn)行高效綜合利用。
文檔編號(hào)F22B1/18GK102721222SQ20121018767
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者何秀錦 申請(qǐng)人:何秀錦