一種多輸出方式的低溫余熱回收系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型一種多輸出方式的低溫余熱回收系統(tǒng)，屬于低溫余熱回收利用【技術領域】；所要解決的技術問題是提供了一種多輸出方式的低溫余熱回收系統(tǒng)，利用低溫余熱發(fā)電裝置將熱能轉(zhuǎn)化成電能，并將低溫余熱發(fā)電裝置利用后的低位熱能經(jīng)過供熱設備和熱泵的位能提升后，以熱能的形式再次利用，分階段、等級利用，提高了低溫余熱的回收利用效率；解決該技術問題采用的技術方案為：相變換熱器的煙氣入口與150℃低溫煙氣排出設備相連通，相變換熱器與低溫余熱發(fā)電裝置的介質(zhì)進口相連通，低溫余熱發(fā)電裝置上連接有高溫熱泵和/或供熱調(diào)節(jié)與控制裝置，高溫熱泵和供熱調(diào)節(jié)與控制裝置均與熱力用戶相連通；本實用新型可廣泛應用于低溫余熱的回收利用領域。
【專利說明】一種多輸出方式的低溫余熱回收系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型一種多輸出方式的低溫余熱回收系統(tǒng)，屬于低溫余熱回收利用【技術領域】。
【背景技術】
[0002]余熱余壓利用工程是我國《節(jié)能中長期發(fā)展專項規(guī)劃》中的十大重點節(jié)能工程之一。目前在我國工業(yè)的各個領域中存在大量的低溫余熱資源(250°C以下，低壓或常壓)，由于缺乏有效的技術手段而沒有得到充分利用，傳統(tǒng)余熱余壓利用技術的工作參數(shù)大多為高參數(shù)、大容量，無法利用這部分較為分散但總量巨大的能源。
[0003]我國在哥本哈根會議中提出“到2020年我國單位⑶P能源消耗比2005年下降40% — 45%”。國家確定的十二五的節(jié)能目標為16%，對此進行年度分解，每年完成3.5%即可保證整體目標的實現(xiàn)。2012年2月22日國家統(tǒng)計局公布《中華人民共和國2011年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》顯示，2011年全國萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降2.01%，低于國家發(fā)改委設立的3.5%目標。各行業(yè)的節(jié)能量巨大，不同行業(yè)的節(jié)能鏈條發(fā)展尚未完全涉及余熱余壓的利用。
[0004]中國消費了世界上53%的水泥、48%的鐵礦、47%的煤以及每個主要商品的多數(shù)(2011年數(shù)據(jù))而單位⑶P能耗產(chǎn)值排名全球89位(2011年數(shù)據(jù))，節(jié)能潛力明顯，而這些高耗能行業(yè)中排放的余熱余壓占據(jù)其能耗的15%甚至更多。
[0005]國務院《節(jié)能減排綜合性工作方案》指出:到2020年，萬元⑶P能耗降低16%左右；單位工業(yè)增加值用水量降低30% ;主要污染物排放總量減少10% ;工業(yè)固體廢物綜合利用率達到60%以上。
[0006]健全節(jié)能減排激勵約束機制，優(yōu)化能源結構，合理控制能源消費總量，完善資源性產(chǎn)品價格形成機制和資源環(huán)境稅費制度，健全節(jié)能減排法律法規(guī)和標準，強化節(jié)能減排目標責任考核，把資源節(jié)約和環(huán)境保護貫穿于生產(chǎn)、流通、消費、建設各領域各環(huán)節(jié)，提升可持續(xù)發(fā)展能力。推動重點領域跨越發(fā)展，大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術、生物、高端裝備制造、新能源、新材料、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展高效節(jié)能、先進環(huán)保、資源循環(huán)利用關鍵技術裝備、產(chǎn)品和服務。新一代信息技術產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展新一代移動通信、下一代互聯(lián)網(wǎng)、三網(wǎng)融合、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、集成電路、新型顯示、高端軟件、高端服務器和信息服務。生物產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展生物醫(yī)藥、生物醫(yī)學工程產(chǎn)品、生物農(nóng)業(yè)、生物制造。高端裝備制造產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展航空裝備、衛(wèi)星及應用、軌道交通裝備、智能制造裝備。新能源產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展新一代核能、太陽能熱利用和光伏光熱發(fā)電、風電技術裝備、智能電網(wǎng)、生物質(zhì)能。新材料產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展新型功能材料、先進結構材料、高性能纖維及其復合材料、共性基礎材料。新能源汽車產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展插電式混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車技術。戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值比重達到8 %左右。
[0007]《工業(yè)節(jié)能“十二五”規(guī)劃》針對9大重點行業(yè)和20種主要產(chǎn)品能耗下降提出指標要求，同時擬定9大節(jié)能重點工程，預計9大重點節(jié)能工程投資需求總額達5900億元。九大重點工程帶動的大“蛋糕”中，工業(yè)窯爐鍋爐、電機系統(tǒng)、高/低溫余熱余壓利用三大領域分享了其中逾三分之一份額。
[0008]現(xiàn)有的低溫余熱回收普遍利用技術及其途徑:
[0009]1、> 250°C的余熱回收采用的是余熱鍋爐和汽輪機發(fā)電技術；
[0010]2、150?250°C的余熱回收采用的是高效換熱技術回收熱能再利用；
[0011]3、150°C以下的余熱一般采用直接回收利用，供暖、生活/生產(chǎn)用熱等；
[0012]4,40?60°C范圍余熱通過熱泵技術提升溫度后供暖、生活/生產(chǎn)用熱；
[0013]5、20?40°C范圍余熱直接排入環(huán)境。
[0014]現(xiàn)有低溫余熱回收利用技術及其途徑的局限性:
[0015]1、余熱鍋爐和汽輪機發(fā)電余熱回收利用技術成熟可靠，余熱利用發(fā)電后，排出的尾熱溫度約在170?175°C之間，余熱利用不完全，還有很大的回收利用空間。
[0016]2,150?250°C的余熱回收只是對余熱資源的基本熱能回收，余熱的能源品質(zhì)沒有得到好的提升，回收的效率也有限制(60?80%)。
[0017]3、40?60°C及150°C以下的余熱回收后供暖、生活/生產(chǎn)使用局限性比較大，供暖期結束后大部分余熱回收后得不到有效的二次利用，而生活/生產(chǎn)用熱的需求量相對于回收的余熱量比較小，回收后得不到有效利用。
[0018]4,20?40°C范圍余熱利用的效益和投資不能有效的平衡，所以，大部分余熱單位直接排走，雖然這部分余熱對環(huán)境的不利影響不會馬上顯現(xiàn)，但是長期的熱污染效應會加劇周圍環(huán)境的惡化，形成“環(huán)境熱污染”。
實用新型內(nèi)容
[0019]本實用新型克服了現(xiàn)有技術存在的不足，提供了一種多輸出方式的低溫余熱回收系統(tǒng)，利用低溫余熱發(fā)電裝置將熱能轉(zhuǎn)化成電能，并將低溫余熱發(fā)電裝置利用后的低位熱能經(jīng)過供熱設備和熱泵的位能提升后，以熱能的形式再次利用，分階段、等級利用，提高了低溫余熱的回收利用效率。
[0020]為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為:一種多輸出方式的低溫余熱回收系統(tǒng)，包括相變換熱器、低溫余熱發(fā)電裝置、高溫熱泵和供熱調(diào)節(jié)與控制裝置，所述相變換熱器的煙氣入口與150°C低溫煙氣排出設備相連通，所述相變換熱器的煙氣出口與排煙通道相連通，所述相變換熱器上連接有低溫余熱發(fā)電裝置，所述相變換熱器通過傳熱管路與低溫余熱發(fā)電裝置的介質(zhì)進口相連通，將相變換熱器內(nèi)的高位熱能傳遞給低溫余熱發(fā)電裝置進行發(fā)電，所述低溫余熱發(fā)電裝置的電力輸出端與用電設備/用戶端電連接，所述低溫余熱發(fā)電裝置的介質(zhì)出口上連接有高溫熱泵和/或供熱調(diào)節(jié)與控制裝置，所述低溫余熱發(fā)電裝置的介質(zhì)出口通過傳熱管路與高溫熱泵和/或供熱調(diào)節(jié)與控制裝置的進口連通，將低溫余熱發(fā)電裝置的介質(zhì)出口端的低位熱能進行位能提升，所述高溫熱泵和供熱調(diào)節(jié)與控制裝置的出口均通過傳熱管路與熱力用戶相連通；
[0021]所述低溫余熱發(fā)電裝置的結構為:包括膨脹發(fā)電機、膨脹機和儲液器，所述膨脹發(fā)電機、膨脹器和儲液器均設置在殼體內(nèi)，所述膨脹機與發(fā)電機通過循環(huán)管路連通，通過膨脹機驅(qū)動發(fā)電機工作，所述儲液器與膨脹機相連通。
[0022]所述相變換熱器為復合相變換熱器。
[0023]本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有的有益效果是:本實用新型將其他設備排出的150°C低溫煙氣經(jīng)過相變換熱器進行換熱，換熱后的低于50°C的低溫煙氣直接排走，相變換熱器通過傳熱管路將高位熱能傳遞低溫余熱發(fā)電裝置進行發(fā)電，低溫余熱發(fā)電裝置將電能直接供給用電設備/用戶，從低溫余熱發(fā)電裝置的介質(zhì)出口端排出的低位熱能可通過傳熱管路傳遞給高溫熱泵進行位能提升，并將位能提升后的熱能直接提供給采暖/生活用熱設備等熱力用戶，也可通過供熱調(diào)節(jié)與控制裝置進行位能提升后，供給采暖/生活用熱設備等熱力用戶，將廢棄的低溫煙氣通過電能、熱能分級利用，并根據(jù)具體應用區(qū)域選擇高溫熱泵或供熱調(diào)節(jié)與控制裝置，或者二者同時組合使用，提高了廢熱的利用效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]下面結合附圖對本實用新型做進一步的說明。
[0025]圖1為本實用新型的結構框圖。
[0026]圖2為本實用新型的結構示意圖。
[0027]圖中，I為相變換熱器、2為低溫余熱發(fā)電裝置、3為高溫熱泵、4為供熱調(diào)節(jié)與控制裝置、5為發(fā)電機、6為膨脹機、7為儲液器、8為殼體。
【具體實施方式】
[0028]如圖1、圖2所示，本實用新型一種多輸出方式的低溫余熱回收系統(tǒng)，包括相變換熱器1、低溫余熱發(fā)電裝置2、高溫熱泵3和供熱調(diào)節(jié)與控制裝置4，所述相變換熱器I的煙氣入口與150°C低溫煙氣排出設備相連通，所述相變換熱器I的煙氣出口與排煙通道相連通，所述相變換熱器I上連接有低溫余熱發(fā)電裝置2，所述相變換熱器I通過傳熱管路與低溫余熱發(fā)電裝置2的介質(zhì)進口相連通，將相變換熱器I內(nèi)的高位熱能傳遞給低溫余熱發(fā)電裝置2進行發(fā)電，所述低溫余熱發(fā)電裝置2的電力輸出端與用電設備/用戶端電連接，所述低溫余熱發(fā)電裝置2的介質(zhì)出口上連接有高溫熱泵3和/或供熱調(diào)節(jié)與控制裝置4，所述低溫余熱發(fā)電裝置2的介質(zhì)出口通過傳熱管路與高溫熱泵3和/或供熱調(diào)節(jié)與控制裝置4的進口連通，將低溫余熱發(fā)電裝置2的介質(zhì)出口端的低位熱能進行位能提升，所述高溫熱泵3和供熱調(diào)節(jié)與控制裝置4的出口均通過傳熱管路與熱力用戶相連通；
[0029]所述低溫余熱發(fā)電裝置2的結構為:包括膨脹發(fā)電機5、膨脹機6和儲液器7，所述膨脹發(fā)電機5、膨脹器6和儲液器7均設置在殼體8內(nèi)，所述膨脹機6與發(fā)電機5通過循環(huán)管路連通，通過膨脹機6驅(qū)動發(fā)電機5工作，所述儲液器7與膨脹機6相連通。
[0030]所述相變換熱器I為復合相變換熱器。
[0031]本實用新型的工作過程:廢棄的150°C低溫煙氣進入相變換熱器I進行換熱，換熱后低于50°C的低溫煙氣直接排走，若相變換熱器I出現(xiàn)故障，150°C的低溫煙氣不經(jīng)相變換熱器I直接排走，相變換熱器I通過傳熱管道將熱水輸送至低溫余熱發(fā)電裝置2，進行發(fā)電，將電輸出給用電設備/用戶端，轉(zhuǎn)換成電能利用；低溫余熱發(fā)電裝置2將發(fā)電后的低溫熱水傳遞給高溫熱泵3進行位能提升，將位能提升后的熱水供給采暖/生活用熱設備等熱力用戶，再次利用熱能，低溫余熱發(fā)電裝置2發(fā)電后的低溫熱水也可通過傳熱管路傳遞給供熱調(diào)節(jié)與控制裝置4進行位能提升，將位能提升后的熱水供給采暖/生活用熱設備等熱力用戶，以熱能的形式再次利用。
[0032]本實用新型通過換熱，將低溫余熱先通過低溫余熱發(fā)電裝置2發(fā)電，轉(zhuǎn)換成電能利用，并將發(fā)電后的低位熱能通過高溫熱泵3和/或供熱調(diào)節(jié)與控制裝置4提升位能后，以熱能的形式再次利用，通過電能一熱能的分級利用，廢棄的低溫余熱被充分利用，提高了低溫余熱的利用效率。
[0033]本實用新型中供熱調(diào)節(jié)與控制裝置3為現(xiàn)有的供暖設備，本實用新型中涉及的低溫熱泵3為現(xiàn)有技術。
[0034]上面結合附圖對本實用新型的實施例作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下作出各種變化。
【權利要求】
1.一種多輸出方式的低溫余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:包括相變換熱器(I)、低溫余熱發(fā)電裝置(2 )、高溫熱泵(3 )和供熱調(diào)節(jié)與控制裝置(4 )，所述相變換熱器(I)的煙氣入口與150°C低溫煙氣排出設備相連通，所述相變換熱器(I)的煙氣出口與排煙通道相連通，所述相變換熱器(I)上連接有低溫余熱發(fā)電裝置(2 )，所述相變換熱器(I)通過傳熱管路與低溫余熱發(fā)電裝置(2)的介質(zhì)進口相連通，將相變換熱器(I)內(nèi)的高位熱能傳遞給低溫余熱發(fā)電裝置(2)進行發(fā)電，所述低溫余熱發(fā)電裝置(2)的電力輸出端與用電設備/用戶端電連接，所述低溫余熱發(fā)電裝置(2)的介質(zhì)出口上連接有高溫熱泵(3)和/或供熱調(diào)節(jié)與控制裝置(4)，所述低溫余熱發(fā)電裝置(2 )的介質(zhì)出口通過傳熱管路與高溫熱泵(3 )和/或供熱調(diào)節(jié)與控制裝置(4)的進口連通，將低溫余熱發(fā)電裝置(2)的介質(zhì)出口端的低位熱能進行位能提升，所述高溫熱泵(3)和供熱調(diào)節(jié)與控制裝置(4)的出口均通過傳熱管路與熱力用戶相連通； 所述低溫余熱發(fā)電裝置(2)的結構為:包括膨脹發(fā)電機(5)、膨脹機(6)和儲液器(7)，所述膨脹發(fā)電機(5)、膨脹器(6)和儲液器(7)均設置在殼體(8)內(nèi)，所述膨脹機(6)與發(fā)電機(5)通過循環(huán)管路連通，通過膨脹機(6)驅(qū)動發(fā)電機(5)工作，所述儲液器(7)與膨脹機(6)相連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種多輸出方式的低溫余熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述相變換熱器(I)為復合相變換熱器。
【文檔編號】F01K17/02GK203978535SQ201420405288
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權日:2014年7月22日
【發(fā)明者】宋彩鋒, 許郁林, 嚴偉 申請人:山西中大國能科技有限公司