一种多输出方式的低温余热回收系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型一种多输出方式的低温余热回收系统，属于低温余热回收利用【技术领域】；所要解决的技术问题是提供了一种多输出方式的低温余热回收系统，利用低温余热发电装置将热能转化成电能，并将低温余热发电装置利用后的低位热能经过供热设备和热泵的位能提升后，以热能的形式再次利用，分阶段、等级利用，提高了低温余热的回收利用效率；解决该技术问题采用的技术方案为：相变换热器的烟气入口与150℃低温烟气排出设备相连通，相变换热器与低温余热发电装置的介质进口相连通，低温余热发电装置上连接有高温热泵和/或供热调节与控制装置，高温热泵和供热调节与控制装置均与热力用户相连通；本实用新型可广泛应用于低温余热的回收利用领域。
【专利说明】一种多输出方式的低温余热回收系统
【技术领域】
[0001]本实用新型一种多输出方式的低温余热回收系统，属于低温余热回收利用【技术领域】。
【背景技术】
[0002]余热余压利用工程是我国《节能中长期发展专项规划》中的十大重点节能工程之一。目前在我国工业的各个领域中存在大量的低温余热资源(250°C以下，低压或常压)，由于缺乏有效的技术手段而没有得到充分利用，传统余热余压利用技术的工作参数大多为高参数、大容量，无法利用这部分较为分散但总量巨大的能源。
[0003]我国在哥本哈根会议中提出“到2020年我国单位⑶P能源消耗比2005年下降40% — 45%”。国家确定的十二五的节能目标为16%，对此进行年度分解，每年完成3.5%即可保证整体目标的实现。2012年2月22日国家统计局公布《中华人民共和国2011年国民经济和社会发展统计公报》显示，2011年全国万元国内生产总值能耗下降2.01%，低于国家发改委设立的3.5%目标。各行业的节能量巨大，不同行业的节能链条发展尚未完全涉及余热余压的利用。
[0004]中国消费了世界上53%的水泥、48%的铁矿、47%的煤以及每个主要商品的多数(2011年数据)而单位⑶P能耗产值排名全球89位(2011年数据)，节能潜力明显，而这些高耗能行业中排放的余热余压占据其能耗的15%甚至更多。
[0005]国务院《节能减排综合性工作方案》指出:到2020年，万元⑶P能耗降低16%左右；单位工业增加值用水量降低30% ;主要污染物排放总量减少10% ;工业固体废物综合利用率达到60%以上。
[0006]健全节能减排激励约束机制，优化能源结构，合理控制能源消费总量，完善资源性产品价格形成机制和资源环境税费制度，健全节能减排法律法规和标准，强化节能减排目标责任考核，把资源节约和环境保护贯穿于生产、流通、消费、建设各领域各环节，提升可持续发展能力。推动重点领域跨越发展，大力发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等战略性新兴产业。节能环保产业重点发展高效节能、先进环保、资源循环利用关键技术装备、产品和服务。新一代信息技术产业重点发展新一代移动通信、下一代互联网、三网融合、物联网、云计算、集成电路、新型显示、高端软件、高端服务器和信息服务。生物产业重点发展生物医药、生物医学工程产品、生物农业、生物制造。高端装备制造产业重点发展航空装备、卫星及应用、轨道交通装备、智能制造装备。新能源产业重点发展新一代核能、太阳能热利用和光伏光热发电、风电技术装备、智能电网、生物质能。新材料产业重点发展新型功能材料、先进结构材料、高性能纤维及其复合材料、共性基础材料。新能源汽车产业重点发展插电式混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车技术。战略性新兴产业增加值占国内生产总值比重达到8 %左右。
[0007]《工业节能“十二五”规划》针对9大重点行业和20种主要产品能耗下降提出指标要求，同时拟定9大节能重点工程，预计9大重点节能工程投资需求总额达5900亿元。九大重点工程带动的大“蛋糕”中，工业窑炉锅炉、电机系统、高/低温余热余压利用三大领域分享了其中逾三分之一份额。
[0008]现有的低温余热回收普遍利用技术及其途径:
[0009]1、> 250°C的余热回收采用的是余热锅炉和汽轮机发电技术；
[0010]2、150?250°C的余热回收采用的是高效换热技术回收热能再利用；
[0011]3、150°C以下的余热一般采用直接回收利用，供暖、生活/生产用热等；
[0012]4,40?60°C范围余热通过热泵技术提升温度后供暖、生活/生产用热；
[0013]5、20?40°C范围余热直接排入环境。
[0014]现有低温余热回收利用技术及其途径的局限性:
[0015]1、余热锅炉和汽轮机发电余热回收利用技术成熟可靠，余热利用发电后，排出的尾热温度约在170?175°C之间，余热利用不完全，还有很大的回收利用空间。
[0016]2,150?250°C的余热回收只是对余热资源的基本热能回收，余热的能源品质没有得到好的提升，回收的效率也有限制(60?80%)。
[0017]3、40?60°C及150°C以下的余热回收后供暖、生活/生产使用局限性比较大，供暖期结束后大部分余热回收后得不到有效的二次利用，而生活/生产用热的需求量相对于回收的余热量比较小，回收后得不到有效利用。
[0018]4,20?40°C范围余热利用的效益和投资不能有效的平衡，所以，大部分余热单位直接排走，虽然这部分余热对环境的不利影响不会马上显现，但是长期的热污染效应会加剧周围环境的恶化，形成“环境热污染”。
实用新型内容
[0019]本实用新型克服了现有技术存在的不足，提供了一种多输出方式的低温余热回收系统，利用低温余热发电装置将热能转化成电能，并将低温余热发电装置利用后的低位热能经过供热设备和热泵的位能提升后，以热能的形式再次利用，分阶段、等级利用，提高了低温余热的回收利用效率。
[0020]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:一种多输出方式的低温余热回收系统，包括相变换热器、低温余热发电装置、高温热泵和供热调节与控制装置，所述相变换热器的烟气入口与150°C低温烟气排出设备相连通，所述相变换热器的烟气出口与排烟通道相连通，所述相变换热器上连接有低温余热发电装置，所述相变换热器通过传热管路与低温余热发电装置的介质进口相连通，将相变换热器内的高位热能传递给低温余热发电装置进行发电，所述低温余热发电装置的电力输出端与用电设备/用户端电连接，所述低温余热发电装置的介质出口上连接有高温热泵和/或供热调节与控制装置，所述低温余热发电装置的介质出口通过传热管路与高温热泵和/或供热调节与控制装置的进口连通，将低温余热发电装置的介质出口端的低位热能进行位能提升，所述高温热泵和供热调节与控制装置的出口均通过传热管路与热力用户相连通；
[0021]所述低温余热发电装置的结构为:包括膨胀发电机、膨胀机和储液器，所述膨胀发电机、膨胀器和储液器均设置在壳体内，所述膨胀机与发电机通过循环管路连通，通过膨胀机驱动发电机工作，所述储液器与膨胀机相连通。
[0022]所述相变换热器为复合相变换热器。
[0023]本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是:本实用新型将其他设备排出的150°C低温烟气经过相变换热器进行换热，换热后的低于50°C的低温烟气直接排走，相变换热器通过传热管路将高位热能传递低温余热发电装置进行发电，低温余热发电装置将电能直接供给用电设备/用户，从低温余热发电装置的介质出口端排出的低位热能可通过传热管路传递给高温热泵进行位能提升，并将位能提升后的热能直接提供给采暖/生活用热设备等热力用户，也可通过供热调节与控制装置进行位能提升后，供给采暖/生活用热设备等热力用户，将废弃的低温烟气通过电能、热能分级利用，并根据具体应用区域选择高温热泵或供热调节与控制装置，或者二者同时组合使用，提高了废热的利用效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
[0025]图1为本实用新型的结构框图。
[0026]图2为本实用新型的结构示意图。
[0027]图中，I为相变换热器、2为低温余热发电装置、3为高温热泵、4为供热调节与控制装置、5为发电机、6为膨胀机、7为储液器、8为壳体。
【具体实施方式】
[0028]如图1、图2所示，本实用新型一种多输出方式的低温余热回收系统，包括相变换热器1、低温余热发电装置2、高温热泵3和供热调节与控制装置4，所述相变换热器I的烟气入口与150°C低温烟气排出设备相连通，所述相变换热器I的烟气出口与排烟通道相连通，所述相变换热器I上连接有低温余热发电装置2，所述相变换热器I通过传热管路与低温余热发电装置2的介质进口相连通，将相变换热器I内的高位热能传递给低温余热发电装置2进行发电，所述低温余热发电装置2的电力输出端与用电设备/用户端电连接，所述低温余热发电装置2的介质出口上连接有高温热泵3和/或供热调节与控制装置4，所述低温余热发电装置2的介质出口通过传热管路与高温热泵3和/或供热调节与控制装置4的进口连通，将低温余热发电装置2的介质出口端的低位热能进行位能提升，所述高温热泵3和供热调节与控制装置4的出口均通过传热管路与热力用户相连通；
[0029]所述低温余热发电装置2的结构为:包括膨胀发电机5、膨胀机6和储液器7，所述膨胀发电机5、膨胀器6和储液器7均设置在壳体8内，所述膨胀机6与发电机5通过循环管路连通，通过膨胀机6驱动发电机5工作，所述储液器7与膨胀机6相连通。
[0030]所述相变换热器I为复合相变换热器。
[0031]本实用新型的工作过程:废弃的150°C低温烟气进入相变换热器I进行换热，换热后低于50°C的低温烟气直接排走，若相变换热器I出现故障，150°C的低温烟气不经相变换热器I直接排走，相变换热器I通过传热管道将热水输送至低温余热发电装置2，进行发电，将电输出给用电设备/用户端，转换成电能利用；低温余热发电装置2将发电后的低温热水传递给高温热泵3进行位能提升，将位能提升后的热水供给采暖/生活用热设备等热力用户，再次利用热能，低温余热发电装置2发电后的低温热水也可通过传热管路传递给供热调节与控制装置4进行位能提升，将位能提升后的热水供给采暖/生活用热设备等热力用户，以热能的形式再次利用。
[0032]本实用新型通过换热，将低温余热先通过低温余热发电装置2发电，转换成电能利用，并将发电后的低位热能通过高温热泵3和/或供热调节与控制装置4提升位能后，以热能的形式再次利用，通过电能一热能的分级利用，废弃的低温余热被充分利用，提高了低温余热的利用效率。
[0033]本实用新型中供热调节与控制装置3为现有的供暖设备，本实用新型中涉及的低温热泵3为现有技术。
[0034]上面结合附图对本实用新型的实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种多输出方式的低温余热回收系统，其特征在于:包括相变换热器(I)、低温余热发电装置(2 )、高温热泵(3 )和供热调节与控制装置(4 )，所述相变换热器(I)的烟气入口与150°C低温烟气排出设备相连通，所述相变换热器(I)的烟气出口与排烟通道相连通，所述相变换热器(I)上连接有低温余热发电装置(2 )，所述相变换热器(I)通过传热管路与低温余热发电装置(2)的介质进口相连通，将相变换热器(I)内的高位热能传递给低温余热发电装置(2)进行发电，所述低温余热发电装置(2)的电力输出端与用电设备/用户端电连接，所述低温余热发电装置(2)的介质出口上连接有高温热泵(3)和/或供热调节与控制装置(4)，所述低温余热发电装置(2 )的介质出口通过传热管路与高温热泵(3 )和/或供热调节与控制装置(4)的进口连通，将低温余热发电装置(2)的介质出口端的低位热能进行位能提升，所述高温热泵(3)和供热调节与控制装置(4)的出口均通过传热管路与热力用户相连通； 所述低温余热发电装置(2)的结构为:包括膨胀发电机(5)、膨胀机(6)和储液器(7)，所述膨胀发电机(5)、膨胀器(6)和储液器(7)均设置在壳体(8)内，所述膨胀机(6)与发电机(5)通过循环管路连通，通过膨胀机(6)驱动发电机(5)工作，所述储液器(7)与膨胀机(6)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种多输出方式的低温余热回收系统，其特征在于:所述相变换热器(I)为复合相变换热器。
【文档编号】F01K17/02GK203978535SQ201420405288
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】宋彩锋, 许郁林, 严伟 申请人:山西中大国能科技有限公司