一种工业废热再利用装置制造方法
【专利摘要】一种工业废热再利用装置，污水专用板式换热器的一次侧的进口通过污水升压泵房连通到工业废热取水点；二次侧的出口通过热源循环水泵连通到热泵的蒸发器，从蒸发器出来后连通回二次侧的进口；冷凝器的出口通过工艺管网连通到需加热区的加热设备，降温后再通过热水循环水泵连通回冷凝器的进口；热源循环水泵和热水循环水泵均与电控操作柜电连接；污水专用板式换热器、热源循环水泵、热泵、热水循环水泵和电控操作柜均固定在撬体上。本发明完全达到了模块化、标准化、规范化，安全性也大大提高；系统的驱动源可以单一的电力、天然气等，也可以是天然气等+太阳能的双能源驱动源；具有更优秀的耐蚀能力、可靠性；更出色的传热效率并大大节省费用。
【专利说明】一种工业废热再利用装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及空调【技术领域】，尤其是涉及一种工业废热再利用装置。
【背景技术】
[0002]在现有的空调行业中，空调主机和配套设备、工艺管路、电气自动化等是分体的，需要将系统内的设备运到现场后，按设计要求在使用现场进行分散安装，达不到模块化、标准化、规范化的要求，同时分体情况下占地面积较大、现场工程量较大、施工安全性较低，在运抵现场前达不到系统的模拟运行的要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于设计一种新型的工业废热再利用装置，解决上述问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0005]一种工业废热再利用装置，包括污水专用板式换热器、热源循环水泵、热泵、动力源、热水循环水泵、电控操作柜和撬体；所述污水专用板式换热器的包括一次侧和二次侧，所述热泵包括蒸发器和冷凝器；所述热泵还与所述动力源相接；
[0006]所述污水专用板式换热器的所述一次侧的进口通过污水升压泵房连通到工业废热取水点；所述二次侧的出口通过所述热源循环水泵连通到所述热泵的蒸发器，从所述蒸发器出来后连通回所述二次侧的进口；
[0007]所述冷凝器的出口通过工艺管网连通到需加热区的加热设备，降温后再通过所述热水循环水泵连通回所述冷凝器的进口；
[0008]所述热源循环水泵和所述热水循环水泵均与所述电控操作柜电连接；
[0009]所述污水专用板式换热器、所述热源循环水泵、所述热泵、所述热水循环水泵和所述电控操作柜均固定在所述撬体上。
[0010]优选的，所述污水专用板式换热器为铜基材料板材的污水专用板式换热器。
[0011]优选的，所述铜基材料板材的表面镀有镍合金+钯+特氟龙的复合材料。
[0012]优选的，所述撬体为角钢、槽钢、或工字钢制成的底盘。
[0013]优选的，所述热源循环水泵和所述热水循环水泵均与所述电控操作柜电连接，是指用电缆连接。
[0014]优选的，所述动力源为电源和/或天然气源和/或太阳能集热器。
[0015]工业废热再利用装置，是将制热设备、换热设备、循环设备、工艺管线、电气与自动控制系统等组装在独立撬体上的一个整体设备。撬装是设备框架和设备整体组合的一种形式。是指一组设备固定在一个角钢、槽钢、或工字钢制成的底盘上，同时，撬装还包括已经将阀门、泵等设备安装好了的一个整体式集合，与系统上其他设备连接时，无需再在中间安装阀门、仪表等设备。只需用管线联通即可。
[0016]对于热泵及附属设备来说，撬装的形象表达是污水专用板式换热器一次侧污水系统和热泵冷凝器热水系统进出接管、热泵进出口接管、水泵进出水接口、板式换热器一次侧和二次侧进出口接管、公共底座、工艺管道、阀门、温控、仪表、配电线路等设备处在同一大的底盘上。在上述配件的外面也可以根据需要，有一个类似于集装箱的外壳，保护设备，夕卜壳内还可以设置其他的物品比如空调、办公用品等等。
[0017]橇装可以缩短设计周期和建设周期，提高设计效率，加快工程建设速度，本发明热泵系统设备采用模块化、标准化设计。热泵系统设备橇装化、标准化不仅能优化设计，还能实现提前预制、提前采购，生产厂家内完成模拟运行、达到缩短建设周期，现场吊装方便、操作集中，占地少。
[0018]本发明热泵系统流程包括污水系统、热源水系统、热水系统、补水系统、燃气系统、配电系统、自动控制系统、安全检测系统等流程，为提高设计效率，加快建设速度，适应本发明热泵的特点，本发明热泵系统的主要设备采取了橇装方式。
[0019]1、橇装化设备的技术特点
[0020](I)缩短设计周期
[0021]工艺专业根据污水量和温度、需热量和温度、天然气参数等基础数据选用适宜的热泵机组、污水专用板式换热器、水泵、橇装规格，编制技术规格书，对供货范围、技术要求、检验、运输、和服务提出详细条款，由成橇车间根据规格书负责橇内的整体设计和安装，详细设计过程中配管人员只需要进行橇外的安装和与橇块的接口的安装，加快了设计进度。同样，也缩短了仪表、供配电、给水、燃气等辅助专业的设计周期。
[0022](2)厂内模拟运行
[0023]可根据合同中约定的污水量和温度、需热量和温度、天然气参数等基础数据，在生产厂家模拟平台上完成设备的模拟运行，这样设备在出厂前根据现场情况的模拟时如出现的运行参数与设计参数不符的问题，可以在生产厂内解决，避免将来在现场运行时出现问题无法解决的情况。
[0024](3)缩短施工周期
[0025]橇装设备在出厂之前已配管安装完毕，到现场后，施工单位不需要对橇内的管道等进行安装，大大减少了施工单位的工程量。现场安装方便、迅速，节省现场施工时间，消除施工周期紧张。
[0026](4)根据生产灵活调整拆装位置
[0027]橇装设备属可移动式装置，现场搬运吊装方便，可以迅速的拆装到其他工业废热取水点。特别是在需要调整装置的位置时，短期或临时使用完毕后又可移到另外的工业废热取水点使用。
[0028](5)布置紧凑节约占地
[0029]橇装化设备相对布置紧凑，操作集中，占地少，特别是对于地形复杂，场地平整困难，且平整费用高的地方，橇装化能减少占地面积，快速安装，减少投资，设备基础及构筑物布置集中，管道布置集中，有利于今后的检测和维修。
[0030](6)各站场的安装布置显得整齐、统一
[0031]对于大型工程的安装工作，不可能只由一两个人来做，一般参与的设计人员都比较多。橇装化设备的利用，让大家各自负责的站场，只要平面布置相似，整个站场的配管安装都会基本类似。这样的站场布局不仅统一化，而且也便于将来管理者的操作。
[0032](7)更加节能[0033]紧凑的工艺管线，大大降低了沿程管阻，从而降低了循环水泵的运行费用，增加了设备和工艺管线附件的使用寿命。
[0034]2、热泵知识介绍
[0035]“热泵”这一术语是借鉴“水泵” 一词得来。热泵是将低温位热能“泵送”(交换传递)到高温位以便提供利用的一种能量传递和温度提升设备。热泵根据驱动方式不同分为电力或天然气(蒸汽)驱动。其中天然气驱动的热泵机组能效比为2.0左右，在增加少量耗电的情况下，利用石油及石化行业的零散天然气作为动力，提取污水中充足的低品位热源，节约燃煤或燃油，减少能源消耗，减少烟尘和氮氧化物排放量，降低运行费用。
[0036]水源热泵机组根据驱动源的不同分为吸收式水源热泵和压缩式水源热泵，其中吸收式水源热泵主要以蒸汽、天然气或原油等为驱动源，压缩式水源热泵以电能等驱动。
[0037](I)热泵原理
[0038]①吸收式水源热泵原理
[0039]溴化锂热泵是以溴化锂溶液为吸收剂，以水为制冷剂，利用水在高真空下蒸发吸热达到吸收低温热源热能的目的。
[0040]工作原理:较高温度的废热在热源循环水泵的作用下，进入热泵的蒸发器中，将热量传递给进入其中的冷媒水后，变成较低温度的废热回到专用板式换热中。
[0041]驱动源，如天然气，在发生器中通过燃烧将放出的热量传递给溴化锂稀溶液，变成烟气排出。
[0042]吸收器中的溴化锂稀溶液在溶液泵的增压下，经过溶液热交换器进入热泵的高温发生器中，溴化锂稀溶液在发生器中吸收驱动源放出的热量后，其中的水变成水蒸汽进入冷凝器中，将热量传递给系统热水后变成水汽混合物，被收集在水槽中的水在冷媒泵的作用下，进入蒸发器中后滴淋在废热换热管上经过闪蒸获得了热量变成水蒸汽，进入吸收吸器中。在发生器中因失去水而由稀溶液变成的溴化锂浓溶液，通过溶液热交换器放出热量后进入吸收器中，与进入其中的水蒸汽相结合，再次变成了溴化锂稀溶液。
[0043]较低温度的系统热水在热水循环水泵的作用下首先进入吸收器中，吸收溴化锂浓溶液与冷媒水结合时放出的热量，完成热水的第一次被加热；然后再进入冷凝器中，吸收更高温度的冷媒蒸汽在其中放出的热量，完成热水的第二次被加热，变成较高温度的系统热水进入需热区。
[0044]热泵机组构成:再生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、蒸发器、溶液泵、冷剂泵、溶液热交换器、自动抽气装置、控制系统、计量检测元件组成。
[0045]水源热泵的输出温度取决于热源水温度的高低，一般来说，被加热介质的最高温度可以闻于热源水出口温度40 C以上。
[0046]②压缩式水源热泵原理
[0047]一台压缩式热泵装置，主要有蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四部分组成，通过让工质不断完成蒸发(吸取环境中的热量)_压缩(温度再升高)_冷凝(放出热量)_节流-再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到水中。
[0048]热泵机组通过三个能量变化阶段进行工作。
[0049]第一阶段:机组中的液态制冷剂在蒸发器中与低品位热源进行热交换，吸收热量蒸发成气体，实现制冷剂的蒸发提取低品位热能阶段。[0050]第二阶段:蒸发吸收的气体被吸入压缩机进行压缩，变成高温、高压的气体推进冷凝器，实现热量由低品位热能向高品位人能的转化阶段。
[0051]第三阶段:被推进冷凝器的高温高压的气体与换热介质进行热交换释放高品位热能，并变成液态。实现了高品位热能的输出阶段。
[0052]在整个能量转换的过程中，制冷剂把从蒸发器内吸收来的低品位热能与输入的电能之和，一同转化给换热介质，达到了热泵将低品位热能转化为高品位热能的目的。
[0053]在利用低品位热能的同时，只消耗了少部分电能，从而达到节能的目的。
[0054](2)热泵运行达到的效果
[0055]吸收式水源热泵机组能效比在1.8?2.3，以天然气、蒸汽等为动力源，配合少量的电能消耗，提取污水中的低品位热能，可以大幅度减少燃料的消耗，特别是减少燃料油的消耗，降低运行成本。
[0056]压缩式水源热泵机组能效比在3.5?5.8左右，以电力为动力，提取污水中的低品位热能，替代现有的燃料，节能降耗，降低运行成本。
[0057]采用热泵机组后，节省外排污水处理过程中的污水冷却费用。可以节省加热炉等制热设备的更新改造费用。
[0058](3)热泵技术推广应用的条件
[0059]到目前为止，热泵技术已经相当成熟，设备本身不会影响热泵技术的大面积推广，热泵技术大面积推广的关键在热源方面和应用。具体要求有以下几点:
[0060]①热源稳定而且是可再生的，可循环利用；
[0061]热源介质的低腐蚀性，对设备的损耗比较小；
[0062]对热源的热量提取不会导致原有生态平衡的倾斜和影响周围的环境。
[0063]②加热温度一般只能满足100°C以下的用热需求。
[0064]③有充足的动力，根据热泵机组的不同可选用电力或天然气等。
[0065]针对不同的环境，可采用的热源主要有:空气源热泵、土壤源热泵、水源热泵等。在热电厂、化工企业、石油生产加工企业等有大量冷却循环水、外排污水和石油开采企业具有大量的回注水，温度在30°C以上，其流量稳定，不结霜，也不会对外界环境造成坏的影响。
[0066]3、污水专用板式换热器
[0067]本发明橇装化设备安装了我公司独有的污水专用板式换热器。
[0068]为了增加换热性能，板材选用具有良好的换热系数的铜基材料；为了增加耐腐蚀和耐磨性能，采用铜基体上表面覆盖高耐蚀特殊合金——镍钯合金的工艺路线，完全避免了材料因电化学腐蚀穿孔的可能；同时为了解决因油的粘附性而形成堵塞的问题，要合金材料中又增加了特氟龙成份，可以很好地解决因油形成的堵塞问题。这里选用的是就是这种油田回注水专用板式换热器，它是以铜基材料为主，在其表面镀有一种镍合金+钯+特氟龙的复合材料，具有以下特点:
[0069](I)更优秀的耐蚀能力
[0070](2)采用材料组合方式大幅提高材料使用的可靠性
[0071](3)更出色的传热效率，采用铜及铜合金作为基体材料与表面新技术相结合，传热系数大大提高，单位面积换热能力已接近316L和钛板的一倍。
[0072](4)更经济的价格，用铜基表面覆盖高耐蚀特殊合金替代镍、钛等高价紧缺材料，大大节省费用。
[0073](5)成功将特氟龙与合金成份一起覆盖在基材的表面，大大降低了因油而产生的堵塞问题。
[0074]使用条件:温度-40-180°C，压力1.0MPa。
[0075]使用介质:烧碱及碱性环境、海水、工业循环水系统、含高氯离子的水及有机溶剂等环境，含H2S的气相及液相环境。
[0076]4、成熟的自动化控制系统与管理系统
[0077](I)高精度的数字PID控制系统，汇集所有机组数据信息，使调节阀装置的工作动作更细致，通过对屏蔽泵的旋转速度和输出功率进行控制、精确调节冷剂流量及热水出口温度，很好地满足了各种高精度的温度控制场所的使用需求，极大地提高了机组的运转效率。
[0078](2)积50余年经验独立研发的专家诊断预警系统，对机组可能出现的异常状态进行了十分精细的分析和监测(液晶显示系统)，其中对运行状态中的各种参数自动做出准确的分析和预测(52个项目)；将机组的异常状态进行科学细致的分类(81个项目)，自动诊断并进行主动修复，极大地保证了机组高效稳定地运行。
[0079](3)直燃型热泵机组可以使用远程电话联网监控系统，全年365天远程监控机组的运行状况和工况数据，力保每台机组都在负荷范围内高效运转，代替客户进行集中运行管理，真正做到机组无人化值守。
[0080](4)对机组可能出现的异常状态进行十分精细的分析和监测(中文液晶显示系统)，其中对运行状态中的各种参数自动做出准确的分析和预测(54项)，对机组的异常状态进行科学细致的分类(84项)，自动诊断并进行主动修复，极大地保证了机组高效稳定地运行。
[0081](5)在橇装设备的专用板式换热器一次侧，增加进出口压力差的检测，实现压差报警，以便更好的确定板式换热器的堵塞和损坏情况。
[0082](6)在橇装设备热水输出管上增加调节阀，以便可以调节被加热介质的温度。
[0083](7)在补水系统中，增加膨胀水箱液位与进水控制阀、补水和水处理设备的联动。
[0084]本发明的有益效果可以总结如下:
[0085]1、本发明结合石油、化工、电厂和供热行业的实际情况，将现在热泵系统分散、现场安装的情况进行了彻底的改变，使之在出厂前就将热泵及配套设备、工艺管路系统、电气自动控制系统等整体生产安装完毕，并在出厂前根据每一台装置的用户实际参数，进行了整机运转近似实战的检验，完全达到了模块化、标准化、规范化，在现场组对完毕后可以一次性试车投入运行，整体性能的优越，使之节能效果比常规安装方法提高了百分之十左右，运行的安全性也大大提高。
[0086]2、本发明橇装化设备安装了我公司独有的污水专用板式换热器。它是以铜基材料为主，在其表面镀有一种镍合金+钯+特氟龙的复合材料，具有以下特点:(1)更优秀的耐蚀能力；(2)采用材料组合方式大幅提高材料使用的可靠性；(3)更出色的传热效率，采用铜及铜合金作为基体材料与表面新技术相结合，传热系数大大提高，单位面积换热能力已接近316L和钛板的一倍；(4)更经济的价格，用铜基表面覆盖高耐蚀特殊合金替代镍、钛等高价紧缺材料，大大节省费用；(5)成功将特氟龙与合金成份一起覆盖在基材的表面，大大降低了因油而产生的堵塞问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0087]图1为本发明的的结构示意图。
【具体实施方式】
[0088]为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0089]如图1所示的一种工业废热再利用装置，包括污水专用板式换热器1、热源循环水泵2、热泵3、热水循环水泵4、电控操作柜5和撬体6 ;所述污水专用板式换热器I的包括一次侧和二次侧，所述热泵3包括蒸发器和冷凝器；所述热泵3还与所述天然气源8和/或所述太阳能集热器9相接；所述污水专用板式换热器I的所述一次侧的进口通过污水升压泵房连通到工业废热取水点；所述二次侧的出口通过所述热源循环水泵2连通到所述热泵3的蒸发器，从所述蒸发器出来后连通回所述二次侧的进口 ；所述冷凝器的出口通过工艺管网7连通到需加热区的加热设备，降温后再通过所述热水循环水泵4连通回所述冷凝器的进口 ；所述热源循环水泵2和所述热水循环水泵4均与所述电控操作柜5电连接；所述污水专用板式换热器1、所述热源循环水泵2、所述热泵3、所述热水循环水泵4和所述电控操作柜5均固定在所述撬体6上。
[0090]在更加优选的实施例中，所述污水专用板式换热器I为铜基材料板材的污水专用板式换热器I。所述撬体6为角钢、槽钢、或工字钢制成的底盘。所述热源循环水泵2和所述热水循环水泵4均与所述电控操作柜5电连接，是指用电缆连接。
[0091]在更加优选的实施例中，所述铜基材料板材的表面镀有镍合金+钯+特氟龙的复合材料。
[0092]本发明的工艺流程如下:在工业废热取水点处理后的回注污水经污水升压泵房升压后，进入各橇装热泵系统；一定流量和温度的一次侧污水分别进入橇装热泵系统的污水专用板式换热器1，完成将热量传递给二次侧热源循环水后，温度下降后经污水回水管线进入回注水罐；进入污水专用板式换热器I二次侧的热源循环水获取了一次侧的回注污水热量，温度由某一值升高，在热源循环水泵2作用下进入热泵的蒸发器中，将热量传递给经喷淋后的冷剂水，温度由高温降至低温，重新进入污水专用板式换热器I进行下一个循环换热过程；低温的系统热水在热水循环水泵的作用下，进入热泵机组的吸收器和冷凝器中，吸收热量后变成温度较高的系统热水，进入需加热区，完成换热后温度降至某一值后重新回到橇装热泵系统的热泵机组，进入下一个换热循环过程。
[0093]本工业废热再利用装置驱动源可以电力、天然气、太阳能等，同时也可以是上述驱动源+太阳能的双能源系统，太阳能驱动系统主要有太阳能集热器、和蓄能器两部件组成，太阳能集热器是通过独特的太阳能槽式集热器采集太阳能，也就是将反射镜上的太阳能聚集到真空管上加热工作介质导热油，可使介质最高温度达300°C以上，高温工作介质进入热泵主机驱动热泵工作。蓄能器蓄存多余太阳能热量，可解决夜间或阴雨天对驱动能源的需求。[0094]太阳能集热器是吸收太阳能关将产生的热能传递经传热工质的装置，是组成太阳能热利用系统的关键部件。槽式太阳能集热器主要是由聚光镜、跟目装置、集热管、机架四部分组成，可全时跟踪太阳，以确保最大的集热效率，集热器的特点:
[0095]超高的集兴效率，高达95%以上，是普通太阳能热水器的4倍；
[0096]超闻的集热温度，最闻可达300°C以上；
[0097]太阳能专用反射镜面；
[0098]可全天跟踪太阳，以确保最大的集热效率；
[0099]360。安全保护系统；
[0100]集热器可安装在屋顶、车库顶和空地上，最大限度地减少对土地的占用；
[0101]采用模块化设计可分拆装箱运输，极为简单、经济；
[0102]现在组装方便灵活；
[0103]12级抗风设计，可无忧使用20年。
[0104]以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种工业废热再利用装置，其特征在于:包括污水专用板式换热器、热源循环水泵、热泵、动力源、热水循环水泵、电控操作柜和撬体；所述污水专用板式换热器的包括一次侧和二次侧，所述热泵包括蒸发器和冷凝器；所述热泵还与所述动力源相接； 所述污水专用板式换热器的所述一次侧的进口通过污水升压泵房连通到工业废热取水点；所述二次侧的出口通过所述热源循环水泵连通到所述热泵的蒸发器，从所述蒸发器出来后连通回所述二次侧的进口； 所述冷凝器的出口通过工艺管网连通到需加热区的加热设备，降温后再通过所述热水循环水泵连通回所述冷凝器的进口； 所述热源循环水泵和所述热水循环水泵均与所述电控操作柜电连接； 所述污水专用板式换热器、所述热源循环水泵、所述热泵、所述热水循环水泵和所述电控操作柜均固定在所述撬体上。
2.根据权利要求1所述的工业废热再利用装置，其特征在于:所述污水专用板式换热器为铜基材料板材的污水专用板式换热器。
3.根据权利要求2所述的工业废热再利用装置，其特征在于:所述铜基材料板材的表面镀有镍合金+钯+特氟龙的复合材料。
4.根据权利要求1所述的工业废热再利用装置，其特征在于:所述撬体为角钢、槽钢、或工字钢制成的底盘。
5.根据权利要求1所述的工业废热再利用装置，其特征在于:所述热源循环水泵和所述热水循环水泵均与所述电控操作柜电连接。
6.根据权利要求1所述的工业废热再利用装置，其特征在于:所述动力源为电源和/或天然气源和/或太阳能集热器。
【文档编号】F25B27/02GK103486761SQ201310472605
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】肖强, 邵德廷, 王松松, 于海洋, 郝玲 申请人:肖强, 邵德廷