余热回收装置的制作方法

本实用新型涉及余热回收领域，具体而言，涉及一种余热回收装置。

背景技术：

在工业生产过程中，有大量低品位余热产生。例如，气相法聚丙烯工艺，包括Innovene、Chisso、Novolen等工艺，这些工艺通过聚合反应生产聚丙烯，产生了大量的反应热。反应热通过丙烯气化从反应器中带走。丙烯气化后称为尾气，尾气通过冷凝器部分液化，冷却水用量用来控制反应器的压力，最终使反应热传给冷却水，尾气变成液态丙烯后继续用来撤走反应热。显而易见，大量的聚合反应热最终被冷却水带走，没有被利用，浪费了大量的热量。

因此，仍然需要提供一种回收反应热的装置以减少现有技术中反应热能量的浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种余热回收装置，以便高效回收利用反应热，提高能源利用效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种余热回收装置，该余热回收装置包括：ORC单元，该ORC单元包括汽化器、缓冲罐、工质泵以及流量调节阀，该汽化器、缓冲罐以及工质泵依次连通形成循环；该工质泵具有泵出口，该流量调节阀包括第一入口和第一出口，该第一入口与该泵出口相连通，该第一出口与该缓冲罐相连通。

进一步地，上述ORC单元还包括：膨胀机，该膨胀机包括第二入口、第二出口和动能出口，该第二入口与该汽化器相连通，该第二出口与该缓冲罐相连通；发电机组，该发电机组通过该动能出口与该膨胀机连接，用以将该膨胀机输出的动能转化为电能。

可替换地，上述ORC单元还包括：膨胀机，该膨胀机包括第二入口、第二出口和动能出口，该第二入口与该汽化器相连通，该第二出口与该缓冲罐相连通；空气压缩机，该空气压缩机通过该动能出口与该膨胀机连接，用于在该膨胀机输出动能的驱动下制取压缩空气。

进一步地，上述ORC单元还包括：冷凝器，该冷凝器包括第三入口和第三出口，该第三入口与该第二出口相连通，该第三出口与该缓冲罐相连通。

进一步地，上述冷凝器还包括冷却介质入口和冷却介质出口。

进一步地，上述冷凝器为水冷冷凝器或空冷冷凝器。

进一步地，上述汽化器包括热源入口以及热源出口。

进一步地，上述热源出口包括气相出口和液相出口。

本实用新型通过利用ORC单元(有机朗肯循环)对反应热或余热进行回收，能够有效地将现有技术浪费的热量转化为电能或压缩空气等其他应用形式，提高了热量的利用效率。并且，在ORC单元的工质泵出口与缓冲罐之间设置流量调节阀，能够进一步合理控制送入汽化器中的有机工质的量，进而合理控制反应系统的压力，从而使热源物质(如丙烯尾气)的冷凝反应更稳定。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中气相法聚丙烯装置的尾气冷凝流程示意图。

图2为根据本实用新型一种具体实施方式的余热回收装置的示意图。

上述附图中的附图标记如下：

1、冷凝器；2、尾气入口；3、气相丙烯出口；4、液相丙烯出口；5、冷却水上水入口；6、冷却水回水出口；

100、ORC单元；10、汽化器；11、热源入口；12、热源出口；13、气相出口；14、液相出口；15、工质入口；16、工质出口；20、缓冲罐；21、顶部入口；22、底部出口；23、侧部入口；30、工质泵；31、泵出口；32、泵入口；40、流量调节阀；41、第一入口；42、第一出口；50、膨胀机；51、第二入口；52、第二出口；53、动能出口；60、发电机组；70、冷凝器；71、第三入口；72、第三出口；73、冷却介质入口；74、冷却介质出口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，现有技术中对于丙烯尾气的处理是利用单独的冷凝器1。该冷凝器1包括尾气入口2、气相丙烯出口3和液相丙烯出口4；该冷凝器1还包括冷却水上水入口5和冷却水回水出口6。通过尾气入口2将聚丙烯生产过程中产生的丙烯尾气输入到冷凝器1中，在该冷凝器1中，使丙烯尾气与冷却水进行换热，从而将尾气变成气相丙烯和液相丙烯，二者分别通过气相丙烯出口3和液相丙烯出口4从冷凝器1中输出。在该冷凝过程中，丙烯尾气通过冷凝器部分液化，冷却水用量用来控制反应器的压力，最终使反应热传给冷却水，尾气变成液态丙烯后继续用来撤走反应热。显而易见的是，通过利用单独的冷凝器1对尾气进行冷却，大量的聚合反应热最终被冷却水带走，没有被利用，浪费了大量的热量。

为了有效利用工业生产中的余热，本发明提出了一种新的余热回收装置。如图2所示，该余热回收装置包括ORC单元100，该ORC单元100包括汽化器10、缓冲罐20、工质泵30以及流量调节阀40，其中汽化器10、缓冲罐20以及工质泵30依次连通形成循环；该工质泵30具有泵出口31，该流量调节阀40包括第一入口41和第一出口42，第一入口41与泵出口31相连通，第一出口42与缓冲罐20相连通。

通过利用ORC单元(有机朗肯循环)对反应热或余热进行回收，能够有效地将现有技术浪费的热量转化为电能或压缩空气等其他应用形式，提高了热量的利用效率。并且，在ORC单元的工质泵出口与缓冲罐之间设置流量调节阀，能够进一步合理控制送入汽化器中的有机工质的量，进而合理控制反应系统的压力，从而使热源物质(如丙烯尾气)的冷凝反应更稳定。本实用新型的装置特别适用于将聚丙烯生产工业中的反应热转化成可利用的电能。

在本实用新型的余热回收装置中，为了将余热转化为动能、进而转化为电能，如图2所示，优选该ORC单元100还可以包括膨胀机50和发电机组60，该膨胀机50包括第二入口51、第二出口52和动能出口53，第二入口51与汽化器10相连通，第二出口52与缓冲罐20相连通，且该发电机组60通过动能出口与该膨胀机50连接，用以将膨胀机50输出的动能转化为电能。在余热回收循环中，有机工质在汽化器10中吸收余热后被气化，推动膨胀机50转动，膨胀机50带动发电机组60发电，这样就实现了将工业生产中的余热最终转化为可利用的电能。

本实用新型的余热回收装置，还可用于制取压缩空气。在此情形下，该ORC单元100可以包括膨胀机50和空气压缩机，膨胀机50包括第二入口51、第二出口52和动能出口53，该第二入口51与汽化器10相连通，第二出口52与缓冲罐20相连通，且该压缩机通过动能出口53与膨胀机50连接，用于在膨胀机50输出动能的驱动下制取压缩空气。

在本实用新型的余热回收装置中，为了将有机工质进行回收和再利用，如图2所示，优选该ORC单元100还可以包括冷凝器70，该冷凝器70包括第三入口71和第三出口72，该第三入口71与上述第二出口52相连通，该第三出口72与所述缓冲罐20相连通。在余热回收循环中，有机工质在汽化器10中吸收余热后被气化，推动膨胀机50转动，气化的有机工质可在冷凝器70中被冷却介质冷凝，经过冷凝而液化的有机工质进入到缓冲罐20中，以备再利用。

在上述冷凝器70中，如图2所示，还设置有冷却介质入口73和冷却介质出口74，用于输入和输出冷却介质。在余热回收循环中，冷凝器70中使用的冷却介质优选为水，也可以是空气。因此，本实用新型中涉及的冷凝器70为水冷冷凝器或空冷冷凝器。

在本实用新型的余热回收装置中，如图2所示，该ORC单元100中的汽化器10包括热源入口11以及热源出口12。该热源入口11用于将工业生产中产生的热源物质，例如聚丙烯生产中产生的丙烯尾气，输入到汽化器10中，从而与有机工质进行热交换，该热源出口12用于将经过热交换的热源物质从汽化器10中输出。热源出口12可包括气相出口13和液相出口14。例如，针对丙烯尾气，其在汽化器10中与有机工质进行热交换，从而被部分冷却为气相丙烯和液相丙烯，因此，该热源出口12可包括气相丙烯出口和液相丙烯出口。

根据本实用新型的一种具体的实施例，本实用新型的余热回收装置用于将聚丙烯生产过程中产生的丙烯尾气转化为可利用的电能。

图2为根据本实用新型的一个具体实施例的余热回收装置的示意图。在该具体实施例中，热源物质为丙烯尾气，利用本实用新型的余热回收装置将丙烯尾气的热量转化为可利用的电能。根据该具体实施方式，在余热回收循环中，使用的有机工质可以是R125、R32、NH₃纯物质，也可以是包括它们中任何一种的混合物。

在该具体实施方式中，在汽化器10中丙烯尾气和有机工质进行热交换，尾气部分冷凝为气相丙烯和液相丙烯，有机工质吸收反应热后气化，推动膨胀机50转动，带动发电机组60发电，有机工质在冷凝器70中变为液相，通过工质泵30进入汽化器10中，工质泵30的泵出口31设置旁路，连接至缓冲罐20，通过流量调节阀40控制去汽化器10的有机工质量。

所有设备通过管线相连：工质泵30的泵出口31连接汽化器10的工质入口15，汽化器10的工质出口16连接膨胀机50的第二入口51，膨胀机50的第二出口52连接冷凝器70的第三入口71，冷凝器70的第三出口72连接缓冲罐20的顶部入口21，缓冲罐20的底部出口22连接泵入口32，泵出口31连接汽化器10的工质入口15，泵出口31连接流量调节阀40的第一入口41，流量调节阀40的第一出口42连接缓冲罐20的侧部入口23。其中，汽化器10具有热源入口(尾气入口)11和用于输出气相丙烯和液相丙烯的气相出口13和液相出口14，冷凝器70具有用于输入冷却水上水的冷却介质入口73和用于输出冷却水回水的冷却介质出口74。

以下将进一步说明利用本实用新型的装置将反应热转化为电能的过程。

有机工质被工质泵30加压至2.2-2.8Mpag，和尾气在汽化器10中换热，尾气被部分冷却为气相丙烯和液相丙烯。有机工质吸收反应热后被气化，推动膨胀机50转动，膨胀机50带动发电机组60发电，有机工质在膨胀机50压降约为0.1-1Mpag，气化的有机工质在冷凝器70中被冷却水冷凝，有机工质进入缓冲罐20，维持一定液位，便于稳定工质泵30的泵入口32的工况。流量调节阀40可控制有机工质去汽化器10的量，控制尾气冷凝的程度，从而控制反应压力。

在本实用新型的余热回收装置中，通过在工质泵与缓冲罐之间设置流量调节阀，有效地控制了有机工质去汽化器的量，控制了热源冷凝的程度，从而控制了反应压力。因此，与背景技术相比较，经过设计改进后，本实用新型的余热回收装置将部分反应热转化成电能，达到节能降耗的目的，同时又实现了控制反应器压力的效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。