CN106401678A - 一种工业余热回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业余热回收系统，包括蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵，蒸发器输出口连接到膨胀机输入口，膨胀机输出口连接到冷凝器输入口，冷凝器输出口连接到工质泵，工质泵连接到蒸发器，蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵构成主回路，蒸发器上还连接有余热回收的热源回路，冷凝器上连接有冷凝回路，膨胀机上还连接有发电机。本发明可以充分回收在工业余热当中数量更多、范围更广的中低品位余热，转换效率高，本发明回收利用工业余热，可以同时实现发电和产能，不但能缓解能源危机，还可减轻因为余热所引起的环境污染，从而实现节能减排。
Description
技术领域
本发明属于工业余热回收技术领域，尤其涉及一种工业余热回收系统。
背景技术
面对全球气候变暖和资源环境的严峻挑战，我国“十三五”再次强调指出“在改革环境治理基础制度的同时，要支持绿色清洁生产，推动建立绿色低碳循环发展产业体系”，除了对煤炭、石油、天然气、可再生能源、核电等燃料之间关系的统筹规划，“十三五”能源规划把化解过剩产能作为重要政策导向，强调构建现代能源体系、加强多元化的能源供应以及统筹平衡。
工业是国民经济的主体，也是能源消耗的主要领域，其能源消耗量占国家能源消耗总量的70%左右，但其中约50%的工业用热最终以低品位余热的形式直接排放。工业余热就是指在工业生产过程中，没有被利用的热能，广泛存在于钢铁、有色金属、建材、化工、煤炭、电力、石油、石化等行业的生产过程中，其中包括锅炉尾气、工业冷却水、生产工艺过程中排放的热量、凝汽式汽轮机尾气等等。
研究表明，在各种类型的工业余热中，可回收利用的余热资源部分占总余热资源的60%，对工业余热进行有效地回收不仅具有巨大的经济效益，也具有一定的环保效益。据统计，我国高耗能行业的年余热节能潜力超过了1000万吨标准煤，可见余热资源回收潜力非常大。与此同时，对余热资源进行利用也是解决我国日益严重的能源环境危机的有效途径，对我国可持续发展的战略有重大影响。
现有的余热锅炉发电技术只在回收高品位工业余热中具有较好的转换效率，针对中低品味工业余热转换效率低；工业热泵技术、热交换技术的产品单一，多为热水。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种工业余热回收系统，构建一个小型ORC循环发电的分布式热电联供系统，以工业余热为驱动热源，使系统自动运行同时输出电能和热能，工业余热转换效率低，回收利用效率高，以解决现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种工业余热回收系统，包括蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵，蒸发器输出口连接到膨胀机输入口，膨胀机输出口连接到冷凝器输入口，冷凝器输出口连接到工质泵，工质泵连接到蒸发器，蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵构成主回路，蒸发器上还连接有余热回收的热源回路，冷凝器上连接有冷凝回路，膨胀机上还连接有发电机。
优选的，上述主回路中循环流动的有机工质采用R245fa。
优选的，上述工质泵连接有存放工质液体的储液罐，工质泵选用离心泵（IB80-50-315型）。
优选的，上述蒸发器采用板式换热器，板宽为0.7m，板片间距为0.002m，板片长度为0.315m，板片单片换热面积为0.0023m2。
优选的，上述膨胀机采用螺杆型膨胀机。
优选的，上述冷凝器采用翅片管式、风冷，管内径为8mm，管外径为10mm，管长为9.12m。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明采用蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵构成主回路对余热回路进行余热回收和冷凝回路进行利用以及发电机进行发电，可以充分回收在工业余热当中数量更多、范围更广的中低品位余热，转换效率高，本发明回收利用工业余热，可以同时实现发电和产能，不但能缓解能源危机，还可减轻因为余热所引起的环境污染，从而实现节能减排。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例：如图1所示，一种工业余热回收系统，包括蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵，蒸发器输出口连接到膨胀机输入口，膨胀机输出口连接到冷凝器输入口，冷凝器输出口连接到工质泵，工质泵连接到蒸发器，蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵构成主回路，蒸发器上还连接有余热回收的热源回路，冷凝器上连接有冷凝回路，膨胀机上还连接有发电机。
优选的，上述主回路中循环流动的有机工质采用R245fa，该工质不仅满足环境友好、低毒性、可燃性低的基本原则，而且可使系统产生较高的系统热力效率。
优选的，上述工质泵连接有存放工质液体的储液罐，工质泵选用离心泵（IB80-50-315型），工质泵在ORC中的作用是加压并输送液体工质，本发明的工质泵采用离心泵（IB80-50-315型），额定体积流量为QvN=25m3/h、转速为nN=1450r/min、扬程为HN=32m，该工质泵具有较合适的应用范围，且耐高温和耐腐蚀性较好。
蒸发器是有机工质吸收热源温度变成高温高压蒸汽的部件，很大程度的影响了ORC系统的发电效率，优选的，上述蒸发器采用板式换热器，板宽为0.7m，板片间距为0.002m，板片长度为0.315m，板片单片换热面积为0.0023m2，该蒸发器可以较快的使工质达到其最佳蒸发温度，使循环净输出功达到最大。
膨胀机作为ORC系统的动力部件，其效率值直接影响整个系统的技术经济性，一般可分为螺杆型、涡旋型和活塞型等三种。本发明的膨胀机采用螺杆型膨胀机，较之其他两种，螺杆型的膨胀机使用范围更广、对工况的适应性强、结构简单，不同型号机器的实测数据表明，在中小容量范围内（1500kw），螺杆膨胀机的效率要高出其他两种的 10%~20%，制造成本也相对较小。
冷凝器可以冷凝膨胀机中做功余下的高温乏气，为工质泵提供液态的有机工质，完成ORC系统的一次工作循环，优选的，上述冷凝器采用翅片管式、风冷，管内径为8mm，管外径为10mm，管长为9.12m。
在主回路的基础上，以蒸发器为操作对象，使工业余热和有机工质进行热交换的热源回路，在主回路的基础上，以冷凝器为操作对象，使恒温冷却水吸收冷凝器中从膨胀机膨胀做功之后剩余常压乏气的高温，得到热水产生热能，从而构成冷凝回路。本发明采用的ORC技术低温热力循环性能优越，利用该技术回收中低温的工业余热，可以高效的同时发电和产生热能。
上述主回路中，低温低压液态工质经工质泵加压进入蒸发器，与中低品位的工业余热换热变成高压过热蒸汽，接着进入膨胀机，推动膨胀机做功，将携带的热能转化为机械能，再由发电机进一步转化为电能，膨胀后的乏气进入冷凝器冷凝为饱和液体，经工质循环泵加压进入蒸发器，完成一个工作周期的循环。
与现有的工业余热回收利用的技术相比，现有的工业余热回收利用针对余热锅炉发电技术只在回收高品位工业余热中具有较好的转换效率；工业热泵技术、热交换技术的产品单一，多为热水，而本发明采用的ORC技术可以充分回收在工业余热当中数量更多、范围更广的中低品位余热。采用该技术回收利用工业余热，可以同时实现发电和产能，不但能缓解能源危机，还可减轻因为余热所引起的环境污染，从而实现节能减排。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种工业余热回收系统，其特征在于：包括蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵，蒸发器输出口连接到膨胀机输入口，膨胀机输出口连接到冷凝器输入口，冷凝器输出口连接到工质泵，工质泵连接到蒸发器，蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵构成主回路，蒸发器上还连接有余热回收的热源回路，冷凝器上连接有冷凝回路，膨胀机上还连接有发电机。
2.根据权利要求1所述的一种工业余热回收系统，其特征在于：主回路中循环流动的有机工质采用R245fa。
3.根据权利要求1所述的一种工业余热回收系统，其特征在于：工质泵连接有存放工质液体的储液罐，工质泵选用离心泵。
4.根据权利要求1所述的一种工业余热回收系统，其特征在于：蒸发器采用板式换热器，板宽为0.7m，板片间距为0.002m，板片长度为0.315m，板片单片换热面积为0.0023m2。
5.根据权利要求1所述的一种工业余热回收系统，其特征在于：膨胀机采用螺杆型膨胀机。
6.根据权利要求1所述的一种工业余热回收系统，其特征在于：冷凝器采用翅片管式、风冷，管内径为8mm，管外径为10mm，管长为9.12m。
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