CN201071782Y - 一种用于工业循环水的余能回收利用装置 - Google Patents

Abstract

一种用于工业循环水的余能回收利用装置，余能回收利用发电节能技术领域。包括冷却水循环管路、一个或多个热交换器、维修和事故处理管路、余能利用水轮发电机及其安装管路，冷却水循环管路包括水泵、上水管及回水管，上水管管路串接一个或多个热交换器，末个热交换器分别与余能利用水轮发电机安装管路及附属维修和事故处理管路连通，余能利用水轮发电机两端及附属维修和事故处理管路上安装有截止阀；冷却水循环管路中的水泵连接水源，余能利用水轮发电机通过同期及并网设备控制室与电网相连，余能利用水轮发电机的控制系统与DCS控制系统连接。本实用新型对余能的回收率可达85－96％；施工简单、使用安全、维护容易；不造成环境污染。

Description

一种用于工业循环水的余能回收利用装置

技术领域

本实用新型属于余能回收利用发电节能技术领域，特别涉及一种用于工业循环水和给水的余能回收利用装置，适用于工矿企业、商业、民用等管道式循环水或管道式给、排水系统，利用水中尚存的各种能量回收发电上网。

背景技术

随着现代经济的飞速发展，对能源的需求呈爆炸式的增长。能源的供给和能源的消耗也将成为我国经济是否可持续发展的关键。目前工矿企业、商业、楼寓大厦生产或生活中所使用的循环水，在完成一个阶段工作后水体中所含有的前期能量，除管路等水阻小部分损失以外，剩余的大部分随回水放空失压而被排掉，这是一个极大的浪费。目前没有任何技术装置回收这部分能量并加以利用，给国民经济造成极大的损失和浪费。

实用新型内容

针对上述存在的问题，本实用新型提供一种用于工业循环水和给水的余能回收利用装置，它是利用水力发电的原理，对工矿企业、商业、民用等管道式循环水或管道式给、排水的余能进行回收利用，用于发电或输出动力。

本实用新型包括冷却水循环管路、一个或多个热交换器、附属维修和事故处理旁通管路、余能利用水轮发电机及其安装管路，冷却水循环管路包括水泵、上水管及回水管，上水管管路上串接有一个或多个热交换器，末个热交换器分别与余能利用水轮发电机安装管路及附属维修和事故处理旁通管路连通，余能利用水轮发电机两端分别安装有截止阀，附属维修和事故处理旁通管路上也安装有截止阀；冷却水循环管路中的水泵连接水源，余能利用水轮发电机通过同期及并网设备控制室与电网相连，余能利用水轮发电机的控制系统与DCS控制系统连接。

冷却水为闭式循环或为开式循环，当冷却水循环管路为闭式循环时，该装置的水源为泵前水池，余能利用水轮发电机的安装管路及附属维修和事故处理旁通管路合并到原冷却水循环管后与冷却塔连接，或分别与冷却塔连接，冷却塔通过回水管与泵前取水池连接，其冷却塔为一个、一组或多组。循环后的冷却水余能通过余能利用水轮发电机发电后，经冷却塔冷却，沿回水管路回到泵前取水池。

冷却水为开式循环时，其水源为来自于自然界中海洋、或地下、或江河、或湖泊、或人工挖掘的自然水储、蓄水池等自然水源地，余能利用水轮发电机的安装管路及其附属维修和事故旁通管路合并到原冷却水循环管后或分别连接到海洋、江河或湖泊或人工挖掘的自然水储、蓄水池等中，循环后的冷却水应用到余能利用水轮发电机发电后，不需冷却塔冷却直接排入上述水源中。

本实用新型的余能利用水轮发电机为混流式、轴流式、或轴伸贯流式，通过配套的水轮发电机、水轮发电机调速器、发电装置，发电设备的自动控制系统，DCS控制系统，过流、过压、稳频、失速保护等控制装置，装置调解机构，计量仪器仪表，余能利用水轮发电机的安装管路及附属维修和事故处理旁通管路系统等进行整个装置的控制。本实用新型可用于工矿企业、商业、民用等管道式循环水或管道式给、排水的余能回收利用装置系统。其管道式水系统是由水泵等动力源提供水在管道内的流动力；用水种类包括：海洋、地下、江河、湖泊、雨水等自然水、经处理的自然水，自来水、经处理自来水、工业或商业、民用排放尾水等。管路水的应用目的：工业过程和商业、民用中热交换(如中央空调)，工业生产和商业、民用的原料供水、排放的尾水、废水、污水等。

本实用新型是利用水力发电的原理，水力发电是利用江河水流落差形成的能量推动水轮发电机运转发电。为此，必须在有充足水源的江河上筑坝拦水修建水库并安装水轮发电机。从勘测选址、项目论证到最后实施，可谓工程浩大，费时几年，花费巨资才能完成装机发电。而且拦河筑坝也会不同程度的对当地的生态和环境造成影响。另外现在可利用发电的江河水资源越来越少。但是在工业生产和商业以及人们的生活中，无数的循环水系统好比是自然界中条条河溪，而其中蕴存的能量远远大于同水量的自然江河！提取这些大大小小无数人造江河中的能量，在这无数大大小人造江河上安装相应的小发电站，是利用水力发电的原理，首先将江河水能资源发电的成熟经验及其发电成套设备应用到本实用新型中，达到节能和余能回收利用，主要用于发电或输出动力。

本实用新型的工作原理：工业用循环式冷却用水或开放式冷却水，根据不同生产工艺对被冷却系统各部位要求，冷却水被提供了必要的扬程，以保证在到达冷却部位时设计要求的流速和流量，将被冷却部位一定的热量带走，以使被冷却系统始终保持在要求的温度范围内工作，满足生产工艺的要求。达到冷却目的的冷却水，经由一段压力管道流入冷却塔进行散热冷却或直接排放于自然场所，回水进入水池，再开始下一个冷却循环。根据能量守恒定律，具有一定扬程的冷却水完成冷却的作用后，除管路等水阻以外，其能量损失不多，尚存有相当可观的前期能量。剩余的大部分随回水放空失压而被排掉。本实用新型利用管路中循环水仍然带压的回水驱动余能利用装置的水轮发电机发电，余能利用水轮发电机发出的电能输送到电网，将目前完全被排放掉的绝大部分余能加以回收。

本实用新型的有益效果：将工业循环水中被排空放掉的余能回收出来，实现了余能利用。该装置所占用系统资源极少，对流量和压力要求不高，而其对余能的回收率可达85-96％。所回收的能量可达循环水动力源功率的30％以上。适于在余量小的循环水系统中使用。使用安全系数大，可随时按生产系统的要求进行调节，在不同的外部环境中，确保生产产能最大化的前提下，实现最佳的节能效益。安装及运行对循环水系统的主要设备没有大的改变。施工简单，只需在冷却塔上水管路一段管道加装简单的旁路并安装余能利用水轮发电机即可。使用维护简单，可实现无人值守操作，仅需定期对系统加注轴承润滑剂进行维护。故障或大修时仅需打开附属维修和事故处理旁通管路的阀门，同时关闭水轮发电机所在管路的阀门，使循环水仍可正常流通运行，对生产过程不产生任何影响。本实用新型所采用的设备技术成熟，安装简单，不需拦河筑坝，土建很少，投资省，回收快；一般项目仅需三到六个月即可投产发电，发电过程不需任何燃料和原料，无流动成本，不造成任何环境污染。投资回收期两年左右。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图，

图2是本实用新型实施例2的结构示意图，

图3是图1、图2中的余能利用水轮发电机及其安装管路和附属维修和事故处理旁通管路结构示意图；

图中1.水源，2.水泵组，3.上水管，4.热交换器，5.余能利用水轮发电机，6.冷却塔，7.回水管，8.同期及并网设备控制室，9.电网，10.DCS控制系统，11.附属维修和事故处理旁通管路，12.余能利用水轮发电机的安装管路，13.第一截止阀，14.第二截止阀，15.第三截止阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述：

实施例1：某电厂循环水的余能回收利用装置：如图1所示，冷却水为闭式循环，其结构包括冷却水循环管路、一组或多组热交换器4、附属维修和事故处理旁通管路11，余能利用水轮发电机5及其安装管路12、冷却塔6，冷却水循环管路包括水泵组2、上水管3和回水管7，本例的余能利用水轮发电机5为轴流式水轮发电机，三个热交换器4均为管式冷凝器，冷却塔6为双曲线塔，水源1为泵前取水池，上水管3通过三个串接的热交换器4分别与余能利用水轮发电机的安装管路12、附属维修和事故处理旁通管路11连接，余能利用水轮发电机的安装管路12和附属维修和事故处理旁通管路11合并到原冷却水循环管后与冷却塔6连接，余能利用水轮发电机5安装于余能利用水轮发电机安装管路12上，其两端分别安装有第一截止阀13和第二截止阀14，在附属维修和事故处理旁通管路11上安装有第三截止阀15，第一截止阀13和第二截止阀14为手动蝶阀，第三截止阀15为电动蝶阀，如图3所示；其上水管2另一端连接泵前取水池，余能利用水轮发电机5通过同期及并网设备控制室8分别与电网9和DCS控制系统10连接。循环后的冷却水通过余能利用水轮发电机5发电后，经冷却塔冷却，沿回水管路回到泵前取水池。

安装在上水管上的水泵，用于提供水在循环管路中的循环动力，根据用户需要选用，可为多台，也可为一台。本例的水头Hr：24m，循环水泵4台，三用一备，其额定功率：710KW，流量：5800t/h；实地测得循环水上塔后仍有7m扬程的余量，装机容量320KW～350KW。

本例的余能利用水轮发电机通过配套的水轮发电机、水轮发电机调速器、发电装置，发电设备的自动控制系统，DCS控制系统，过流、过压、稳频、失速保护等控制装置，装置调解机构，计量仪器仪表，余能利用水轮发电机的安装管路段及附属维修和事故处理旁通管路系统等进行整个装置的控制。

本实用新型安装运行：首先在循环水热交换器4和冷却塔6间的附属维修和事故处理旁通管路11旁加装余能利用水轮发电机5安装管路12，并以阀门区隔主、旁路，如图2、图3所示。循环水流经被冷却的设备系统完成冷却作用后，流入加装的安装管路12(附属维修和事故处理旁通管路11的第三截止阀15关闭)，推动水轮发电机系统做功，水轮发电机系统通过调速器调节发电，同时通过同期调频并网，完成了余能回收发电的全过程。所发电的电压可选择6000v或400v，可并厂网或接380v动力线，如图1所示。

本实用新型用于以水泵为动力源的循环水路，一般从水路中回收被“废弃”的能量可达所使用水泵功率的30％以上；其特点是：回收利用循环水中仍存的能量发电，不需要提供任何其它外力或动力，为此，也不消耗任何燃料和原料即可发电，不存在任何污染和环保问题；设备及成套装置简单，可利用现有的相关设备即可成套；设备安装施工容易，可不改动现有循环水路的任何主要设备，只需在冷却水上塔前一段管路处安装余能利用水轮发电机5安装管路12和维修或事故旁路11，余能利用水轮发电机5安装在其安装管路12上即可，占用空间小并可根据现场实际情况进行设计；运行安全，维护方便，只需定期加注轴承润化油。

实施例2：某钢厂循环水的余能回收利用装置：冷却水为开式循环，如图2所示，冷却水为开式循环，其结构包括冷却水循环管路、一个或多个热交换器4、附属维修和事故处理旁通管路11、余能利用水轮发电机5及其安装管路，冷却水循环管路包括水泵组2、上水管3和回水管7，本例的余能利用水轮发电机5为混流式，三个热交换器4均为管式冷凝器，冷却塔为机械通风冷却塔，上水管3通过三个串接的热交换器4分别与附属维修和事故处理旁通管路11、余能利用水轮发电机5的安装管路12连接，维修和事故处理管11和余能利用水轮发电机安装管路12的另一端连接到海洋、或江河、或湖泊中，余能利用水轮发电机5安装于余能利用水轮发电机安装管路12上，其两端分别安装有第一截止阀13和第二截止阀14，在附属维修和事故处理旁通管路11上安装有第三截止阀15，第一、第二、第三截止阀均为闸板阀，如图3所示；其上水管2另一端连接海洋、或江河、或湖泊等自然水源地，余能利用水轮发电机5通过同期及并网设备控制室8分别与电网9和DCS控制系统10连接。循环后的冷却水应用到余能利用水轮发电机发电后，不需冷却塔冷却直接排入水源中。

安装在上水管上的水泵，用于提供水在循环管路中的循环动力，根据用户需要选用，可为多台，也可为一台。本例中的水头Hr：50m，循环水泵采用两台，一用一备，额定功率：180KW，流量：480t/h；实地测得循环水上塔后仍有20m扬程的余量。装机容量120KW。本例的余能利用水轮发电机通过配套的水轮发电机、水轮发电机调速器、发电装置，发电设备的自动控制系统，DCS控制系统10，过流、过压、稳频、失速保护等控制装置，装置调解机构，计量仪器仪表，余能利用水轮发电机的安装管路及附属维修和事故处理旁通管路系统等进行整个装置的控制。

本例在循环水热交换器4和冷却塔6间的附属维修和事故处理旁通管路11旁加装余能利用水轮发电机安装管路12，如图2、图3所示。循环水流经被冷却的设备系统完成冷却作用后，流入加装的安装管路12(附属维修和事故处理旁通管路11的第三截止阀15关闭)，推动，余能利用水轮发电机5做功，余能利用水轮发电机5通过调速器带动发电机发电，同时通过同期调频并网，完成了余能回收发电的全过程。所发电压可选择6000v或400v，可并厂网或接380v动力线，如图1所示。

实施例3：化工厂循环水的余能回收利用装置，如图1所示，冷却水为闭式循环，其结构包括冷却水循环管路、一组或多组热交换器4、冷却水主管路12、冷却水旁路11、冷却塔6、余能利用水轮发电机5及其管路，冷却水循环管路包括水泵组2、上水管3和回水管7，本例的余能利用水轮发电机5为轴伸贯流式，三组热交换器4均为板式冷凝器，冷却塔机械通风冷却塔，水源1为泵前取水池，上水管3通过三个热交换器4分别与附属维修和事故处理旁通管路11、余能利用水轮发电机安装管路12连接，附属维修和事故处理旁通管路11和余能利用水轮发电机安装管路12分别与冷却塔6连接，余能利用水轮发电机5安装于其安装管路12上，其两端分别安装有第一截止阀13和第二截止阀14，在附属维修和事故处理旁通管路11上安装有第三截止阀15，第一、第二截止阀均为手动蝶阀，第三截止阀15为电动蝶阀，如图3所示；其上水管2另一端连接清水池1，余能利用水轮发电机5通过同期及并网设备控制室8分别与电网9和DCS控制系统10连接。循环后的冷却水余能通过余能利用水轮发电机5发电后，经冷却塔6冷却，沿回水管7路回到泵前取水池。

安装在上水管上的水泵，用于提供水在循环管路中的循环动力，根据用户需要选用，可为多台，也可为一台。两座冷却塔。本例的水头Hr：20m，循环水泵4台，两用一备，其额定功率：45KW，流量300t/h；实地测得循环水上塔后仍有10m扬程的余量，装机容量100KW。

本例的余能利用水轮发电机通过配套的水轮发电机、水轮发电机调速器、发电装置，发电设备的自动控制系统，DCS控制系统10，过流、过压、稳频、失速保护等控制装置，装置调解机构，计量仪器仪表，余能利用水轮发电机的安装管路及附属维修和事故处理旁通管路系统等进行整个装置的控制。

本实用新型安装运行：首先在循环水热交换器4和冷却塔6间的附属维修和事故处理旁通管路11旁加装余能利用水轮发电机安装管路12，并以阀门区隔主、旁路，如图2、图3所示。循环水流经被冷却的设备系统完成冷却作用后，流入加装的安装管路12(附属维修和事故处理旁通管路的第三截止阀15关闭)，推动余能利用水轮机系统做功，余能利用水轮机系统通过调速器带动发电机发电，同时通过同期调频并网，完成了余能回收发电的全过程。所发电压可选择6000v或400v，可并厂网或接380v动力线，如图1所示。

Claims (4)

1.一种用于工业循环水和给水的余能回收利用装置，其特征在于包括冷却水循环管路、一个或多个热交换器、维修和事故处理管路、余能利用水轮发电机及其安装管路，冷却水循环管路包括水泵、上水管及回水管，上水管管路上串接有一个或多个热交换器，末个热交换器分别与余能利用水轮发电机安装管路及附属维修和事故处理旁通管路连通，余能利用水轮发电机两端分别安装有截止阀，维修和事故处理管路上也安装有截止阀；冷却水循环管路中的水泵连接水源，余能利用水轮发电机通过同期及并网设备控制室与电网相连，余能利用水轮发电机的控制系统与DCS控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于工业循环水的余能回收利用装置，其特征在于所述的冷却水循环管路为闭式循环或为开式循环，当冷却水循环管路为闭式循环时，该装置的水源为泵前水池，余能利用水轮发电机的安装管路及附属维修和事故处理旁通管路连通合并后直接与冷却塔连接，或分别与冷却塔连接，冷却塔通过回水管与泵前取水池连接，其冷却塔为一个或多个。

3.根据权利要求1所述的一种用于工业循环水的余能回收利用装置，其特征在于所述的冷却水为开式循环时，其水源为取自于自然界中海洋、或江河、或地下、或湖泊、或人工挖掘的自然水储、蓄水池，余能利用水轮发电机的安装管路及附属维修和事故处理旁通管路连通合并到原冷却水循环管后直接或分别连接到海洋、江河或湖泊或人工挖掘的自然水储、蓄水池中。

4.根据权利要求1所述的一种用于工业循环水的余能回收利用装置，其特征在于所述的余能利用水轮发电机为混流式、轴流式、或轴伸贯流式。

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