CN103266926A - 一种利用中低温余热废热实现冷热电多联供的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用中低温余热废热实现冷热电多联供的装置，其特征在于：该装置包括蒸汽发生器（1），汽轮机或膨胀机（2），发电机（3），热水换热器（4），溶液加热器（5），冷凝器（6），储液罐（7），工质泵（8），溶液再热器（9），溶液除湿空调机组（10）；该系统包含三个回路，热流回路，动力循环回路和溶液回路；其中，热流回路中热流先进入蒸汽发生器（1）中，之后再进入溶液再热器（9）中。本发明对中低温余热废热进行高效回收与梯级利用，综合利用效率高。

Description

一种利用中低温余热废热实现冷热电多联供的装置及方法

技术领域

本发明属于能源回收高效利用技术范围，是一种中低温余热废热等进行回收综合梯级利用的冷热电多联供方法及装置，具体涉及中低温余热废热综合利用的系统。

背景技术

目前我国能源消耗结构中，工业能耗占比达70%左右，这其中的50-65%均转化为载体不同、温度不同的余热废热等。其中中低温余热的数量庞大，在钢铁、水泥、实话、玻璃、陶瓷制糖等行业生产过程中产生了大量的低温余热，包括热水、低品位烟气和蒸汽等，这些热量数量大、品位低，基本不能被生产过程再利用。而且有些行业生产过程中需要一定品质的工艺气体，其制取过程中需要干燥装置等。而有机朗肯循环技术是一种可以有效利用中低温热源的动力循环技术，利用膨胀机或者汽轮机来将从热源中吸取的热量转化为动力，带动发电机发电。经过膨胀之后的工质通常直接进入冷凝器进行冷凝，然后变成液体，其中的冷凝热量直接被冷凝介质带走进行排放，这种方式对于能源在一定程度上意味着浪费。而溶液除湿空调技术要实现连续运行，需要对溶液进行再生，而且再生过程中需要一定温度的热源来驱动。鉴于该种空调技术的溶液再生温度范围比较广的特点，将膨胀后的工质的热量用于溶液的再生，实现溶液除湿空调机组的运转，提供除湿与制冷的输出，可以用于厂区的制冷和工艺气体的干燥等功能。该种技术能够实现对中低温余热废热的高效回收与梯级利用，提升节能减排的效果。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种高效利用中低温余热废热的制冷、发电、除湿、供热的装置，可以高效的回收总低温余热废热，并用于发电和实现冷热量的输出，实现冷热电联产。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用中低温余热废热实现冷热电多联供的装置，该装置包括蒸汽发生器，汽轮机或膨胀机，发电机，热水换热器，溶液加热器，冷凝器，储液罐，工质泵，溶液再热器，溶液除湿空调机组；

该系统包含三个回路，热流回路，动力循环回路和溶液回路；

其中，热流回路中热流先进入蒸汽发生器中，之后再进入溶液再热器中；

动力循环工质回路中，蒸汽发生器的工质侧出口端与汽轮机或膨胀机的进口端相连，汽轮机或膨胀机的轴端与发电机的轴端相连，汽轮机或膨胀机的出口端分别与热水换热器的进口端和溶液加热器的进口端相连，热水换热器和溶液加热器的工质出口端均分别与冷凝器的进口端相连，冷凝器的出口端与储液罐的进口端相连，储液罐的出口端与工质泵的进口端相连，工质泵的出口端与蒸汽发生器的工质侧进口端相连；

溶液回路中，溶液加热器的溶液进口端与溶液除湿空调机组的溶液出口端相连，溶液加热器的溶液出口端与溶液除湿空调机组和溶液再热器的进口端分别相连，溶液再热器的溶液出口端与溶液除湿空调机组的溶液进口端相连。

本发明还提供了一种利用中低温余热废热实现冷热电多联供的方法，该方法包括如下步骤：中低温余热或者废热中的热量在蒸汽发生器中传递给动力循环工质，使之温度上升变成蒸汽；产生的工质蒸汽进入汽轮机或膨胀机，使之对外做功带动发电机发电，输出电能；通过切换阀门，使汽轮机或膨胀机的排气进入热水换热器，实现热水的制取，用于生活热水或者采暖输出；或者使汽轮机或膨胀机的排气进入溶液加热器，再进入溶液再热器中使溶液温度升高，之后进入溶液除湿空调机组中驱动机组实现冷量的输出。

有益效果：

1.该装置对中低温余热废热进行高效回收与梯级利用，综合利用效率高；

2.结合溶液除湿空调系统，对本应该排放掉的高温段冷凝热进行回收合理利用，实现系统除湿与冷量的输出；

3.可以有效利用冷凝热及流过蒸汽发生器后的余热废热实现供热水及冬季采暖。

附图说明

图1为本发明实施例的装置与结构示意图。

其中有：蒸汽发生器1，汽轮机或膨胀机2，发电机3，热水换热器4，溶液加热器5，冷凝器6，储液罐7，工质泵8，溶液再热器9，溶液除湿空调机组10。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

本发明利用蒸汽发生器和溶液再热器或者热水再热器来实现对中低温余热废热的回收。有机朗肯动力循环中，做功工质在蒸汽发生器中吸收热量之后变成气体，推动汽轮机或者膨胀机做功，带动发电机输出电能。膨胀后的工质先经溶液加热器或者热水换热器，然后流经冷凝器被冷凝介质冷凝之后变成液态，之后流到储液罐后经工质泵加压输送到蒸汽发生器，形成完整的动力循环。在溶液除湿空调机组中，利用有机朗肯循环工质在膨胀后所带的热量来加热稀溶液，并流经溶液再热器使稀溶液温度进一步提升。被加热的稀溶液进入溶液除湿空调机组中实现再生与除湿，实现制冷量和除湿功能的输出；也可利用有机朗肯循环工质在膨胀后所带的热量来获取一定温度的热水，并进一步与余热废热等进行换热，用来提供生活热水和供热采暖。该系统通过对中低温余热废热等进行有效的回收与梯级利用，高温段用于有机朗肯循环发电，膨胀之后的工质仍带有一定量低温热量，再利用这部分热能在用于溶液除湿空调系统的溶液再生，或者直接换热产生一定的热水用于实现生活热水或者供热采暖功能。

所述冷凝器中的冷却介质可以是空气或者水，采用水时可以将冷凝水作为低温热水的热源加以利用。

该装置采用低沸点有机工质吸收中低温余热废热资源的热量并变成工质蒸汽驱动汽轮机或膨胀机带动发电机发电，输出电能。并同时在利用膨胀后的工质热量及废热等对溶液加热实现再生，并驱动溶液除湿空调系统获取一定的冷量和除湿功能；也可以直接利用热水换热器产生热水，提供热能输出用于热水供应及冬季供热采暖。

本发明提供的一种利用中低温余热废热实现冷热电多联供的装置，该装置包括蒸汽发生器1，汽轮机或膨胀机2，发电机3，热水换热器4，溶液加热器5，冷凝器6，储液罐7，工质泵8，溶液再热器9，溶液除湿空调机组10；

该系统包含三个回路，热流回路，动力循环回路和溶液回路；

其中，热流回路中热流先进入蒸汽发生器1中，之后再进入溶液再热器9中；

动力循环工质回路中，蒸汽发生器1的工质侧出口端与汽轮机或膨胀机2的进口端相连，汽轮机或膨胀机2的轴端与发电机3的轴端相连，汽轮机或膨胀机2的出口端分别与热水换热器4的进口端和溶液加热器5的进口端相连，热水换热器4和溶液加热器5的工质出口端均分别与冷凝器6的进口端相连，冷凝器6的出口端与储液罐7的进口端相连，储液罐7的出口端与工质泵8的进口端相连，工质泵8的出口端与蒸汽发生器1的工质侧进口端相连；

溶液回路中，溶液加热器5的溶液进口端与溶液除湿空调机组10的溶液出口端相连，溶液加热器5的溶液出口端与溶液除湿空调机组10和溶液再热器9的进口端分别相连，溶液再热器9的溶液出口端与溶液除湿空调机组10的溶液进口端相连。

本发明还提供了一种利用中低温余热废热实现冷热电多联供的方法，该方法包括如下步骤：中低温余热或者废热中的热量在蒸汽发生器1中传递给动力循环工质，使之温度上升变成蒸汽；产生的工质蒸汽进入汽轮机或膨胀机2，使之对外做功带动发电机3发电，输出电能；通过切换阀门，使汽轮机或膨胀机2的排气进入热水换热器4，实现热水的制取，用于生活热水或者采暖输出；或者使汽轮机或膨胀机2的排气进入溶液加热器5，再进入溶液再热器9中使溶液温度升高，之后进入溶液除湿空调机组10中驱动机组实现冷量的输出。

实施例1：如图1所示，一种利用中低温余热废热实现冷热电多联供的方法及装置，主要由蒸汽发生器1，汽轮机或膨胀机2，发电机3，热水换热器4，溶液加热器5，冷凝器6，储液罐7，工质泵8，溶液再热器9，溶液除湿空调机组10组成。所述蒸汽发生器1的工质侧出口与所述汽轮机或膨胀机2连接，所述汽轮机或膨胀机2与所述发电机3连接，所述汽轮机或膨胀机2的工质出口与所述热水换热器4或者溶液加热器5连接，所述热水换热器4或者溶液加热器5的工质侧出口与冷凝器6、储液罐7、工质泵8依次连接，最后所述工质泵8的出口与所述蒸汽发生器1的进口连接，构成一个有机朗肯动力循环。所述溶液加热器5的溶液侧出口与溶液再热器9连接之后连接至溶液除湿空调机组置10或者直接连接到溶液除湿空调机组10。所述热水换热器4的水侧出口直接与生活热水装置或供热采暖末端装置连接，或者通过管道与流过蒸汽发生器1之后的余热废热流再次进行热交换后连接到相应的装置，而进口则与生活用水供水管路或者采暖回水管路进行连接。

动力循环中，工质在蒸汽发生器1内经加热后，形成高温高压气体，进入到汽轮机或膨胀机2中进行膨胀做功，带动发电机3，然后依次流经溶液加热器5或者热水换热器4，然后流经冷凝器6被冷却成液态，之后连接到储液罐7和工质泵8，经过加压后回到蒸汽发生器1，从而形成整个动力循环。当冷凝器6以水作为冷却介质时，可以将冷凝热作为低温热水的热源加以利用。溶液除湿装置部分，稀溶液从装置出来流经溶液加热器5经加热，当除湿负荷比较大的时候还可以流经溶液再热器9由余热废热等进行进一步的加热生之后，再返回到溶液除湿空调机组中，实现除湿与制冷的输出。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (2)

1.一种利用中低温余热废热实现冷热电多联供的装置，其特征在于：该装置包括蒸汽发生器（1），汽轮机或膨胀机（2），发电机（3），热水换热器（4），溶液加热器（5），冷凝器（6），储液罐（7），工质泵（8），溶液再热器（9），溶液除湿空调机组（10）；

该系统包含三个回路，热流回路，动力循环回路和溶液回路；

其中，热流回路中热流先进入蒸汽发生器（1）中，之后再进入溶液再热器（9）中；

动力循环工质回路中，蒸汽发生器（1）的工质侧出口端与汽轮机或膨胀机（2）的进口端相连，汽轮机或膨胀机（2）的轴端与发电机（3）的轴端相连，汽轮机或膨胀机（2）的出口端分别与热水换热器（4）的进口端和溶液加热器（5）的进口端相连，热水换热器（4）和溶液加热器（5）的工质出口端均分别与冷凝器（6）的进口端相连，冷凝器（6）的出口端与储液罐(7)的进口端相连，储液罐（7）的出口端与工质泵（8）的进口端相连，工质泵（8）的出口端与蒸汽发生器（1）的工质侧进口端相连；

溶液回路中，溶液加热器（5）的溶液进口端与溶液除湿空调机组（10）的溶液出口端相连，溶液加热器（5）的溶液出口端与溶液除湿空调机组（10）和溶液再热器（9）的进口端分别相连，溶液再热器（9）的溶液出口端与溶液除湿空调机组（10）的溶液进口端相连。

2.一种如权利要求1所述的利用中低温余热废热实现冷热电多联供装置的冷热电多联供方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：中低温余热或者废热中的热量在蒸汽发生器（1）中传递给动力循环工质，使之温度上升变成蒸汽；产生的工质蒸汽进入汽轮机或膨胀机（2），使之对外做功带动发电机（3）发电，输出电能；通过切换阀门，使汽轮机或膨胀机（2）的排气进入热水换热器（4），实现热水的制取，用于生活热水或者采暖输出；或者使汽轮机或膨胀机（2）的排气进入溶液加热器（5），再进入溶液再热器（9）中使溶液温度升高，之后进入溶液除湿空调机组（10）中驱动机组实现冷量的输出。

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