CN102778080A

CN102778080A - 废余热回收利用系统

Info

Publication number: CN102778080A
Application number: CN2012100385325A
Authority: CN
Inventors: 苟仲武
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明公开了一种废余热回收利用系统。所述系统包括：废余热聚集子系统，用以储备具有废余热的水或介质；高热值能量产生子系统，用以吸收所述废余热聚集子系统储备的水或介质中的废余热，将吸收的能量累积补充后产生高热值能量；高热值能量输出子系统存储具有流动性的介质，该介质累积吸收前述高热值能量产生子系统所产生的高热值能量，并随介质输出所吸收的能量。由于将低热值的废余热水或介质，经吸取累加能量后产生含高热值能量的新介质，该新介质的可利用价值远高于原有含废余热的水或介质，值得且能进行传输、销售、再利用，从而可以实现回收低热值水或介质中的废余热，达到充分利用能源、减少对环境热排放的目的。

Description

废余热回收利用系统

技术领域

本发明涉及节能减排技术，尤其涉及一种将废余热进行回收，减少对环境的热量排放，并使其输出的含高热量的介质具有再利用价值的系统。

背景技术

在许多家庭或者企业排出的废水或者废气往往具有一定的热量，比环境温度要高一些。例如，家庭排出的洗浴后的洗澡水和混合污水、锅炉房从烟囱排出的热气体、工业企业排放的废水等、发电厂最后冷却塔排出的余热蒸汽、大多数温泉排出的热水。这些废水和废气、废汽、热水，通常所含热值并不是很高，例如在20-40℃的范围。这些含热量低的废水和废气往往数量较大，且没有再传输利用的价值，因而都直接排放掉了，即其所含热量也最终都将直接散发到外界环境。没有被充分利用，造成了能量的浪费和对环境的热排放，使地球变暖。

为了减少能量的浪费，现有技术中采用了一些方法来利用这些废余热。例如，把含有热量的废热水净化处理后来养殖只有在热水中才能生长的鱼类，在农产品生产和销售过程，通过产品的稀缺性中获得比同类普通农产品较高的收益；或者，将废水或废气中的低热值能量传导到游泳池的水中，使得游泳池的水温有所提高，节约游泳池用于加热的能源消耗。

但是由于可以直接利用废余热的场合十分有限，因此，目前回收利用低热值废余热的效率不高，回收利用率较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种废余热回收利用系统，用以回收利用废余热，提高其再利的价值，达到回收利用能量、减少对环境热排放的目的。

根据本发明的一个方面，以吸收利用废热水，采用蒸汽发电过程，最后输出电能为例，提供了一种废余热回收利用系统，包括：

废余热聚集子系统，用以储备具有废余热的水；

高热值能量产生子系统，用以吸收所述废余热聚集子系统储备的水的废余热，并在补充能量后产生高热值能量；

高热值能量输出子系统，具有流动性的介质，所述介质用以吸收所述高热值能量产生子系统所产生的高热值能量，并岁输出吸收的能量。

其中，所述废余热聚集子系统包括：温水蓄水池和换热池；

所述水蓄水池用以储备具有废余热的水；

所述换热池具有热水输入口，与所述温水蓄水池相通，用以接收温水蓄水池输出的热水，所述换热池还具有冷水输出口；以及，

所述高热值能量产生子系统包括：设置于所述高热值能量输出子系统中的冷凝器和设置于所述换热池中的蒸发器；所述高热值能量产生子系统通过蒸发器吸收所述换热池中水的热量，通过冷凝器向所述高热值能量输出子系统释放高热值能量；

所述控制单元用于控制所述热水输入口和冷水输出口的阀门，使所述换热池中的水从所述冷水输出口流出后，更换为从所述温水蓄水池流入的水。

其中，所述高热值能量产生子系统还包括：压缩机、节流阀、制冷剂循环管道；其中，所述压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器依次通过所述制冷剂循环管道相连，构成封闭的制冷剂的循环通道；

所述压缩机用于对所述制冷剂加压，使制冷剂成为高温高压的气体状态后进入所述冷凝器；

所述冷凝器具体用于冷凝液化所述制冷剂，使所述制冷剂成为液体，并将所述制冷剂释放的热量释放到所述高热值能量输出子系统中；

所述节流阀用于对从所述冷凝器流出的制冷剂进行减压，使所述制冷剂成为低温低压液体；

所述蒸发器具体用于吸收所述换热池中水的热量，蒸发气化从所述节流阀流出的制冷剂，使所述制冷剂成为气体状态。

较佳地，所述介质为水；以及，所述介质吸收所述高热值能量产生子系统所产生的高热值能量后气化为蒸汽，经由所述高热值能量输出子系统的蒸汽排出口输出。

所述系统进一步还包括：蒸汽发电机；

所述蒸汽发电机使用所述高热值能量产生子系统输出的蒸汽进行发电。

所述蒸汽排出口处设置有压力阀。

本发明实施例由于将低热值的废余热水，在经过消耗少量能量的热泵系统浓缩集中能量后产生含高热值能量的新载体，而高热值能量的可利用性远高于低热值的能量原有载体，从而可以充分利用回收低热值的废余热，提高废余热的再利用性和经济性，达到更进一步节约能源、减少对环境热排放的目的。

附图说明

图1为本发明实施例的废余热回收利用系统框图；

图2为本发明实施例的废余热回收利用系统内部结构示意图。

具体实施方式

本发明的主要思路为消耗少部分能量，将含低热值的废余热转换为用途更为广泛、可利用性更强的含高热值能量新介质，从而达到更好地、更为有效地回收利用能量、减少对环境的热排放。下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。

参见图1所示的废余热回收利用系统，包括：废余热聚集子系统101、高热值能量产生子系统102、高热值能量输出子系统103。

废余热聚集子系统101用以储备具有废余热的水。

高热值能量产生子系统102用以吸收废余热聚集子系统101储备的水的废余热，并在补充一定能量后产生高热值能量。

高热值能量输出子系统103将高热值能量产生子系统102所产生的高热值能量进行输出，以便于再次利用。具体地，高热值能量输出子系统103中具有流动性的介质，所述介质用以吸收高热值能量产生子系统102所产生的高热值能量，并向外输出吸收的能量。由于高热值能量具有普遍应用性，例如可以用来发电、加热等作用，从而使得废余热具有了较高的再利用性。

具体地，如图2所示，废余热聚集子系统101可以包括温水蓄水池201、换热池202。

温水蓄水池201用以储备具有废余热的水。例如，温水蓄水池201中的热水可以是回收的热的生活用水，如洗澡后的水；另外，抽油烟机输出的热气也可以通过管道排放到温水蓄水池201的水中，回收利用餐厨余热；或者，温水蓄水池201中的热水可以是企业排放的具有废余热的工业废水；再或者，在工业企业烟囱上方安装了喷淋头，当废气从烟囱排出时，打开喷淋头喷出冷水，废气经由喷淋头喷出的冷水后，冷水吸收了废气中的热量变成温水或热水流到温水蓄水池201中成为储备的水；再或者，温水蓄水池201中储备的水可以是从地下采集的含热量比较低的温泉或地热水；再或者，温水蓄水池201中储备的水可以是工业企业冷却环节中排出的具有低热值的废水、废液，或者吸收了排放的废气中的热量的低热值水。一般来说，温水蓄水池201中储备的具有废余热的水温度不会太高，往往低于60℃。

换热池202具有热水输入口，通过管道与温水蓄水池201相通，用以接收温水蓄水池201输出的热水；换热池202还具有一个或多个冷水输出口，用以向外输出冷水。在换热池202的热水输入口以及冷水输出口均设置有阀门，控制水流的流出或流进。控制水流从温水蓄水池201流到换热池202的方式可以是利用势差，让位于高处的温水蓄水池201中的水流到换热池202中；也可以是利用水泵将水从温水蓄水池201抽取到换热池202中。

高热值能量产生子系统102包括：冷凝器211、压缩机212、蒸发器213、制冷剂循环管道214、节流阀215、控制单元(图中未标)。其中，冷凝器211设置于高热值能量输出子系统103中；蒸发器213设置于换热池202中。

压缩机212、蒸发器213、节流阀215、冷凝器211通过制冷剂循环管道214依次相连，构成封闭的制冷剂的循环通道。制冷剂在循环通道中的流动方向为：从压缩机212向冷凝器211的方向流动。

制冷剂被压缩机212加压，成为高温高压的气体状态后，进入冷凝器211。冷凝器211冷凝液化制冷剂，使制冷剂成为液体，制冷剂在由气态变为液态的过程中放热，冷凝器211将制冷剂释放的热量释放到高热值能量输出子系统103中，从而使高热值能量输出子系统103中的介质的温度升高。高热值能量输出子系统103中的介质可以是具有流动性的介质，例如，空气、水、或者油，或者水化蒸汽。这些介质吸收了冷凝器211释放的热量后，并将能量输出，使得从蒸发器吸收的废余热得以再次利用。例如，高热值能量输出子系统103输出高温水、或者高温油，或者高温蒸汽等，输出的介质中蕴含高热值能量，以供外界利用这些能量。

液体制冷剂从冷凝器211流出后进入节流阀215，经节流阀215减压，变为低温低压液体后，进入蒸发器213。蒸发器213吸取换热池202中水的热量，蒸发气化制冷剂，使所述制冷剂成为气体状态。气态的制冷剂通过制冷剂循环管道又回流到压缩机212，压缩机212再次进行压缩，重复上述的操作。

由于换热池202接收从温水蓄水池201输出的热水，具有一定热值，例如换热池202中的水达到30℃以上，那么，蒸发器213吸收了废余热的热量，并通过压缩机作功，即补充一定的能量后，从而在冷凝器211产生了高热值的能量，比如使得冷凝器211的温度达到100℃以上，也就使得高热值能量输出子系统103中的介质温度达到100℃以上。这些介质吸收了冷凝器211释放的热量后，并将能量输出，使得从蒸发器吸收的废余热得以再次利用。

随着蒸发器213不断吸收换热池202中水的热量，换热池202中的水的温度越来越低。控制单元用以控制换热池202的热水输入口和冷水输出口的阀门，使换热池202中变冷的水从冷水输出口流出后，更换为从温水蓄水池201流入的水。

具体地，在换热池202中可以设置有温度传感器，用于检测换热池202中水的温度。随着蒸发器213不断吸取换热池202中水的热量，使得换热池202中水的温度越来越低。若阀门控制单元判断出从温度传感器接收的温度值低于设定阈值，则控制单元控制换热池202的冷水输出口的阀门开启，换热池202中的冷水经由冷水输出口流出。流出的冷水既可以直接排到下水道，也可以再次利用为冲厕所等用水。设定阈值可以根据实际情况确定，例如，设定阈值为10℃，或者设定阈值为16℃。

控制单元控制换热池202的冷水输出口的阀门开启后，经过设定的时间段A，控制冷水输出口的阀门关闭。时间段A可以根据实际情况设定，例如设定时间段A为半分钟。

控制单元在控制冷水输出口的阀门关闭后，控制热水输入口的阀门开启。温水蓄水池201中的热水通过热水输入口流进换热池202。控制单元在控制热水输入口的阀门开启后，经过设定的时间段B，控制热水输入口的阀门关闭。时间段B可以根据实际情况设定，例如设定时间段B为半分钟。当然，也可以通过其它方法来控制热水输入口的阀门关闭：当控制单元根据水位检测传感器检测的水位，确定检测的水位超过设定的水位位置，则控制热水输入口的阀门关闭。

高热值能量输出子系统103中一种具体的介质可以是水，当水吸收了冷凝器释放的高热量后，气化为蒸汽。而具有高热值的蒸汽具有广泛的用途，可以适用于多种场合。高热值能量输出子系统103中还可以包括水补充装置。水补充装置用以检测高热值能量输出子系统103中的水量，当水量低于设定值时，通过高热值能量输出子系统103的水输入口向高热值能量输出子系统103进行水补充。如何向高热值能量输出子系统103进行水补充为本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。

进一步，废余热回收利用系统中还可以包括：蒸汽发电机104。

高热值能量输出子系统103中的水吸收了冷凝器释放的高热量，气化为蒸汽后，经由高热值能量输出子系统103的蒸汽排出口输出，从高热值能量输出子系统103排出的蒸汽推动蒸汽发电机104的蒸汽轮机叶片，使得蒸汽发电机104输出电能。较优地，在蒸汽排出口处还可以设置压力阀，使得从蒸汽排出口排出的蒸汽具有一定压力，提高发电效率。

众所周知，电能为一种更为便利和广泛使用的能源，从而进一步提高了废余热的再利用性。事实上，高热值能量产生子系统102的压缩机虽然要消耗掉一部分电能，但是，由于利用吸收了废余热聚集子系统101中的废余热，使得蒸汽发电机104输出电能要高于压缩机所消耗的电能。由此看出，通过本发明实施例的技术方案，使得废余热提升热值后，可以得到充分利用，达到进一步节约能源的目的。

本发明实施例由于将低热值的废余热，在补充一定能量后产生高热值能量，而高热值能量的可利用性远高于低热值的能量，从而可以充分利用回收将低热值的废余热，提高废余热的再利用性，达到更进一步节约能源的目的。如输出蒸汽，可以用蒸汽用于直接可以利用蒸汽的场合，如食品加工等；如输出热水，则可以用于生活、取暖等。也就是说，在回收利用某种载体中的废余热后，并将其中热量浓缩集中传递给新的载体介质，新载体所含高热值能量，从而大大提高废余热的再利用的可能性和经济性性，达到节约能源浪费，同时大大减少对环境的热排放的目的。

进一步，本发明实施例还通过蒸汽发电机将高热值能量转换为电能，电能是更为便利和广泛使用的能源，从而进一步提高了废余热的再利用性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种废余热回收利用系统，包括：

废余热聚集子系统，用以储存或暂时储存含有废余热的水或其它介质；

高热值能量产生子系统，用以吸收所述废余热聚集子系统储备的水的废余热，并在累积补充能量后产生高热值能量；

高热值能量输出子系统储存具有流动性的介质，所述介质用以吸收高热值能量产生子系统所产生的高热值能量，并随介质输出其吸收的能量。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述废余热聚集子系统包括：温水蓄水池和换热池；

所述水蓄水池用以储备具有废余热的水；

所述换热池具有热水输入口，与所述温水蓄水池相通，用以接收温水蓄水池输出的热水，所述换热池还具有冷水输出口；

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述高热值能量产生子系统还包括：压缩机、节流阀、制冷剂循环管道；其中，所述压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器依次通过所述制冷剂循环管道相连，构成封闭的制冷剂的循环通道；

所述冷凝器具体用冷凝液化所述制冷剂，使所述制冷剂成为液体，并将所述制冷剂释放的热量释放到所述高热值能量输出子系统中；

所述蒸发器具体用吸收所述换热池中水的热量，蒸发气化从所述节流阀流出的制冷剂，使所述制冷剂成为气体状态。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述介质为水；以及，所述介质吸收所述高热值能量产生子系统所产生的高热值能量后气化为蒸汽，经由所述高热值能量输出子系统的蒸汽排出口输出。

或如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述介质为水或其它气体、液体、油；以及，所述介质吸收所述高热值能量产生子系统所产生的高热值能量后成为高温介质，经由所述高热值能量输出子系统的排出口输出。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括：蒸汽发电机；

或对含有高热值的输出介质直接传输应用。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述蒸汽排出口处设置有压力阀。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述高热值能量输出子系统包括：水补充装置；

所述水补充装置用以检测所述高热值能量输出子系统中的水量，当水量低于设定值时，通过所述高热值能量输出子系统的水输入口向高热值能量输出子系统进行水补充。

8.如权利要求1-7所述的系统，其特征在于，所述介质为空气或者油。

9.如权利要求2-7所述的系统，其特征在于，置于所述换热池中的温度传感器，用于检测所述换热池中水的温度；以及，

所述控制单元具体用于若确认所述温度传感器检测的温度小于设定值，则：控制所述热水输入口和冷水输出口的阀门，使所述换热池中的水从所述冷水输出口流出后，更换为从所述温水蓄水池流入的水。

10.如权利要求2-7所述的系统，其特征在于，所述温水蓄水池中储备的水为回收的热的生活用水；

或者，当废气从烟囱排出时，经由喷淋头喷出的冷水，所述冷水吸收了废气中的热量后变成温水或热水，所述温水或热水成为所述废余热聚集子系统中储备的水；

或者，所述废余热聚集子系统中储备的水为从地下采集的温泉或地热水；

或者，所述废余热聚集子系统中储备的水为工业企业冷却环节中排出的具有低热值的废水、废液。