CN101435089A - 一种电解槽低温烟气余热利用的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电解槽低温烟气余热利用的系统和方法，该系统主要包括：供热系统、制冷系统、收尘装置及排烟装置，利用能量梯级利用、低温余热回收和换热器从低品位烟气中分级吸取热量，用于制冷、供暖及工艺过程用热。所述方法主要包括：所述电解槽低温烟气的余热通过换热器时，由换热器吸收烟气中的热量，并将所吸收的热量转换为液体或蒸汽后，再进行利用，并通过收尘装置对放热降温后的烟气进行收尘，然后将收尘后的烟气通过排烟装置进行排空。本发明解决了电解槽低温烟气余热的利用问题，实现冷热连供，能提高电解槽收尘系统的效率，节能、降耗、减排，能扩大余热利用的途径，降低企业生产成本，有显著的经济、环保和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解槽低温烟气余热利用的系统和方法，尤其涉及一种应用低温余热回收技术，并通过换热器和热泵吸收烟气余热以提供可利用冷量和热量的电解槽低温烟气余热利用的系统和方法。
背景技术
目前，铝工业中的电解槽在生产过程中产生大量的烟气，同时电解槽操作方式引起烟气系统的密封性不好，漏风系统大且不稳定。因此，电解烟气具有一些显著特点：粉尘含量高且可继续作为原料利用；流量大且波动大；温度低且变化范围大；低品位余热总量大。现有工艺将电解槽产生的烟气直接送入电除尘器，经过收尘后排空，收集的粉尘作为原料返回，工艺生产中没有对此低品位烟气的余热资源加以利用。其次，铝厂型材加工时，氧化槽和电泳槽主要需要冷量来降低槽体的温度，而热纯水洗槽需要用热来克服槽体散热、清洗型材热损、补充水加热三方面的热量需求，以维持槽体温度恒定在80℃。现有工艺系统主要采用冷水机组制冷、燃油锅炉供热，全都利用高品位电能、柴油获得，浪费严重。
发明内容
为解决上述中存在的问题与缺陷，本发明提供了一种电解槽低温烟气余热利用的系统和方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明所涉及的一种电解槽低温烟气余热利用的系统，该系统主要包括供热系统、制冷系统、收尘装置及排烟装置，所述制冷系统主要包括换热器(3)、热泵机组(4)与冷用户(5)，且所述热泵机组4的一端连接于换热器(3)，另一端连接于冷用户(5)，热泵机组(4)根据吸收的换热器(3)中液体的热能制取冷量，并将其制取的冷量传输给冷用户(5)；所述供热系统主要包括换热器(1)与热用户(2)，且所述换热器(1)与热用户(2)之间互相连接，并将吸收烟气的余热进行转换后输送到热用户(2)；所述换热器(1)和(3)还通过收尘装置(6)连接于排烟装置(7)，所述换热器(1)的两端还连接有旁路烟道(11)，并且在该旁路烟道(11)上设置有烟道调门(10)。
该系统包括供热系统或制冷系统、收尘装置及排烟装置，所述供热系统或制冷系统通过收尘装置连接于排烟装置。
所述热泵机组(4)为热水或蒸汽驱动型溴化锂吸收式热泵机组。所述换热器包括一台(1)或(3)、两台(1)和(3)或两台以上，其中，两台或两台以上的换热器采用串联或并联的方式连接。所述两台换热器(1)和(3)或两台以上的换热器采用相同或不同的换热器。所述两台(1)和(3)或两台以上不同换热器的位置关系根据热源的品位进行确定。
本发明还包括一种电解槽低温烟气余热利用的方法，该方法主要包括：
将第一换热器吸收的电解槽低温烟气余热产生的热量转换成热液体，并将该热液体输送给热用户；
由第二换热器接收第一换热器出口输出的烟气，并将所吸收到的烟气的余热转化为液体的热能；
通过液体的热能驱动吸收式热泵机组，并由该热泵机组制取冷量；
将制取的冷量输送到冷用户；
通过收尘装置对放热降温后的烟气进行收尘，并将收尘后的烟气通过排烟装置进行排空。
所述电解槽低温烟气的余热通过第一或第二换热器时，由第一或第二换热器吸收烟气中的热量，并将所吸收的热量转换为液体或蒸汽后，再进行利用。所述连接于热用户的第一或第二换热器中的热流体与热用户之间采用开式或闭式的循环。所述第一换热器与第二换热器采用相同或不同的换热器，并且所述两换热器之间通过并联或串联的方式连接。
本发明提供的技术方案的优点有：
通过回收利用电解槽的低品位余热，既不影响电解槽主工艺的生产，也提高了收尘器的工作效率，同时将回收的余热资源给以充分利用，既提供冷量，又提供热量，不仅满足生产、生活需求，满足冷用户和热用户的两种不同需求而且节省了能量、减少了烟气的排放并降低了设备的成本。
附图说明
图1是本发明第一实施例原理结构图；
图2是本发明第二实施例原理结构图；
图3是本发明第三实施例原理结构图；
图4是本发明第四实施例原理结构图；
图5是本发明的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述：
本实施例提供了一种电解槽低温烟气余热利用的系统，如图1所示，该系统主要包括供热系统、制冷系统、收尘装置及排烟装置；其中，制冷系统主要包括换热器1和3、热泵机组4与冷用户5，且所述热泵机组4的一端连接于换热器3，另一端连接于冷用户5，热泵机组4根据吸收的换热器中液体的热能制取冷量，并将其制取的冷量传输给冷用户5；供热系统主要包括换热器1与热用户2，且所述换热器1与热用户2之间互相连接，并将吸收烟气的余热进行转换后输送到热用户2；所述换热器3还通过收尘装置6连接于排烟装置7，且在换热器的两端还连接有旁路烟道11，并且在该旁路烟道上设置有烟道调门10(此旁路烟道也可以不设置)。
系统运行时打开烟道调门8和9，关闭烟道调门10，换热器1吸收烟气的余热，将热量转换成热液体，然后直接供应热用户2；换热器1出口的烟气进入换热器3，吸收烟气的余热并转化为液体的热能，然后使用热的液体去驱动吸收式热泵机组4制取冷量，然后将制取的冷量输送给冷用户5；放热降温后的烟气进入收尘装置6中进行收尘，然后进入排烟装置7排空。在余热回收装置中出现故障或需要检修时，首先关闭烟道调门8和9，打开烟道调门10烟气从旁路烟道11进入收尘装置6收尘，然后进入排烟装置7排空。其中，换热器中的热流体与热用户之间可以是开式或者闭式的循环；所述热泵机组为热水或蒸汽驱动型溴化锂吸收式热泵机组。
所述电解槽低温烟气余热利用的系统中可以同时包括供热系统与制冷系统，但也可以只包括供热系统或制冷系统；在供热系统和制冷系统中都包括换热器，该换热器可以是两台相同的换热器，也可以是两台不相同的换热器，如，管式换热器(列管换热器、热管换热器、套管换热器、蛇管式换热器等)与板式换热器(夹套式换热器、螺旋板式换热器、平板式换热器等)，如果其中一个换热器是热管式换热器，则另一个可以是热管式换热器或列管式换热器，也可以是其它类型的换热器；如果系统中包含两台或两台不同的换热器时，则两台或两台不同的换热器采用并联或串联方式进行连接，且不同换热器的位置是根据热源的品位及生活中实际的需要来确定的。
如图2所示，电解槽低温烟气余热利用的系统中将图1中的热用户2改变为换热器14，并且在换热器的另一端连接有热用户12与热用户13，其中换热器1与换热器14中的流体采用闭式循环，换热器14对接收到的换热器1中的流体进行加热，并把加热后的流体输送给热用户12与热用户13，热用户12与热用户13之间的流体可以是开式、闭式或两者的混合循环方式。其中，换热器1也可以直接与热用户12相连接(如图3所示)，而不用换热器14，这样不仅减少了设备的成本，而且简化了系统。
如图4所示，电解槽低温烟气余热利用的系统将图2中的换热器1和换热器3改变为一个换热15，电解槽烟气直接进入该换热器15中，换热器15吸收烟气中的余热并将吸收的部分余热转化为液体的热能输送到热泵机组4，部分烟气余热输送到换热器14，并在换热器15中转化为液体的热能输送到热用户12与热用户13中。由原来的两个换热器改变为一个换热器既降低了设备的成本也简化了系统。
本实施例提供了一种电解槽低温烟气余热利用的方法，如图5所示，该方法主要包括以下步骤：
步骤10 将第一换热器吸收的电解槽低温烟气余热产生的热量转换成热液体，并将该热液体输送给热用户。
步骤20 由第二换热器接收第一换热器出口输出的烟气，并将所吸收到的烟气的余热转化为液体的热能。
步骤30 通过液体的热能驱动吸收式热泵机组，并由该热泵机组制取冷量。
步骤40 将制取的冷量输送到冷用户。
步骤50 通过收尘装置对放热降温后的烟气进行收尘，并将收尘后的烟气通过排烟装置进行排空。
所述电解槽低温烟气的余热通过换热器时，由换热器吸收烟气中的热量，并将所吸收的热量转换为液体或蒸汽后，再进行利用；所述连接于热用户的换热器中的热流体与热用户之间采用开式或闭式的循环。
所述换热器可以包括一台，也可以包两台或两台以上，如果包括两台或两台以上时，所述的两台或两台以上的换热器可以是相同的换热器也可以是不同的换热器(即上述第一换热器与第二换热器可以是相同的也可以是不相同的)；所述两台或两台以上的换热器之间通过并联或串联的方式连接。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1、一种电解槽低温烟气余热利用的系统，其特征在于，该系统主要包括供热系统、制冷系统、收尘装置及排烟装置，
制冷系统主要包括换热器(3)、热泵机组(4)与冷用户(5)，且所述热泵机组(4)的一端连接于换热器(3)，另一端连接于冷用户(5)，热泵机组(4)根据吸收的换热器(3)中液体的热能制取冷量，并将其制取的冷量传输给冷用户(5)；
供热系统主要包括换热器(1)与热用户(2)，且所述换热器(1)与热用户(2)之间互相连接，并将吸收烟气的余热进行转换后输送到热用户(2)；
所述换热器(1)和(3)还通过收尘装置(6)连接于排烟装置(7)，所述换热器(1)的两端还连接有旁路烟道(11)，并且在该旁路烟道(11)上设置有烟道调门(10)。
2、一种电解槽低温烟气余热利用的系统，其特征在于，该系统包括供热系统或制冷系统、收尘装置及排烟装置，所述供热系统或制冷系统通过收尘装置连接于排烟装置。
3、根据权利要求1所述的电解槽低温烟气余热利用的系统，其特征在于，所述热泵机组(4)为热水或蒸汽驱动型溴化锂吸收式热泵机组。
4、根据权利要求1所述的电解槽低温烟气余热利用的系统，其特征在于，所述换热器包括一台(1)或(3)、两台(1)和(3)或两台以上，其中，两台或两台以上的换热器采用串联或并联的方式连接。
5、根据权利要求4所述的电解槽低温烟气余热利用的系统，其特征在于，所述两台换热器(1)和(3)或两台以上的换热器采用相同或不同的换热器。
6、根据权利要求4或5所述的电解槽低温烟气余热利用的系统，其特征在于，所述两台(1)和(3)或两台以上不同换热器的位置关系根据热源的品位进行确定。
7、一种电解槽低温烟气余热利用的方法，其特征在于，该方法主要包括：
将第一换热器吸收的电解槽低温烟气余热产生的热量转换成热液体，并将该热液体输送给热用户；
由第二换热器接收第一换热器出口输出的烟气，并将所吸收到的烟气的余热转化为液体的热能；
通过液体的热能驱动吸收式热泵机组，并由该热泵机组制取冷量；
将制取的冷量输送到冷用户；
通过收尘装置对放热降温后的烟气进行收尘，并将收尘后的烟气通过排烟装置进行排空。
8、根据权利要求7所述的电解槽低温烟气余热利用的方法，其特征在于，所述电解槽低温烟气的余热通过第一或第二换热器时，由第一或第二换热器吸收烟气中的热量，并将所吸收的热量转换为液体或蒸汽后，再进行利用。
9、根据权利要求7所述的电解槽低温烟气余热利用的方法，其特征在于，所述连接于热用户的第一或第二换热器中的热流体与热用户之间采用开式或闭式的循环。
10、根据权利要求7、8或9所述的电解槽低温烟气余热利用的方法，其特征在于，所述第一换热器与第二换热器采用相同或不同的换热器，并且所述两换热器之间通过并联或串联的方式连接。
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