CN102168849B - 一种将低品位冷凝热有效回收用于锅炉补水预热的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热回收技术领域，尤其是涉及一种制冷工程中的冷冻热回收用于锅炉补水预热，解决冷冻热直接排入大气造成污染以及冷冻热回收技术难以实际应用的问题，包括冷冻站区、锅炉区，其特征是冷冻站区设有若干台并联的热回收冷冻盐水机组，热回收冷冻盐水机组包括蒸发器，蒸发器与冷凝器连接，冷凝器热与回收器连接；锅炉区设有软水箱、若干台并列的锅炉，软水箱通过补水泵与热回收器的进水管连接；热回收器的出水管分别与若干台锅炉连接；热回收器将回收到的低品位热能作为较高品位能源的预热手段。通过预热锅炉补水，使得原本废弃的冷凝热被回收，节约了资源，保护了环境。

Description

一种将低品位冷凝热有效回收用于锅炉补水预热的系统

技术领域

本发明涉及热回收技术领域，尤其是涉及一种制冷工程中的一种将低品位冷凝热有效回收用于锅炉补水预热的系统。

背景技术

制冷机组在运行时向大气环境排放大量的冷凝热，通常冷凝热可达制冷量的 1.2～1.5 倍。大量的冷凝热直接排入大气散失掉，这些热量的散发使周围环境温度升高，造成周边环境的热污染。冷凝热回收技术简单地说，就是在制冷的同时，将产生的冷凝废热加以回收利用的一种技术。

冷凝热回收的应用由来已久，各种热回收装置也比较多，但在实际应用方面却有所不同。如专利公开号 CN101958670A一种废热回收系统，它利用温差进行发电，包括发热设备、第一导风管及一发电管道。如专利公开号为CN1046036A的一种通过液体收集和热交换装置将待输出系统的含有可回收的热量的液体与输入系统的待加热液体进行热交换然后再对经过热交换器预热的液体进行加热的液体热回收系统、特别是具有恒温功能的液体热回收系统。这种结构有一个温度控制环节，特别是含有一个用其状态为输入其内部的热量的函数的弹性薄壁容器组成的恒温阀。

目前冷凝热回收技术在实际应用方面还比较差，其原因是：

一、回收的能量品味较低，回收的热源可应用的场合较为狭窄。

螺杆式压缩机的排气温度一般为75～85℃，然后冷凝至大约40℃，因此决定了可回收的能量品味不高，制取的热水水温在50～60℃，即使在减小回收热量的情况下，可制取的热水最高水温也只有70℃。作为50～60℃的热水热源，其品味较低，只能作为卫生热水或空调热水使用。

二、冷热源的使用时间互相制约，难以发挥其应有的作用。

卫生热水和空调热水都具有天气越冷负荷越大，天气越热负荷越小的特征，这和冷冻的负荷规律刚好相反。实际使用时往往出现这样的情况，夏季卫生热水和空调热水的负荷都很小，需要的热量很小，但制冷却出现高峰负荷，大量的无法回收的冷凝废热通过冷却塔排放到空气中去了，只有少量被回收利用。而在冬季，卫生热水和空调热水会出现高峰负荷，这时制冷的负荷恰恰最小甚至为零，根本无法提供足够的冷凝废热，在最需要热水的时候却必须使用辅助热源才行。

三、系统较复杂，初期投入大，运行管理难，收效却小。

由上述两条原因，造成系统复杂等问题。如因为冬季热回收量不足的原因，需要在系统中增加辅助加热装置，以备在冬季冷凝废热缺乏时补充热量，满足冬季的卫生热水或空调热水的需求；而夏季热回收量多于实际需要的热量的原因，需要有停止从制冷系统中取热的措施，如停泵、切换进入热回收器的管路等措施。另外，生活热水和空调热水对水质的要求不一样，需要增加相应的水处理措施或二级换热装置等等。

发明内容

本发明的目的是为了解决冷冻过程中产生的冷凝热直接排入大气造成污染以及冷凝热回收技术难以实际应用的问题，提供一种将低品位冷凝热有效回收用于锅炉补水预热的系统，将回收到的低品位热能作为较高品位能源的预热手段，结构简单合理，使冷凝热量得以高效地、大量地、顺利地进入工厂的能源系统中，节能效果显著。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种将低品位冷凝热有效回收用于锅炉补水预热的系统，包括冷冻站区、锅炉区，其特征是冷冻站区设有若干台并联的热回收冷冻盐水机组，热回收冷冻盐水机组包括蒸发器，蒸发器与冷凝器连接，冷凝器热与回收器连接；锅炉区设有软水箱、若干台并列的锅炉，软水箱通过补水泵与热回收器的进水管连接；热回收器的出水管分别与若干台锅炉连接；所述的热回收器将回收到的低品位热能作为较高品位能源的预热手段。

采用在压缩机排气管与冷凝器之间加装一个热回收器的方式，获取热能。根据回收温度的不同，冷凝热的回收率也是不同的，通常可回收全部冷凝热的30～100%。

化工行业的生产中，在得到产品的过程中，需要将物料加以冷却和加热，因此在工厂设计时，可以将冷冻站和锅炉房毗邻布置，称为冷热动力中心，在冷热动力中心制取满足工艺要求的冷源和热源，再通过敷设至各生产车间的冷热管路，送至各个用冷和用热的岗位。

生产工艺中需要的冷冻量很大，在获取冷源的同时，回收冷凝热的潜力也是很大的。由于回收的冷凝热品位低无法用于生产加热用途，大多是制取出一些生活热水，供应给生活区用。而生活区离生产区的冷热动力中心距离较远，需要敷设长距离的管线，且生活区的热水用水高峰出现在下班时间，与冷冻的高峰不一致；生活热水需要的热量远远小于冷冻过程中可回收的冷凝热，绝大部分的冷凝热还是无法回收。而热回收器将回收到的低品位热能作为高品位能源的预热手段，即不是将回收到的低品位热能作为直接能源使用，按本发明的方案将这些热量作为锅炉补水的预热能源来使用，就能使这些热量顺利地进入到工厂的能源系统中，其节能效果非常显著。

作为优选，所述的热回收器获得的低品位热能是热水热源温度为40～70℃。本发明的一个主要目的是将散乱的、难以直接回收使用的低品位热源进行科学地利用，制冷工程中热源温度在设计温度范围内的热源都属于低品位热源。

作为优选，所述的较高品位能源是指锅炉区若干台锅炉中温度比热回收器输出水温高的水或高压蒸汽。如化工厂已有的燃煤蒸汽锅炉房。

作为优选，所述的补水泵设有并联的若干台。可设计温度采集和冷凝热收集控制系统，补水泵采用智能控制，以充分利用冷凝热。

作为优选，所述的冷冻站区和锅炉区毗邻布置。冷热动力中心的设计使热源及时利用，避免远距离输送造成的投入大、损耗大的缺陷。

作为优选，所述的补水泵的出水管与锅炉的进水管之间设有自动压差旁通阀门。自动压差旁通阀门在热回收型冷冻盐水机组全部或部分机组进行检修或不需要进行热回收工作时，利用阀两端的压差变化自动实现旁通阀的开度调节，既避免补水量减少，又降低管路系统阻力，节约运行能耗。

作为优选，所述的热回收器的进水管路设有电动阀门，与对应的热回收冷冻盐水机组同开同关。在热回收冷冻盐水机组使用时，能有效地回收冷凝热；在冷冻机组不使用时，避免水流经过热回收器，从而减小阻力，达到节能的目的。

本发明的有效效益是：利用本发明的冷凝热回收技术对锅炉补水进行预热，解决了冷凝热回收的能量品味不高，难以直接应用的难题；通过预热锅炉补水，使得原本废弃的冷凝热被回收，大量地、稳定地、有效地进入了工厂的能源体系中；节约了燃料，节约了资源，保护了环境。

附图说明

图1是本发明的一种系统结构示意图。

图2是本发明的一种采用热回收技术预热锅炉补水的锅炉能耗示意图。

图3是本发明的一种传统方式锅炉能耗示意图。

图中：1. 冷冻站区，11. 蒸发器，12. 冷凝器，13. 热回收器，14. 冷凝器进水，15.蒸发器进水，16.蒸发器出水，17. 冷凝器出水，18.电动阀门，2. 锅炉区，21. 软水箱，22.第一锅炉，23.第二锅炉，24. 补水泵，25. 自动压差旁通阀门。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

参见图1，本实施例设某小型化工厂，已有的燃煤蒸汽锅炉房区2规模为4吨/小时，设有2台蒸发量为2吨/小时的蒸汽锅炉第一锅炉22和第二锅炉23，供应0.5Mpa饱和蒸汽。设一套冷冻系统即冷冻站区1供车间使用，设计供冷能力为610kw，供冷温度为-5℃。补水用的软水箱21通过两台补水泵24与冷冻站区1的热回收器13的进水管连接。并在软水箱21与第一锅炉22、第二锅炉23之间设自动压差旁通阀门25。

采用两台热回收型冷冻盐水机组，每台热回收冷冻盐水机组包括一台蒸发器11，与蒸发器11关联的冷凝器12，与冷凝器12并联的热回收器13；两台热回收器13的出水管合并后与第一锅炉22、第二锅炉23连接。蒸发器11设有蒸发器进水15、蒸发器出水16，冷凝器12单独设有冷凝器14和进水冷凝器出水17，热回收器13的进水管路设有电动阀门18。

每台热回收型冷冻盐水机组在出水温度为-5℃时的制冷量为305kw，热回收量为制冷量的30%，即91.5kw。由于热回收器13的设置，锅炉补水的温升明显，虽然随季节变化和锅炉负荷变化有所差异，温升范围可以保持。

用焓值从理论上进行节能数据分析：

将15℃的水变成0.5MPa的饱和蒸汽的过程，可用一根直观的坐标来表示。图2表示采用热回收技术预热锅炉补水的锅炉能耗，图3表示传统方式锅炉能耗。

由图2、图3可见，节省的能源实际就是把水从15℃加热到55℃所需耗费的能源。水温从15℃升至55℃，焓值变化为55-15=40kcal/kg，这部分能量可由热回收的能量提供，而不需要燃料提供能量。

55℃的水变成0.6MPa的饱和蒸汽，焓值变化为658-55=608kcal/kg，这部分的能量由燃料提供。

采用本发明的热回收技术后，节能率为：40/(40+608)=6.2%。进水温度15℃是我们计算时选取的一个假定温度，当实际进水温度高于或低于15℃，会对节能率产生影响。因此在南方水温较高的地区，节能率会低一些，而在北方水温较低的地区，节能率则会更高一些。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种将低品位冷凝热有效回收用于锅炉补水预热的系统，包括冷冻站区（1）、锅炉区（2），其特征是冷冻站区（1）设有若干台并联的热回收冷冻盐水机组，热回收冷冻盐水机组包括蒸发器（11），蒸发器（11）与冷凝器（12）连接，冷凝器（12）与热回收器（13）连接；锅炉区（2）设有软水箱（21）、若干台并列的锅炉，软水箱（21）通过补水泵（24）与热回收器（13）的进水管连接，补水泵（24）的出水管与锅炉的进水管之间设有自动压差旁通阀门（25）；热回收器（13）的出水管分别与若干台锅炉连接；热回收器（13）的进水管路设有电动阀门（18）；所述的热回收器（13）将回收到的低品位热能作为较高品位能源的预热手段，热回收器（13）获得的低品位热能是热水热源温度为40～70℃。

2.根据权利要求1所述的一种将低品位冷凝热有效回收用于锅炉补水预热的系统，其特征在于所述的较高品位能源是指锅炉区（2）若干台锅炉中温度比热回收器（13）输出水温高的水或高压蒸汽。

3.根据权利要求1所述的一种将低品位冷凝热有效回收用于锅炉补水预热的系统，其特征在于所述的补水泵（24）设有并联的若干台。

4.根据权利要求1所述的一种将低品位冷凝热有效回收用于锅炉补水预热的系统，其特征在于所述的冷冻站区（1）和锅炉区（2）毗邻布置。

5.根据权利要求1或2所述的一种将低品位冷凝热有效回收用于锅炉补水预热的系统，其特征在于所述的热回收器（13）的进水管路设有电动阀门（18），与对应的热回收冷冻盐水机组同开同关。

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