CN102797522A - 一种实现冷电/热电联产的中低温余热回收系统 - Google Patents

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Abstract

一种实现冷电/热电联产的中低温余热回收系统，包括蒸气发生器以及与其相连通的气液分离器，气液分离器的气体出与安装有用电负载或者外接发电机的膨胀机相连，膨胀机的出口与切换控制阀的入口相连通，该切换控制阀的一个出口经管路与换热器相连通，另一出口经管路依次与冷凝器、蒸发器相连通，换热器与蒸发器的出口经管路与吸热器相连，吸热器的出口经循环泵、加热器与蒸气发生器相连通。本发明设置了切换控制阀，可根据用户对温度需求，直接供热或将工质导入制冷流路提供冷量。达到了冷电/热电联产的作用，实现中低温余热的有效利用。

Description

一种实现冷电/热电联产的中低温余热回收系统
技术领域
本发明属于余热回收领域，具体涉及一种实现冷电/热电联产的中低温（80℃~250℃）余热回收系统。
背景技术
工业过程中广泛存在的各种形式的废热资源，大多为低温热源（低于250℃）没有得到有效地利用。余热的直接排放不仅寻造成严重的环境热污染，同时也造成能量的浪费，是造成能源利用偏低的主要原因。传统的对工业余热的回收广泛采用有机朗肯循环系统和卡琳娜循环系统，但是，传统的余热回收循环只能回收动力或者电能，不能实现冷电/热电联产，难以满足用户多方面的能源需求，专利《吸收式冷功联供循环系统和吸收式冷功联供方法》针对低温余热利用问题提出了一种吸收式冷功联供系统，但由于氨水混合物自身特性导致在室温下该系统冷凝器中高浓度氨水溶液冷凝压力较高，膨胀机出口背压较高，工质膨胀做功后仍携带大量的热能，这部分热能通过冷凝器排放到环境中，没有得到充分利用。另外，将第一级气液分离器分离出的液态工质返回到蒸气发生器中并不合理，这进一步稀释了回到蒸气发生器的工质，增加了发生过程的热负荷。
因此需要一种新型余热利用系统解决上述问题，实现余热热能的充分有效利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够实现冷电/热电联产的中低温余热回收系统，在为用户提供动力的同时可根据用户需求提供一定品位的冷量或者热量，实现冷电/热电联产。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括蒸气发生器以及与其相连通的气液分离器，气液分离器的气体出与安装有用电负载或者外接发电机的膨胀机相连，膨胀机的出口与切换控制阀的入口相连通，该切换控制阀的一个出口经管路与换热器相连通，另一出口经管路依次与冷凝器、蒸发器相连通，换热器与蒸发器的出口经管路与吸热器的一个入口相连，吸热器的出口经循环泵、加热器与蒸气发生器相连通，且气流分离器的液体出口经管路与吸热器的另一入口相连。
所述的气液分离器为涡旋分离器、折流板分离器或丝网除沫分离器。
所述的气液分离器液体出口经回热器高温端入口相连，回热器的出口与吸收器的另一入口相连。
所述的加热器与吸收器之间还安装有第二减压装置。
所述的换热器的出口管路上还安装有第一减压装置。
所述的冷凝器与蒸发器之间的管路上安装有节流阀。
本发明设置切换控制阀，可根据用户对温度需求，将膨胀机出口的高于环境温度的工质作为二级热源再次利用，直接通过换热器供热或将工质导入冷凝器、蒸发器冷量。本发明的优点在于能够利用工业生产中的中低温余热进行做功的同时，又能输出一定品位的冷量或热量，通过冷电/热电联产的形式实现废热有效利用。
本发明所采用的工质为氨水混合物该工质的吸热过程是在变温下进行，在蒸发过程中存在明显的温度滑移，这样可以增加与热源的匹配性，可以减小换热过程的不可逆损失，从而提高余热的回收效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图中：1、蒸气发生器，2、气液分离器，3、膨胀机，4、切换控制阀，5、换热器（供热热源），6、第一减压装置，7、吸收器，8、循环泵，9、回热器，10、第二减压装置，11、冷凝器，12、节流阀，13、蒸发器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，本发明包括蒸气发生器1以及与其相连通的气液分离器2，气液分离器2的气体出与安装有用电负载或者外接发电机的膨胀机3相连，膨胀机3的出口与切换控制阀4的入口相连通，该切换控制阀4的一个出口经管路与换热器5、第一减压装置6相连通，另一出口经管路依次与冷凝器11、节流阀12和蒸发器13相连通，其中第一减压装置与蒸发器13的出口经管路与吸热器7相连，吸热器7的出口经循环泵8、加热器9与蒸气发生器1相连通；其中气液分离器2液体出口与回热器9高温端入口相连，回热器9的出口经第二减压装置10与吸收器7的另一入口相连。
本发明的气液分离器2为涡旋分离器、折流板分离器或丝网除沫分离器。
本发明的工作过程如下：
余热载体通过蒸气发生器1，将热量传递给工质氨水溶液，氨水溶液吸收热量后，成为氨水湿蒸气，氨水湿蒸气进入气液分离器2分离出贫氨的氨水溶液和富氨的氨蒸气，富氨蒸气进入膨胀机3，内推膨胀机做功发电，做功后的氨蒸气压力和温度都下降，并有少部分氨蒸气发生液化，成为含湿量较小的氨湿蒸气，此时，根据用户需求，通过调整切换控制阀4，将工质导入制冷循环或供热循环，循环制冷时，经过切换控制阀4的氨湿蒸气进入冷凝器11进行冷凝，冷凝后的氨蒸气通过节流阀12降压后进入蒸发器13内吸收热量，完成制冷循环；循环供热时，经过切换控制阀4的氨湿蒸气进入换热器（供热热源）5内与载热工质进行热交换，由载热工质向热用户供热，放热后的氨蒸气通过第一减压装置6降压后，进入吸收器7内，完成供热循环；此时，完成制冷/供热循环的低压氨蒸气进入到吸收器7内与分离器2产生的贫氨溶液进行混合，完成冷却吸收过程，形成的基本氨水溶液，然后经过循环泵8返回，返回过程中在通过回热器9预热后，最终返回蒸气发生器1内完成一次循环。
本发明提出的冷电/热电联产系统结构简单，可在原有的卡琳娜循环系统上进行改造，发明人对在系统运行在氨水浓度为0.54（摩尔浓度），余热烟气质量流量为54kg/s的运行工况进行计算，计算结果显示，当热源温度为200℃工况下，冷电联产时，制冷段的COP值0.366，系统的净输出功为336.1kW，制冷段蒸发温度为10℃，系统的制冷量为1579.0kW；热电联产时，系统的净输出功为336.1kW，供热温度为60℃，系统的供热量为1163.0kW，可以看出，系统能够对低温热源进行有效利用，使其转变为电能和冷能/热能，具有较好的工业应用前景。

Claims (6)

1.一种实现冷电/热电联产的中低温余热回收系统，其特征在于：包括蒸气发生器（1）以及与其相连通的气液分离器（2），气液分离器（2）的气体出与安装有用电负载或者外接发电机的膨胀机（3）相连，膨胀机（3）的出口与切换控制阀（4）的入口相连通，该切换控制阀（4）的一个出口经管路与换热器（5）相连通，另一出口经管路依次与冷凝器（11）、蒸发器（13）相连通，换热器（5）与蒸发器（13）的出口经管路与吸热器（7）的一个入口相连，吸热器（7）的出口经循环泵（8）、加热器（9）与蒸气发生器（1）相连通，且气流分离器（2）的液体出口经管路与吸热器（7）的另一入口相连。
2.根据权利要求1所述的实现冷电/热电联产的中低温余热回收系统，其特征在于：所述的气液分离器（2）为涡旋分离器、折流板分离器或丝网除沫分离器。
3.根据权利要求1所述的实现冷电/热电联产的中低温余热回收系统，其特征在于：所述的气液分离器（2）液体出口经回热器（9）高温端入口相连，回热器（9）的出口与吸收器（7）的另一入口相连。
4.根据权利要求3所述的实现冷电/热电联产的中低湿余热回收系统，其特征在于：所述的加热器（9）与吸收器（7）之间还安装有第二减压装置（10）。
5.根据权利要求1所述的实现冷电/热电联产的中低温余热回收系统，其特征在于：所述的换热器（5）的出口管路上还安装有第一减压装置（6）。
6.根据权利要求1所述的实现冷电/热电联产的中低温余热回收系统，其特征在于：所述的冷凝器（11）与蒸发器（13）之间的管路上安装有节流阀（12）。
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