CN103604244B - 多资源低温余热综合利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多资源低温余热综合利用系统，包括污水处理装置、储水箱、低温水源热泵、储热水箱、储冷水箱、第一分集水器、第二分集水器、空压机冷却水水源热泵、太阳能集热装置、空气热源泵、混风装置和多级喷淋室，本发明集成了工业废气、工业废水、生活废水等余热资源的回收和太阳能、空气能的利用，实现冬季制热和夏季制冷。本发明充分利用矿区多种余热资源及其他能源，节能效果显著，除尘效果好，经济和社会效益突出。

Description

多资源低温余热综合利用系统

技术领域

本发明涉及一种余热利用系统，特别是一种将工业低温废气、废水、太阳能等多种余热资源综合利用的系统。

背景技术

工业生产过程中，会产生大量的低温废气和废水，它们几乎都被白白浪费掉了，比如在我国煤矿工业区，大量的矿井涌水、矿井排风和空压机冷却水直接被排放掉，其蕴含的低温余热没有被回收利用，不仅造成了资源浪费，也带来了环境污染。与此同时，工业区却需要大量地提供热量，如在煤矿生产过程中，为保证冬季矿井通风温度（又称为“井口防冻”），传统做法是采用燃煤锅炉加热井口布置的空调机组、散热器等，另外，工业区还存在大量洗浴热水和建筑采暖等用热需求，也由燃煤锅炉提供。燃煤锅炉造成了严重的环境污染，必须采用清洁高效供热方式取而代之。

矿井排水水温一年四季约在15～25℃之间，大部分需全天排放，水量丰富，特别适合于低温水源热泵；矿井排风温度和排水基本一致，相对湿度70%～100%，除显热外还蕴含大量潜热可以回收利用；空压机冷却水水温稳定在45℃左右，水质干净，可循环使用；在矿区，由于地处郊区或者偏远地区，基本无遮挡物，为充分利用太阳能资源提供了很好的条件。因此需要研究一种系统，能够将矿井回水、矿井排风、空压机冷却水和太阳能资源的余热高效回收利用，取代燃煤锅炉，解决矿井周边环境污染严重问题，实现高碳行业低碳运行。

目前已有的相关的工业废气、废水利用技术主要有：（1）实用新型专利《矿井乏风和排水热能综合利用系统》，该系统包括多个换热器，如热水产生罐、喷淋器、保温水池、热水泵和热泵机组等，在热水产生罐上设有中下段位置的高温乏风进风管、上端的出风口和下端的出水口，该专利采用喷淋水与乏风的逆流换热来吸收乏风的余热，然后经水源热泵供出，没有考虑乏风的余热回收效率问题，也没有涉及矿井排水及生活用水的余热回收；（2）实用新型专利《工矿企业利用矿井涌水废热供暖制冷系统》公开了一种废水源热泵机组，该水源热泵系统只提取矿井水和生活污水处理后的水的热量，用于职工洗浴、冬季工业广场供暖、井口防冻和夏季办公楼、公寓楼制冷；（3）实用新型专利《矿井回风余热全回收利用装置》，公开了一种矿井回风余热全回收利用装置，由空气喷淋室、喷淋循环水装置、供热循环水装置三部分组成，扩散塔的顶部设置盖板，扩散塔的侧面设置导风道，导风道内设置关断阀；喷淋室内设一级喷淋排管、二级喷淋排管、三级喷淋排管和挡水板，该专利通过新建一个较大通风面积的空气通道，创造一种合理的气水换热环境，将导入的矿井回风，通过水源热泵机组蒸发器提供的低温冷水进行三级高密度的逆向喷淋，最大限度的提取回风中的余热。

本发明主要解决矿区低温余热资源及其他能源浪费问题，开发出一种多种余热及能源回收综合利用系统。

发明内容

本发明提供了一种多资源低温余热综合利用系统，充分利用矿区多种余热资源及其他能源，用以解决矿区低温余热资源及其他能源浪费问题。

本发明提供的技术方案为：一种多资源低温余热综合利用系统，包括污水处理装置、储水箱、低温水源热泵、储热水箱、储冷水箱、第一分集水器、第二分集水器、空压机冷却水水源热泵、太阳能集热装置、空气热源泵、混风装置和多级喷淋室，污水处理装置的一端设有工业废水入口和生活废水入口，另一端连接储水器，储水器出口连接低温水源热泵的蒸发器入口，低温水源热泵的蒸发器出口连接至第一分集水器和储冷水箱，第一分集水器分别连接除尘水系统、其他水系统和喷淋室水系统，其中喷淋室水系统连接至多级喷淋室，多级喷淋室的回水管路连接污水处理装置；低温水源热泵的冷凝器出口、空气热源泵的冷凝器出口、空压机冷却水水源热泵冷凝器出口和太阳能集热装置均连接至储热水箱的入水口，储热水箱的出水口连接第二分集水器，第二分集水器分别连接洗浴热水系统、生活热水系统、其他热水系统和供暖热水系统，其中洗浴热水系统和生活热水系统的回水管路连接污水处理装置，供暖热水系统和其他热水系统的回水管路分别连接低温水源热泵冷凝器入口、空压机冷却水水源热泵冷凝器入口和空气热源泵冷凝器入口，储冷水箱用于夏季制冷，与冷冻水系统相连；多级喷淋室一端设有废气收集管道和导流板，另一端的出口风管连接混风装置，混风装置的吸气口与外界连通，出气口连接空气热源泵的蒸发器入口，空气热源泵的蒸发器出口与外界连通。

作为一种优选方式，太阳能集热装置和储热水箱之间还连接有恒温水箱。

作为另一种优选方式，多级喷淋室的各室底部均设置有斜板和冲洗装置，该斜板可起到使水中尘粒沉积的作用，冲洗装置可冲洗各室沉积的尘粒。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）本发明集成了工业废气、工业废水、生活废水等余热资源回收和太阳能、空气能的利用，不管工业余热资源是否充足，由于太阳能和空气能的补入，都能够保证用户所需的冬季供热量和夏季制冷量；

（2）设计了多级喷淋系统对工业废气进行除尘和换热，使传热火用损极大减小，传热效率和除尘效率显著提高，吸收了工业废气余热的喷淋水与工业废水一起进入污水处理装置，并在系统中循环使用；

（3）混风装置可使工业废气余热在冬季得到充分利用，同时可显著提高空气源热泵低温环境下的供热性能；

（4）设置太阳能集热装置和空气源热泵，利用可再生能源作为冬季余热资源供热的有力补充，保障热用户需求，取缔工业小锅炉供暖方式，节能减排效果显著；

（5）夏季工作时，采用低温水源热泵机组制冷并提供生活热水，空气源热泵和太阳能集热器可停止工作，实现系统高效节能运行。

附图说明

图1为本发明的系统结构原理图。

图中：1、工业废水入口，2、生活废水入口，3、污水处理装置，4、储水器，5、低温水源热泵，6、空压机冷却水水源热泵，7、太阳能集热装置，8、恒温水箱，9、储热水箱，10、储冷水箱，11、第一分集水器，12、除尘水系统，13、其它水系统，14、喷淋室水系统，15、第二分集水器，16、洗浴热水系统，17、生活热水系统，18、其它热水系统，19、供暖热水系统，20、多级喷淋室，21、混风装置，22、空气源热泵，23、废气收集管道，24、导流板，25、斜板，26、冲洗装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作出详细说明。

如图1所示，本发明包括污水处理装置3、储水箱4、低温水源热泵5、储热水箱9、储冷水箱10、第一分集水器11、第二分集水器15、空压机冷却水水源热泵6、太阳能集热装置7、空气热源泵22、混风装置21和多级喷淋室20，污水处理装置3的一端设有工业废水入口1和生活废水入口2，供工业废水和生活废水进入进而在污水处理装置中进化处理，污水处理装置的另一端连接储水器4，储水器出口通过管路连接低温水源热泵5的蒸发器入口，低温水源热泵5的蒸发器出口连接至第一分集水器11和储冷水箱10，低温水源热泵5蒸发器中的低温水分别进入这两个装置；第一分集水器11又分别连接除尘水系统12、其他水系统13和喷淋室水系统14，其中喷淋室水系统连接至多级喷淋室20，在多级喷淋室20中对废气进行多级除尘和吸热，多级喷淋室的回水管路连接污水处理装置3，热湿交换后的水再进入污水处理装置进行处理；低温水源热泵5的冷凝器出口、空气热源泵22的冷凝器出口、空压机冷却水水源热泵6冷凝器出口和太阳能集热装置7均连接至储热水箱9的入水口，各个装置中产生的热水进入储热水箱9进行存储，太阳能集热装置7和储热水箱9之间还连接有恒温水箱8；储热水箱9的出水口连接第二分集水器15，第二分集水器15分别连接洗浴热水系统16、生活热水系统17、其他热水系统18和供暖热水系统19从而向各个系统提供热水，其中洗浴热水系统16和生活热水系统17的回水管路连接污水处理装置3，这两个系统的回水进入污水处理装置进行处理，供暖热水系统19和其他热水系统18的回水管路分别连接低温水源热泵5冷凝器入口、空压机冷却水水源热泵6冷凝器入口和空气热源泵22冷凝器入口，这些系统的回水分别进入低温水源热泵5冷凝器、空压机冷却水水源热泵6冷凝器和空气热源泵22冷凝器中重新加热后循环利用，储冷水箱10用于夏季制冷，与冷冻水系统相连。

多级喷淋室20的一端设有废气收集管道23和导流板24，工业废气从这端进入多级喷淋室20进行多级除尘和吸热，其中多级喷淋室20的各室底部均设置有斜板25和冲洗装置26，该斜板25可起到使水中尘粒沉积的作用，冲洗装置26可冲洗各室底部沉积的尘粒；多级喷淋室20的另一端的出口风管连接混风装置21，混风装置21的吸气口与外界连通，出气口连接空气热源泵22的蒸发器入口，混风装置21混合多级喷淋室20的出口工业废气和环境空气，可二次回收工业废气余热，在冬季可显著提高空气源热泵低温环境下的供热性能；工业废气与吸入的环境空气在混风装置21中充分混合后进入空气源热泵22的蒸发器，空气热源泵22的蒸发器出口与外界连通，从蒸发器流出的气体排向外界环境。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明实质和原理的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种多资源低温余热综合利用系统，其特征在于：包括污水处理装置、储水箱、低温水源热泵、储热水箱、储冷水箱、第一分集水器、第二分集水器、空压机冷却水水源热泵、太阳能集热装置、空气热源泵、混风装置和多级喷淋室，污水处理装置的一端设有工业废水入口和生活废水入口，另一端连接储水器，储水器出口连接低温水源热泵的蒸发器入口，低温水源热泵的蒸发器出口连接至第一分集水器和储冷水箱，第一分集水器分别连接除尘水系统、其他水系统和喷淋室水系统，其中喷淋室水系统连接至多级喷淋室，多级喷淋室的回水管路连接污水处理装置；低温水源热泵的冷凝器出口、空气热源泵的冷凝器出口、空压机冷却水水源热泵冷凝器出口和太阳能集热装置均连接至储热水箱的入水口，储热水箱的出水口连接第二分集水器，第二分集水器分别连接洗浴热水系统、生活热水系统、其他热水系统和供暖热水系统，其中洗浴热水系统和生活热水系统的回水管路连接污水处理装置，供暖热水系统和其他热水系统的回水管路汇集并同时连接低温水源热泵冷凝器入口、空压机冷却水水源热泵冷凝器入口和空气热源泵冷凝器入口，储冷水箱用于夏季制冷，与冷冻水系统相连接；多级喷淋室一端设有废气收集管道和导流板，另一端的出口风管连接混风装置，混风装置的吸气口与外界连通，出气口连接空气热源泵的蒸发器入口，空气热源泵的蒸发器出口与外界连通。

2.根据权利要求1所述的多资源低温余热综合利用系统，其特征在于：太阳能集热装置和储热水箱之间还连接有恒温水箱。

3.根据权利要求1所述的多资源低温余热综合利用系统，其特征在于：多级喷淋室的各室底部均设置有斜板和冲洗装置，该斜板可起到使水中尘粒沉积的作用，冲洗装置可冲洗各室底部沉积的尘粒。