CN105156162A - 一种超低温余热复合加热回收系统及回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超低温余热复合加热回收系统及回收方法。所述回收方法包括先利用少量高温热源对超低温热源进行加热，再通过有机工质朗肯循环或卡林納循环将超低温余热转换成有效电能。采用本发明所述方法方案不仅可以有效的防止含水蒸汽、含其它污染物低温气体的排放，更重要的是可以给治理污染的企业带来一定的节能效益，提高企业治理污染减少排污的积极性，因此该专利所带来的环保效益和节能效益是十分巨大的。

Description

一种超低温余热复合加热回收系统及回收方法

技术领域

本发明涉及一种超低温余热复合加热回收系统及回收方法，属于节能减排技术领域。

背景技术

多年来，随着我国经济的高速持续发展，国内的大气环境也在持续恶化。目前大量产生污染的行业都伴随着含有大量水蒸气、酸性物质及其它有害物质颗粒的超低温气体的排放。因此，对这类低温气体进行回收显得十分重要。

目前，现有的低温余热回收方法主要有两种，如图1所示，一种是采用有机物为工质的有机工质朗肯循环低温余热回收方法；一种是采用氨水为工质的卡林納循环低温余热回收方法。上述两种余热回收方法的基本工作原理都是利用具有低温蒸发特点的工质将高于其蒸发温度的低温余热热量吸收，变成具有一定压力的有机工质蒸汽或氨水蒸汽，再将这部分蒸汽的压力能通过汽轮机转换成机械能，进而转换成电能予以回收。

但在实际应用这类低温余热回收方法中发现，当环境温度一定时，被回收的余热温度越低，余热温度与环境温度温差越小，热量回收的循环热效率越低；同时由于温差小使得参与热量回收的工质流量很大，进而导致余热回收装置的蒸发器、凝汽器、回热器等面积非常大，使得整套设备投资成倍增加；当低温热源为60～80℃左右时，考虑到双工质加热蒸发器端差的存在，使得这部分热能回收基本上不可能实现。此外，由于上述含水蒸气气体中大都含有酸性物质和其它有害物质，因此对管道及常规换热器腐蚀极大，增加了排污治理的难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种超低温余热复合加热回收方法，以克服上述技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种超低温余热复合加热回收方法，先利用高温热源对超低温热源进行加热，再通过有机工质朗肯循环或卡林納循环转换成有效电能。

本发明所述的超低温余热复合加热回收方法具体包括两种方式，方式一如下：

(1)收集超低温热源；

(2)超低温热源进入换热器，利用高温热源对超低温热源进行加热；

(3)加热后的超低温热源进入蒸发器对有机工质或氨水进行加热，使有机工质或氨水产生中低压有机工质蒸汽或氨蒸汽；超低温热源则经水处理后收集；

(4)产生的中低压有机工质蒸汽或氨蒸汽则送至有机工质汽轮发电机组或氨工质汽轮发电机组，通过有机工质朗肯循环或氨水卡林納循环转换成有效电能；汽轮机做功后的有机工质蒸汽或氨水蒸汽则冷凝，通过工质泵返回至蒸发器中；

方式一采用超低温余热复合加热的工艺，利用少量附加高温热源对超低温热源进行前期加热，将其温度提高，使得参与超低温余热回收装置的工质的自身有效能大大提高，从而使其回收成为可能，并且可以降低回收设备的投资。附加高温热源可以是其它高温余热、少量过热水蒸汽或水蒸气的过热度等。

本发明所述的超低温余热复合加热回收方法中，方式二如下：

(1)收集超低温热源；

(2)超低温热源进入蒸发器，对有机工质或氨水进行加热，使有机工质或氨水产生中低压有机工质蒸汽或氨蒸汽；超低温热源则经水处理后收集；

(3)所得中低压有机工质蒸汽或氨蒸汽进入换热器，利用高温热源对中低压有机工质蒸汽或氨蒸汽进行加热，得到过热蒸汽；

(4)产生的过热蒸汽送至有机工质汽轮发电机组或氨工质汽轮发电机组，通过有机工质朗肯循环或氨水卡林納循环转换成有效电能；汽轮机做功后的有机工质蒸汽或氨水蒸汽则冷凝，通过工质泵返回至蒸发器中。

方式二采用超低温余热复合加热的工艺，利用少量附加高温热源对已经蒸发的有机工质或氨水蒸汽进行加热，使其变为过热蒸汽，使得参与超低温余热回收装置的工质的有效利用率大大提高，从而使得投资大大减少，使其回收成为可能。附加高温热源可以是其它高温烟气、少量过热水蒸汽或水蒸气的过热度等。

本发明所述的超低温余热复合加热回收方法中，所述高温热源理论上讲可选择任何能够使超低温热源、中低压有机工质蒸汽或氨蒸汽加热提高温度的热源。在本发明中优选高温烟气、过热水蒸汽或其它废热源。

本发明所述的超低温余热复合加热回收方法中，所述超低温热源是指含水蒸汽和污染源的超低温热源。其中，所述含污染源的超低温热源包括铜铅锌冶炼行业加热溶解含硫工质后外排的含酸、含水蒸汽超低温气体、磷酸盐行业外排含酸、含水蒸汽超低温气体、发酵行业物料烘干过程中对外排放的含粉尘、含水蒸汽、含酸性超低温气体、造纸行业纸机烘干过程中及碱回收装置黑水外排含酸、含水蒸汽超低温气体、木材加工烘干生产中对外排放含杂质、含水蒸汽超低温气体等；不含污染源的超低温热源包括温度低于的热水、水蒸汽、压缩机中间冷却热等。

本发明所述的超低温余热复合加热回收方法中，所述超低温余热是指温度为60℃～90℃的各种含水蒸气的超低温热源所含的热量。

本发明还提供一种超低温余热复合加热回收系统，包括由蒸发器、连接发电机的汽轮机、凝汽器、工质泵组成的循环系统；其中，在蒸发器的进口或出口还连接一换热器。

本发明所述的超低温余热复合加热回收系统中，所述蒸发器选自石墨换热器或其它抗强腐蚀蒸发器或管道。

本发明所述的超低温余热复合加热回收系统中，各设备之间连接管道选用内防腐蚀管道。

本发明所述方法方案所取得的有益效果如下：

采用本发明所述方法方案不仅可以有效的防止含水蒸汽、含其它污染物低温气体的排放，更重要的是可以给治理污染的企业带来一定的节能效益，提高企业治理污染减少排污的积极性，因此该专利所带来的环保效益和节能效益是十分巨大的。

附图说明

图1为现有低温余热回收方法工艺系统图。

图2为本发明所述超低温余热复合加热回收方法方式一的系统图。

图3为本发明所述超低温余热复合加热回收方法方式二的工艺系统图。

图中：1、换热器；2、蒸发器；3、汽轮机；4、凝汽器；5、发电机；6、工质泵。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

一种超低温余热复合加热回收系统，如图2所示，包括由蒸发器、连接发电机的汽轮机、凝汽器、工质泵组成的循环系统；其中，在蒸发器的进口处还连接一换热器。

利用上述系统，实现超低温余热复合加热回收，具体步骤如下：

(1)收集超低温热源(具体为发酵烘干蒸发的蒸汽)，温度为65℃；

(2)超低温热源进入换热器，利用高温热源(具体为过热蒸汽的过热度)，对超低温热源进行加热；

(3)加热后的超低温热源进入蒸发器对有机工质(具体为F245A)进行加热，使有机工质或氨水产生中低压有机工质蒸汽；超低温热源则经水处理后收集；

(4)产生的中低压有机工质蒸汽送至有机工质汽轮发电机组，通过有机工质朗肯循环转换成有效电能；汽轮机做功后的有机工质蒸汽则冷凝，通过工质泵返回至蒸发器中。

其中，所述蒸发器选自石墨换热器。回收含酸及杂质的凝结水的管道选用内防腐蚀管道。

采用上述超低温余热复合加热的工艺，利用少量附加高温热源对超低温热源进行前期加热，将其温度提高，使得参与超低温余热回收装置的工质的自身有效能大大提高，从而使其回收成为可能，并且可以降低回收设备的投资。附加高温热源可以是其它高温余热、少量过热水蒸汽或水蒸气的过热度等。

实施例2

一种超低温余热复合加热回收系统，如图3所示，包括由蒸发器、连接发电机的汽轮机、凝汽器、工质泵组成的循环系统；其中，在蒸发器的出口处还连接一换热器。

利用上述系统，实现超低温余热复合加热回收，具体步骤如下：

(1)收集超低温热源(具体为造纸机烘干蒸发的蒸汽)，温度为60℃；

(2)超低温热源进入蒸发器，对氨水进行加热，使氨水产生中低压氨蒸汽；超低温热源则经水处理后收集；

(3)所得中低压氨蒸汽进入换热器，利用高温热源(具体为过热蒸汽的过热度)对中低压氨蒸汽进行加热，得到过热蒸汽；

(4)产生的过热蒸汽送至氨工质汽轮发电机组，通过氨水卡林納循环转换成有效电能；汽轮机做功后的氨水蒸汽则冷凝，通过工质泵返回至蒸发器中。

其中，所述蒸发器选自石墨换热器。回收含酸及杂质的凝结水的管道选用内防腐蚀管道。

采用上述超低温余热复合加热的工艺，利用少量附加高温热源对已经蒸发的有机工质或氨水蒸汽进行加热，使其变为过热蒸汽，使得参与超低温余热回收装置的工质的有效利用率大大提高，从而使得投资大大减少，使其回收成为可能。附加高温热源可以是其它高温烟气、少量过热水蒸汽或水蒸气的过热度等。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域方法人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种超低温余热复合加热回收方法，其特征在于，先利用高温热源对超低温热源进行加热，再通过有机工质朗肯循环或卡林納循环转换成有效电能。

2.根据权利要求1所述的超低温余热复合加热回收方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

(1)收集超低温热源；

(2)超低温热源进入换热器，利用高温热源对超低温热源进行加热；

(3)加热后的超低温热源进入蒸发器对有机工质或氨水进行加热，使有机工质或氨水产生中低压有机工质蒸汽或氨蒸汽；超低温热源则经水处理后收集；

(4)产生的中低压有机工质蒸汽或氨蒸汽则送至有机工质汽轮发电机组或氨工质汽轮发电机组，通过有机工质朗肯循环或氨水卡林納循环转换成有效电能；汽轮机做功后的有机工质蒸汽或氨水蒸汽则冷凝，通过工质泵返回至蒸发器中。

3.根据权利要求1所述的超低温余热复合加热回收方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

(1)收集超低温热源；

(2)超低温热源进入蒸发器，对有机工质或氨水进行加热，使有机工质或氨水产生中低压有机工质蒸汽或氨蒸汽；超低温热源则经水处理后收集；

(3)所得中低压有机工质蒸汽或氨蒸汽进入换热器，利用高温热源对中低压有机工质蒸汽或氨蒸汽进行加热，得到过热蒸汽；

(4)产生的过热蒸汽送至有机工质汽轮发电机组或氨工质汽轮发电机组，通过有机工质朗肯循环或氨水卡林納循环转换成有效电能；汽轮机做功后的有机工质蒸汽或氨水蒸汽则冷凝，通过工质泵返回至蒸发器中。

4.根据权利要求1-3任一所述的超低温余热复合加热回收方法，其特征在于，所述高温热源选自高温烟气、过热水蒸汽或其它废热源。

5.根据权利要求1-3任一所述的超低温余热复合加热回收方法，其特征在于，所述超低温热源是指含水蒸气和污染源的超低温热源；

其中，所述含污染源的超低温热源包括铜铅锌冶炼行业加热溶解含硫工质后外排的含酸、含水蒸汽超低温气体、磷酸盐行业外排含酸、含水蒸汽超低温气体、发酵行业物料烘干过程中对外排放的含粉尘、含水蒸汽、含酸性超低温气体、造纸行业纸机烘干过程中及碱回收装置黑水外排含酸、含水蒸汽超低温气体、木材加工烘干生产中对外排放含杂质、含水蒸汽超低温气体；

所述不含污染源的超低温热源包括温度低于的热水、水蒸汽、压缩机中间冷却热。

6.根据权利要求5所述的超低温余热复合加热回收方法，其特征在于，所述超低温热源的超低温余热为60℃～80℃。

7.一种实现权利要求1-6所述方法的超低温余热复合加热回收系统，其特征在于，包括由蒸发器、连接发电机的汽轮机、凝汽器、工质泵组成的循环系统；其中，在蒸发器的进口处或出口处还连接一换热器。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述蒸发器选自石墨换热器或其它抗强腐蚀蒸发器或管道。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，各设备之间连接管道选用内防腐蚀管道。