CN105378234B - 用于节能的方法 - Google Patents

用于节能的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105378234B
CN105378234B CN201480038906.0A CN201480038906A CN105378234B CN 105378234 B CN105378234 B CN 105378234B CN 201480038906 A CN201480038906 A CN 201480038906A CN 105378234 B CN105378234 B CN 105378234B
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy
cold
loop
energy carrier
producing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201480038906.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105378234A (zh
Inventor
彼得勒斯.C.范贝维伦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duini Sustainable Energy Co ltd
Original Assignee
P.T.I.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by P.T.I. filed Critical P.T.I.
Publication of CN105378234A publication Critical patent/CN105378234A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105378234B publication Critical patent/CN105378234B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/005—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant by means of a heat pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
    • F01K11/02—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers the engines being turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/02—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for heating purposes, e.g. industrial, domestic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/04—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled condensation heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/04—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for the fluid being in different phases, e.g. foamed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/06—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids
    • F01K25/065—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids with an absorption fluid remaining at least partly in the liquid state, e.g. water for ammonia
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • F01K25/106—Ammonia
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Optical Head (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)

Abstract

一种用于将需要热的第一工业过程耦合到需要冷的第二工业过程的设备，其中，用于从第一工业过程的能量回收的第一回路(1)将热量传导至用于所述第二工业过程的产生冷的第二回路(2)，其特征在于，在用于能量回收的所述第一回路(1)中，能量载体是两相的并且被压缩机(7)压缩，所述压缩机增加用于能量回收的所述第一回路(1)中的能量载体的压力和温度，并且特别适合于压缩两相流体。

Description

用于节能的方法
技术领域
本发明涉及一种用于工业过程的节能的方法。
更具体地，本发明意图用于通过耦合需要热工业过程与需要冷工业过程而回收能量。
背景技术
已知的是，许多工业过程需要热。一个例子是法式炸马铃薯在180℃下的植物油中油炸的过程。
还已知的是，许多工业过程需要冷。一个例子是预油炸的法式炸马铃薯在-33℃的温度下的冷冻。
传统上，大量的能量在需要热的工业过程中由于冷却和热量向大气的散发而损失。例如，在马铃薯被油炸为法式炸马铃薯或薯片的过程中，在油炸时，存在于马铃薯中的水分蒸发，并且所形成的水蒸汽和油蒸气在空气中冷却，使得其中的热能被散发到大气中。
为了全部或部分地利用这一热能，已知的是将这些蒸气中的热与另一种介质交换，使得蒸气中的水和油冷凝。同样已知的是，当所述另一种介质是水时，可以据此产生热水。如果另一种介质具有由水和氨组成的二元成分，则全部或部分的相变能够发生，然后通过压缩机达到更高的压力。
所压缩的二元介质然后被引导通过热交换器，所述热交换器充当对仍有待加热的烹饪油(即来自油炸锅的冷却了的烹饪油和补偿损失的烹饪油的新烹饪油)的加热装置，由此，来自压缩的二元介质的热的一部分散发至冷却的或新的烹饪油，使得此二元介质完全或部分地冷凝。
然后，完全或部分地冷凝的二元介质在膨胀器中膨胀，由此产生电能。离开膨胀器的流体流是包括两个相(液体和蒸气)的流动，其传统上被反馈回到蒸气在那里被冷凝成液体的冷凝器，由此，能量回收回路是闭合的。
同样在必需制冷到速冻温度(约-30℃)的工业过程中，必须被供给以获得制冷的能量的一部分不是通过产生电力的冷凝器回收的，而是通过降低压力的减压阀回收的，以便根据焦耳-汤姆逊效应产生冷。通过使用冷凝器，由压缩机产生的热能散发至大气，在热交换器中，被加热和压缩的冷却剂气体与之冷却。
制冷是通过压缩合适的冷却剂气体(通常是氨)而得到的，在这之后，压缩和冷凝的冷却剂气体在减压阀中膨胀，由此冷却剂气体的温度急剧地下降，所述冷却剂气体然后被进一步引导到相分离器，其将气相与冷液相(约-30℃)分离，所述液相可以用于各种制冷装置，诸如冷冻管线、冷冻储藏区和其它冷库。
在制冷后产生的被加热冷却剂气体现在可以部分地用所产生的电力再次压缩，以便在膨胀器中膨胀为压缩冷却剂气体，由此，冷却剂气体回路是闭合的。
通过将热量从热量已经被供给到其中的第一工业过程传递到必须产生冷的另一工业过程，额外的节能是可能的。这通过将第一工业过程的低价值剩余热量转化为需要冷的用于第二工业过程的高价值冷是可能的。
在上述例子中，用于油炸马铃薯以制备法式炸马铃薯的过程被耦合到用于冷冻这些法式炸马铃薯并将它们作为冷冻产品投放在市场上的过程，从而产生额外的节能。
为了测量工业节能过程的效率，经常使用的是能量性能系数(COP)，其表现了回收的能量相对于必须被供给用于它的回收的能量的比例。考虑到KWe与KWth的价格比，回收过程仅在该COP大于二又二分之一(2.5)时才在经济上是合算的。
从需要热的过程回收热量的许多系统是已知的。
W02009/045196和EP2514931描述了从热源通过用有机能量载体的级联兰金循环的热量回收，所述有机能量载体未被压缩机压缩。
W02013/035822也描述了通过级联兰金循环的热量回收，所述循环中的每一个用纯净物质作为能量载体并且无需压缩机。
CN202562132描述了需要热的过程(游泳池)与需要冷的过程(溜冰场)的耦合，并使用了用于气态能量载体的压缩机。
US4573321从热源通过由具有高挥发性的组分和具有低挥发性的组分组成的冷却剂回收热量。该方法未使用压缩机，而是使用了逆流热交换器。
WO2011/081666以使用氨作为能量载体的兰金循环回收热量，并使用压缩机以用于压缩CO2气体，由此热量于热交换器中在CO2与氨之间交换。
发明内容
本发明的目的是通过提供一种用于将需要热的第一工业过程与需要冷的第二工业过程耦合的方法而使得能够额外节能，据此，用于从第一工业过程的能量回收的第一回路将热量传递到需要冷的第二工业过程的用于产生冷的第二回路，其中，在用于能量回收的第一回路中，能量载体是由水和氨组成的二元流体，其具有两个相并且被特别适合于压缩两相流体的压缩机压缩，所述压缩机诸如是有螺杆式(Lysholm)转子或装有叶片的压缩机，或为此开发的变体，据此，液相的全部或部分作为压缩的结果而蒸发，使得过热不会发生，并且使得必须供给较少的工作能量，并且使得所耦合过程的总能量性能系数或COP相对于未耦合过程的总COP得以提高。
使用这样的适合于两相流体的压缩机的一个优点是，它将两相流体压缩至一定的温度和压力消耗的能量比将仅气态的流体压缩至该温度和压力更少。在两相流体中，液相的全部或部分由于压缩而蒸发，使得过热不会发生，并且使得必须供给较少的工作能量。
优选地，所述方法从而用于所述第一工业过程的能量回收的所述回路耦合到用于所述第二工业过程的产生冷的所述回路，由此，在所述能量载体在膨胀器中膨胀以用于发电之后剩余的用于能量回收的所述第一回路中的能量载体的热量另外被用于通过在用于能量回收的所述第一回路与用于产生冷的所述第二回路之间的热交换器加热所述第二工业过程的能量载体，在用于产生冷的所述第二回路的能量载体在用于产生电和冷的第二回路的膨胀器中膨胀之前另外还加热了所述第二工业过程的能量载体。
这两个回路的这种耦合的优点是，耦合的回路的总节能大于各回路在它们不耦合时的能量回收的总和。
优选地，在用于能量回收的这种方法中，用于节能的第一和第二回路的能量载体彼此不同。例如，用于节能的第二回路的能量载体可以具有比用于能量回收的第一回路的能量载体更低的沸点，使得它适合用于制冷装置。
能量载体在第一膨胀器中膨胀用于发电后剩余的热量的一部分通过这种耦合在第二膨胀器中作为电能回收。
优选地，在用于能量回收的这种方法中，在用于能量回收的所述第一回路的能量载体中通过压缩机产生的热量的一部分被用来加热在所述第一工业过程中的液体或气体形式的过程流体，并且这依靠用于能量回收的所述第一回路与用于供给所述过程流体到所述第一工业过程的过程容器的管道之间的热交换器，其中，它达到所需的温度用于所述第一工业过程中的产生阶段。
这种利用回收的热量以用于在第一工业过程的产生阶段中使用的优点是，较少的能量需要从外部供给，这导致第一工业过程中的节能。
是水和氨的用于节能的第一回路的能量载体是两相流体，即由液相和蒸气相或气相的混合物组成。
这样的能量载体的优点是，它可以根据需要通过控制压力和温度而达到液态或气态。
在用于能量回收的这种方法中，用于产生冷的第二回路的能量载体由氨组成，由此，气相与液相之间的全部或部分的相变发生，然后通过压缩机达到更高的压力。
在大气压下，氨具有-33℃的沸点，使得低温可由于能量载体的膨胀而获得。
氨作为能量载体的优点是，它的低沸点使得能量载体能够以液体形式用于工业制冷过程，诸如食品或其它物质的冷冻。
优选地，用于产生冷的第二回路装有电动泵，当在用于产生冷的所述第二回路的膨胀器中膨胀之前，用于产生冷的第二回路的能量载体通过所述电动泵达到更高的压力。
该电动泵的优点是，它将能量载体带到更高的压力，使得更多的能量可以通过在膨胀器中膨胀而释放，并且它可以部分地由源自所耦合工业过程的一个或两个膨胀器的回收电力来驱动。
优选地，用于产生冷的第二回路包括在用于膨胀的膨胀器与用于压缩能量载体的压缩机之间的分离器，其用于将能量载体中的液相与气相分离，接着是用于第二工业过程中的一个或多个产生阶段的一个或多个制冷装置，其使用所述液相用于制冷。
该分离器的优点是，能量载体的液相能够被引导到因此被冷却的工业制冷装置，而所述气相可以被引导到压缩机以增加气相中的压力。
优选地，当在压缩机中压缩至由于环境冷却而重新成为液体的压力之后，用于产生冷的第二回路的能量载体被进一步引导到热交换器，其中，来自所述能量载体的余热能够被可选地传递到在所耦合的产生过程中的其他位置使用的另一种过程液体，在这种情况下是被转化成蒸汽的软化水。
这种热交换器的优点是，余热可直接在工业过程中利用，使得需要被供给以达到要求温度所需要的外部能量较少。
优选地，用于能量载体的余热的热交换器通过旋塞连接到分离器，其中，饱和蒸汽和饱和软化水在400kPa的压力下彼此分离。
这种分离器的优点是，可以产生蒸汽用于工业使用。
优选地，分离器的冷凝部分以及来自所消耗蒸汽的冷凝物被反馈到该热交换器的供给流。
来自另一分离器的水与来自第一产生过程的水蒸气(在这种情况下是由于油炸过程从马铃薯中蒸发的水)一起被回收，并且在过滤后可用于工业使用，这减少了第一工业生产过程对饮用水的需要。
用于产生冷的第二回路的能量载体现在以气体形式被进一步引导至气体在其中被冷凝成液体的冷凝器，并且被进一步引导至泵，所述泵将该能量载体进一步驱动至在用于能量回收的第一回路与用于产生冷的第二回路之间的热交换器，在此之后，用于产生冷的第二回路的能量载体在随后的循环中被再利用。
这种热交换器的优点是，它使得能够在用于能量回收的第一回路与用于产生冷的第二回路之间传递热量，使得两个工业过程被连接在一起。
附图说明
为了更好地示出本发明的特征，根据本发明用于节能的设备的一个优选实施例通过没有任何限制特性的示例而参考附图在下文中进行说明，其中：
图1示意性地示出了根据本发明连接在一起的两个工业过程的流程图；
图2至图5示出了通过图1的热交换器5、9、13和33的作为温度的函数的热流；
图6示出了氨的压力-焓曲线图。
具体实施方式
图1示出了用于第一工业生产过程的热量回收的回路1的流程图，所述回路1耦合到用于第二工业生产过程的产生冷的第二回路2。第一工业生产过程3供应通过管道4流到热交换器5的热气体或蒸气，所述热交换器5形成用于热回收的第一回路1的一部分，并且此第一回路的能量载体(水和氨的混合物)在其中被加热，并通过管道6引导到适于压缩两相混合物的压缩机7，被压缩的能量载体从那里经由管道8被引导到用于蒸汽生产的第二热交换器9，并经由管道10进一步引导至能量载体在其中膨胀的膨胀器11，并经由管道12进一步引导到用于将热量传递到用于第二工业过程中的产生冷的回路2的第三热交换器13，并通过管道14进一步引导到将第一回路的能量载体经由管道16驱动到第一热交换器5的泵15，以便再次被加热并再次经过用于能量回收的第一回路1。
用于产生冷的第二回路2中的泵17将用于产生冷的该第二回路的能量载体(即氨)通过管道18驱动到热交换器13，其中能量载体从用于能量回收的第一回路1吸收热量，并通过管道19引导到能量载体在其中膨胀的膨胀器，并通过管道21被进一步引导到用于分离能量载体中的气相和液相的分离器22，能量载体的液相从那里通过管道23被引导到工业制冷设备，在这种情况下是冷冻隧道24、冷冻存储区25和用于订单收集的冰鲜区26(chilledarea 26 for the collection of orders)，并且被引导到其他制冷装置27、28，所述制冷装置一起形成其中需要冷的第二工业生产过程的一部分。
来自制冷设备的蒸发的能量载体与来自分离器22的气相经由管道29结合，并进一步经由管道30引导到压缩机31，压缩的气体被从那里经由管道32引导到热交换器33，其中，余热可以散发到软化水流34，在旋塞36打开时，所述软化水流34可通过管道35流至蒸汽发生器37。用于产生冷的第二回路的能量载体从热交换器33通过管道38被引导到热交换器39，其中能量载体被空气流冷凝，此后，能量载体通过管道40被进一步引导到泵17，能量载体从那里通过管道18被进一步引导并且在用于产生冷的第二回路2的后续循环中再利用。在用于产生冷的第二回路中的能量载体的额外补充可以通过管道41加入到分离器22中的液相。通过管道42，从第一生产过程3供给的热气体用来加热用于热水的发生器43中的水。
图2至图5图示地显示了能量载体的以℃为单位的温度与通过下述热交换器的以KJ/s为单位的热流之间的关系，所述热交换器分别是：5(图2)、9(图3)、13(图4)和33(图5)。在热交换器中被加热的流(出)和被冷却的流(入)的温度在每种情况下被示出。
图6示出了用于产生冷的第二回路的优选能量载体氨的Mollier图，其中，焓沿横轴以kJ/kg呈现，而压力沿纵轴以MPa呈现。
曲线呈现了液相(在曲线以下)与气相(上面的曲线)处于平衡中的所有的压力和焓的点。
该设备1的操作非常简单并且如下所述。
需要热的第一生产过程可以是用于法式炸马铃薯的工业油炸装置，例如，它们在其中被预炸，或者其可以是用于炸薯片的装置。
需要热的第一生产过程3设置有用于能量回收的第一回路1，其中，存在于源自第一生产过程3的热蒸汽的能量通过将热交换器5中的热气体的热量传递到能量载体而被部分地回收，所述能量载体即存在于该第一回路1中的水和氨的混合物，然后能量载体在膨胀器11中膨胀，可以在该过程中再次使用的电能以此产生。
存在于热蒸气中的能量的另一部分被用于通过引导该部分经由管道42到热水发生器43而产生热水。
存在于热气体中的能量的另一部分经由热交换器13从用于能量回收的第一回路1中的能量载体传递到用于产生冷的第二回路2中的能量载体，即氨，由此，在用于产生冷的第二回路2的能量载体在膨胀器20中膨胀之前，所传递的热量被用来加热该能量载体，所述膨胀用于产生可以在该过程中再次使用的电能。
第二回路2的冷却的能量载体被引导到将能量载体的液相从气相分离的分离器22，在此之后，液相(-33℃)用于需要冷的第二工业过程，并且制冷装置经由管道23供给有来自所述分离器22的第二能量载体的液相，使得应用，诸如冷冻隧道24、冷冻存储区25、用于冷冻商品的收集区26和其它制冷装置27、28可被冷却。需要冷的第二工业过程可以例如是食品的冷冻和冰鲜存储。
为了两个耦合的工业过程的最大能量回收，有利的是在用于能量回收的第一回路中和用于产生冷的第二回路中具有不同的能量载体。在给定的例子中，第一回路的能量载体是有一部分氨的水，而在第二回路中的能量载体是氨。
在膨胀器11中膨胀之后，第一能量载体是已被冷却的两相流，但是更多的热能可以从所述第一能量载体散发到具有低得多的沸点(-33℃)的第二能量载体(纯氨)，并且这在热交换器13中吸收热量。这种附加的热在用于产生冷的第二回路的膨胀器20中采用，第二回路的能量载体在所述膨胀器中膨胀。
用于产生冷的第二回路的在热交换器13中被加热的氨在膨胀器20中膨胀，由此能量载体变成两相(液相和气相)，由此这些相在分离器22中彼此分离。液相(液氨)具有-33℃的温度，并且能够用于所连接的工业制冷装置。
图6的压力-焓曲线图示出了通过将在液相中氨的压力降低到两相体系可以回收多少能量(功)，由此，该能量被从膨胀器中作为电力提取。
在下表中，算出了需要热过程到需要冷过程的两个例子的能量性能系数或者COP。
表1给出了耦合到冷冻装置的用于生产法式炸马铃薯的装置的能量账目(energyaccount)。能量回收栏给出了全部节能的总和，而能量供给栏给出了必须供给以使得能够能量回收的能量的总和。在这种情况下，回收能量与供给能量的比值或COP是3.95，并且比能量回收与产生冷的回路未耦合的总过程的COP更高。
表I：用于耦合到制冷装置的法式炸马铃薯生产的能量账目
表II示出了未耦合到第二工业过程的用于薯条生产的装置的能量账目。能量回收栏给出了全部节能的总和，而能量供给栏给出了必须供给以使得能够回收的能量的总和。在这种情况下，回收能量与供给能量的比值或COP是4.59。
表II：用于薯条生产的能量账目
不言而喻，本发明可以用于耦合其中一个过程需要加热而另一过程需要冷却的任何工业过程。
本发明也能够在不同的温度范围内应用，并且也能够用与在示例中说明的那些不同的能量载体而应用，只要它们对用于热回收的第一回路可以是两相的。
本发明决不局限于作为示例描述并且在附图中示出的实施例，而是在不脱离本发明的如在下面的权利要求中所描述的范围的情况下，根据本发明的用于节能的设备能够以各种形式和尺寸实现。

Claims (13)

1.一种用于将需要热的第一工业过程耦合到需要冷的第二工业过程的方法，其中，用于从所述第一工业过程的能量回收的第一回路(1)将热量传递至用于需要冷的所述第二工业过程的产生冷的第二回路(2)，其特征在于，在用于能量回收的所述第一回路(1)中，第一能量载体是两相的并且被适合于压缩两相流体的第一压缩机(7)压缩，所述第一压缩机是有螺杆式转子或装有叶片的压缩机，由此，液相的全部或部分作为压缩的结果而蒸发，使得过热不会发生。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，用于所述第一工业过程的能量回收的所述第一回路(1)耦合到用于所述第二工业过程的产生冷的所述第二回路(2)，并且其中，在所述第一能量载体在第一膨胀器(11)中膨胀以用于发电之后剩余的用于能量回收的所述第一回路中的第一能量载体的热量另外被用于通过在用于能量回收的所述第一回路(1)与用于产生冷的所述第二回路(2)之间的第三热交换器(13)加热所述第二工业过程的第二能量载体，在用于产生冷的所述第二回路(2)的第二能量载体在第二膨胀器(20)中膨胀以对用于产生冷的所述第二回路(2)产生电和冷之前另外还加热了所述第二工业过程的第二能量载体。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于能量回收的所述第一回路(1)的第一能量载体与用于产生冷的所述第二回路(2)的第二能量载体彼此不同。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于产生冷的所述第二回路(2)的第二能量载体具有比用于能量回收的所述第一回路(1)的第一能量载体更低的沸点。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在用于能量回收的所述第一回路(1)的第一能量载体中通过第一压缩机(7)产生的热量的一部分被用来加热在所述第一工业过程(3)中的液体或气体形式的过程流体，并且这依靠用于能量回收的所述第一回路(1)与用于供给所述过程流体到所述第一工业过程(3)的过程容器的管道之间的第一热交换器(9)，其中，它达到所需的温度用于所述第一工业过程中的产生阶段。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，用于产生冷的所述第二回路(2)的第二能量载体是氨。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，用于产生冷的所述第二回路(2)装有电动泵(17)，当在用于产生冷的所述第二回路(2)的第二膨胀器(20)中膨胀之前，用于产生冷的所述第二回路(2)的第二能量载体通过所述电动泵达到更高的压力。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，用于产生冷的所述第二回路(2)包括在用于膨胀的所述第二膨胀器(20)与用于压缩第二能量载体的第二压缩机(31)之间的第二分离器(22)，其用于将第二能量载体中的液相与气相分离，接着是用于所述第二工业过程中的一个或多个产生阶段的一个或多个制冷装置(24、25、26、27、28)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当在所述第二压缩机(31)中压缩至重新成为液体的压力之后，用于产生冷的所述第二回路(2)的第二能量载体被进一步引导到第二热交换器(33)，其中，来自所述第二能量载体的余热能够被传递到在所耦合的产生过程中的其他位置使用的另一种过程液体。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，用于所述第二能量载体的余热的所述第二热交换器(33)通过旋塞(36)连接到第一分离器(37)，其中，饱和蒸汽和饱和软化水在400kPa的压力下彼此分离。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一分离器(37)中的非冷凝部分被用来加热用于工厂使用的热水。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，来自发生器(43)的水与来自所述第一工业过程(3)的流体一起被回收，并且在过滤后可用于工业使用。
13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，用于产生冷的第二回路(2)的第二能量载体以气体形式从冷凝器(39)被引导至所述电动泵(17)，所述第二能量载体在所述冷凝器中变成液体，所述电动泵将该第二能量载体进一步驱动至在用于能量回收的所述第一回路(1)与用于产生冷的所述第二回路(2)之间的第三热交换器(13)，在此之后，用于产生冷的所述第二回路(2)的第二能量载体在随后的循环中被再利用。
CN201480038906.0A 2013-07-09 2014-07-01 用于节能的方法 Expired - Fee Related CN105378234B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE2013/0478 2013-07-09
BE2013/0478A BE1021700B1 (nl) 2013-07-09 2013-07-09 Inrichting voor energiebesparing
PCT/IB2014/001244 WO2015004515A2 (en) 2013-07-09 2014-07-01 Device for energy saving

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105378234A CN105378234A (zh) 2016-03-02
CN105378234B true CN105378234B (zh) 2018-01-30

Family

ID=49304616

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480038906.0A Expired - Fee Related CN105378234B (zh) 2013-07-09 2014-07-01 用于节能的方法
CN201480044914.6A Active CN105745401B (zh) 2013-07-09 2014-07-01 热回收和提升方法以及用于所述方法的压缩机

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480044914.6A Active CN105745401B (zh) 2013-07-09 2014-07-01 热回收和提升方法以及用于所述方法的压缩机

Country Status (23)

Country Link
US (2) US9879568B2 (zh)
EP (2) EP3019717B1 (zh)
JP (2) JP2016531263A (zh)
CN (2) CN105378234B (zh)
AU (2) AU2014288913B2 (zh)
BE (1) BE1021700B1 (zh)
BR (1) BR112016000329B1 (zh)
CA (2) CA2917809C (zh)
CY (2) CY1119686T1 (zh)
DK (2) DK3033498T3 (zh)
EA (2) EA031586B1 (zh)
ES (2) ES2649166T3 (zh)
HK (1) HK1217358A1 (zh)
HR (2) HRP20171877T1 (zh)
HU (2) HUE035684T2 (zh)
LT (2) LT3033498T (zh)
NO (2) NO3019717T3 (zh)
PL (2) PL3019717T3 (zh)
PT (2) PT3019717T (zh)
RS (2) RS57343B1 (zh)
SI (2) SI3033498T1 (zh)
TR (1) TR201809284T4 (zh)
WO (2) WO2015004515A2 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105841401B (zh) * 2015-04-13 2020-04-07 李华玉 第一类热驱动压缩-吸收式热泵
JP2019512075A (ja) * 2016-02-16 2019-05-09 サビック グローバル テクノロジーズ ベスローテン フェンノートシャップ 処理プラント水を冷却する方法とシステム
JP6363313B1 (ja) * 2018-03-01 2018-07-25 隆逸 小林 作動媒体特性差発電システム及び該発電システムを用いた作動媒体特性差発電方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101400756A (zh) * 2006-03-14 2009-04-01 旭硝子株式会社 热循环用工作介质、朗肯循环系统、热泵循环系统及制冷循环系统
CN201795639U (zh) * 2010-06-12 2011-04-13 博拉贝尔(无锡)空调设备有限公司 双海水源螺杆式热泵机组

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7614570A (nl) * 1976-12-30 1978-07-04 Stork Maschf Nv Thermodynamische installatie.
US4228657A (en) * 1978-08-04 1980-10-21 Hughes Aircraft Company Regenerative screw expander
GB2034012B (en) * 1978-10-25 1983-02-09 Thermo Electron Corp Method and apparatus for producing process steam
DE3122674A1 (de) * 1981-06-06 1982-12-23 geb.Schmitt Annemarie 5160 Düren Genswein Dampfkraftanlage mit vollstaendiger abwaermerueckfuehrung
US4573321A (en) * 1984-11-06 1986-03-04 Ecoenergy I, Ltd. Power generating cycle
DE3536953C1 (en) * 1985-10-17 1987-01-29 Thermo Consulting Heidelberg Resorption-type heat converter installation with two solution circuits
HU198329B (en) * 1986-05-23 1989-09-28 Energiagazdalkodasi Intezet Method and apparatus for increasing the power factor of compression hybrid refrigerators or heat pumps operating by solution circuit
JPS6371585A (ja) * 1986-09-12 1988-03-31 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 蒸気圧縮機の入口乾き度調整方法及び装置
US5027602A (en) * 1989-08-18 1991-07-02 Atomic Energy Of Canada, Ltd. Heat engine, refrigeration and heat pump cycles approximating the Carnot cycle and apparatus therefor
JPH04236077A (ja) * 1991-01-18 1992-08-25 Mayekawa Mfg Co Ltd 液循環式冷凍またはヒートポンプ装置
JPH06201218A (ja) * 1992-12-28 1994-07-19 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 高温出力型大昇温幅ハイブリッドヒートポンプ
US5440882A (en) * 1993-11-03 1995-08-15 Exergy, Inc. Method and apparatus for converting heat from geothermal liquid and geothermal steam to electric power
JP2611185B2 (ja) * 1994-09-20 1997-05-21 佐賀大学長 エネルギー変換装置
US5582020A (en) * 1994-11-23 1996-12-10 Mainstream Engineering Corporation Chemical/mechanical system and method using two-phase/two-component compression heat pump
US5819554A (en) * 1995-05-31 1998-10-13 Refrigeration Development Company Rotating vane compressor with energy recovery section, operating on a cycle approximating the ideal reversed Carnot cycle
US5557936A (en) * 1995-07-27 1996-09-24 Praxair Technology, Inc. Thermodynamic power generation system employing a three component working fluid
DE10052993A1 (de) * 2000-10-18 2002-05-02 Doekowa Ges Zur Entwicklung De Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung von thermischer Energie in mechanische Energie
US6523347B1 (en) * 2001-03-13 2003-02-25 Alexei Jirnov Thermodynamic power system using binary working fluid
JP2003262414A (ja) * 2002-03-08 2003-09-19 Osaka Gas Co Ltd 圧縮式ヒートポンプ及び給湯装置
WO2004009963A1 (de) * 2002-07-14 2004-01-29 RERUM COGNITIO Gesellschaft für Marktintegration deutscher Innovationen und Forschungsprodukte mbH Verfahren zur trennung von restgasen und arbeitsfluid beim wasser-dampf-kombi-prozess
US6604364B1 (en) * 2002-11-22 2003-08-12 Praxair Technology, Inc. Thermoacoustic cogeneration system
US7010920B2 (en) * 2002-12-26 2006-03-14 Terran Technologies, Inc. Low temperature heat engine
US7325400B2 (en) * 2004-01-09 2008-02-05 Siemens Power Generation, Inc. Rankine cycle and steam power plant utilizing the same
US8375719B2 (en) * 2005-05-12 2013-02-19 Recurrent Engineering, Llc Gland leakage seal system
US7784300B2 (en) * 2006-12-22 2010-08-31 Yiding Cao Refrigerator
JP2008298406A (ja) * 2007-06-04 2008-12-11 Toyo Eng Works Ltd 多元ヒートポンプ式蒸気・温水発生装置
WO2009045196A1 (en) * 2007-10-04 2009-04-09 Utc Power Corporation Cascaded organic rankine cycle (orc) system using waste heat from a reciprocating engine
JP5200593B2 (ja) * 2008-03-13 2013-06-05 アイシン精機株式会社 空気調和装置
EP2438278A4 (en) * 2009-06-04 2013-09-11 Jonathan J Feinstein COMBUSTION ENGINE
US8196395B2 (en) * 2009-06-29 2012-06-12 Lightsail Energy, Inc. Compressed air energy storage system utilizing two-phase flow to facilitate heat exchange
CN101614139A (zh) * 2009-07-31 2009-12-30 王世英 多循环发电热力系统
US8572972B2 (en) * 2009-11-13 2013-11-05 General Electric Company System and method for secondary energy production in a compressed air energy storage system
US20120255302A1 (en) * 2009-12-28 2012-10-11 Hugelman Rodney D Heating, cooling and power generation system
JP5571978B2 (ja) * 2010-03-10 2014-08-13 大阪瓦斯株式会社 ヒートポンプシステム
US20120006024A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Energent Corporation Multi-component two-phase power cycle
US8650879B2 (en) * 2011-04-20 2014-02-18 General Electric Company Integration of waste heat from charge air cooling into a cascaded organic rankine cycle system
US8991181B2 (en) * 2011-05-02 2015-03-31 Harris Corporation Hybrid imbedded combined cycle
JP5862133B2 (ja) * 2011-09-09 2016-02-16 国立大学法人佐賀大学 蒸気動力サイクルシステム
US20130074499A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 Harris Corporation Hybrid thermal cycle with imbedded refrigeration
CN202562132U (zh) * 2012-03-17 2012-11-28 深圳市万越新能源科技有限公司 人工冰场和游泳池联合工作的热泵系统
US20140026573A1 (en) * 2012-07-24 2014-01-30 Harris Corporation Hybrid thermal cycle with enhanced efficiency

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101400756A (zh) * 2006-03-14 2009-04-01 旭硝子株式会社 热循环用工作介质、朗肯循环系统、热泵循环系统及制冷循环系统
CN201795639U (zh) * 2010-06-12 2011-04-13 博拉贝尔(无锡)空调设备有限公司 双海水源螺杆式热泵机组

Also Published As

Publication number Publication date
CA2917809A1 (en) 2015-01-15
US20160146058A1 (en) 2016-05-26
EP3033498B1 (en) 2018-04-04
WO2015004515A3 (en) 2015-04-16
HRP20180961T1 (hr) 2018-08-10
CY1120514T1 (el) 2019-07-10
AU2014288913A1 (en) 2016-01-21
ES2649166T3 (es) 2018-01-10
DK3019717T3 (da) 2017-11-27
JP2016524120A (ja) 2016-08-12
RS56635B1 (sr) 2018-03-30
AU2014288913B2 (en) 2016-09-29
SI3033498T1 (en) 2018-08-31
PL3033498T3 (pl) 2018-09-28
EA201600092A1 (ru) 2016-06-30
BR112016000329B1 (pt) 2022-10-04
EP3019717B1 (en) 2017-09-13
DK3033498T3 (en) 2018-05-22
CN105745401B (zh) 2018-06-19
PT3019717T (pt) 2017-11-14
PL3019717T3 (pl) 2018-03-30
CA2915555A1 (en) 2015-01-15
CN105378234A (zh) 2016-03-02
BE1021700B1 (nl) 2016-01-11
SI3019717T1 (en) 2018-01-31
US9879568B2 (en) 2018-01-30
US20160146517A1 (en) 2016-05-26
WO2015005768A1 (en) 2015-01-15
AU2014287898A1 (en) 2016-02-04
ES2672308T3 (es) 2018-06-13
HUE035684T2 (en) 2018-05-28
EP3033498A1 (en) 2016-06-22
NO3019717T3 (zh) 2018-02-10
CN105745401A (zh) 2016-07-06
LT3019717T (lt) 2017-12-11
PT3033498T (pt) 2018-06-08
NO3033498T3 (zh) 2018-09-01
BR112016000329A2 (pt) 2018-01-30
HRP20171877T1 (hr) 2018-03-23
LT3033498T (lt) 2018-06-25
CY1119686T1 (el) 2018-04-04
JP2016531263A (ja) 2016-10-06
HK1217358A1 (zh) 2017-01-06
CA2915555C (en) 2018-04-03
EA031586B1 (ru) 2019-01-31
TR201809284T4 (tr) 2018-07-23
HUE038186T2 (hu) 2018-09-28
EP3019717A2 (en) 2016-05-18
WO2015004515A2 (en) 2015-01-15
CA2917809C (en) 2021-08-10
EA030895B1 (ru) 2018-10-31
RS57343B1 (sr) 2018-08-31
EA201690192A1 (ru) 2016-07-29
JP6401262B2 (ja) 2018-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102454441B (zh) 与吸收式冷冻机形成一体的兰金循环
CN204718299U (zh) 用于使天然气进料流液化和从中移除氮的设备
CN112747563B (zh) 混合制冷剂液化系统和方法
CN1840868B (zh) 用稠密流体膨胀器将低级热源转化为动力的工艺
CN105324616B (zh) 制冷系统的油料回收
CN103528264B (zh) 基于正逆循环耦合的复合式制冷系统及方法
CN105378234B (zh) 用于节能的方法
CN105209841A (zh) 用于减小气体压力并且使气体液化的站
KR102281315B1 (ko) 산업용 및 탄화수소 가스 액화
CN102414528B (zh) 用于从甲烷致冷剂回收冷量的致冷方法和系统
CN104603564B (zh) 用于冷凝富含二氧化碳的气体流的方法和设备
US20240067888A1 (en) Systems and methods to use waste heat for cooling in a gas oil separation plant
CN104006570B (zh) 基于正逆循环耦合的吸收-压缩复合式制冷系统及方法
CN104412055B (zh) 控制温度以液化气体的方法及使用该方法的制备设备
WO2018004351A1 (en) System adapted for heating a mixed hydrocarbon stream and a method for heating a mixed hydrocarbon stream
RU2640050C1 (ru) Способ удаления тяжелых углеводородов при сжижении природного газа и устройство для его осуществления
JP2001241785A (ja) Ｃｏ２冷媒ヒートポンプおよび融雪装置
RU2617039C1 (ru) Низкотемпературная холодильная машина
OA17729A (en) Device for energy saving.
CN105180495A (zh) 一种波转子复迭制冷系统及其工作方法
CN103282731A (zh) 蒸气吸收制冷
JPH036433B2 (zh)

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1217358

Country of ref document: HK

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1217358

Country of ref document: HK

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210112

Address after: Holland Rhine River Alfven

Patentee after: Duini Sustainable Energy Co.,Ltd.

Address before: Hohhead, the Netherlands

Patentee before: P.T.I.

Patentee before: Petraeus C. Van Beveren

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180130