CN106703920A - 洗浴室废水热能多级利用有机朗肯循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的洗浴室废水热能多级利用有机朗肯循环系统，包括依次连接的第一蒸发器(1)、第二蒸发器(2)、膨胀机(3)、冷凝器(6)、泵体(5)，与第二蒸发器(2)相连的第三蒸发器(7)，以及与膨胀机(3)相连的蒸汽发电机(4)；该系统在回收处理公共澡堂的热废水中的应用，实现节能降耗优化以及剩余能量的梯级利用。本发明具有以下主要的优点:能够降低废水的温度，达到废水排放的温度要求，减轻高温对管道的损伤；热能的多利用化，一部分直接加热冷水，冬季作为供暖系统的地位热源，夏季作为预热；结余能源的利用，间接转化为电能，可以为浴室进行照明，减少额外电量的使用；可充分利用回收低品质的热能。

Description

洗浴室废水热能多级利用有机朗肯循环系统

技术领域

本发明涉及污水处理及其再生利用领域，特别是一种洗浴室废水热能多级利用有机朗肯循环系统。

背景技术

随着人类文明的发展，能源问题逐渐成为一个备受瞩目的问题。资源枯竭问题以及环境恶化问题日益凸显，建立可持续发展的社会经济发展模式和自然环境稳定系统就成了人类发展的必经之路；利用能源、开发新能源、回收可利用能源成为当前世界各国研究的主要方向。目前世界范围内存在大量未被合理利用的余热资源。以学校的浴室为例，出水温度为40摄氏度，而废水的温度平均为36摄氏度，由此可知热量的利用率仅有16.7％，而其余的热量则被排放掉。

现在洗浴中心常用的5种废水处理方法(气浮处理法混凝处理法电解处理法电絮凝气浮组合处理法活性炭处理法)都是基于废水自生所含有的污染物，包括人体皮肤分泌物、毛发、污垢、合成洗涤剂和香料，以及细菌、真菌、大肠杆菌和病毒等，都并未对废水所含的热能加以有效的利用。对于这些温度较低的中低品位热能的回收利用，有机朗肯循环被认为是最有效的途径。有机朗肯循环采用低沸点有机物为工质，具有使用寿命长、维护费用低和自动化程度高等特点，能够从低品位的热源中吸热，因此特别适合中低温余热的利用。随着人们生活品质的不断提高，生活热水所耗能量也越来越多，而常规洗浴系统中并未对洗浴废水经行处理，使得污水中所含高于环境温度的热量被浪费，在大型集中式的洗浴系统中这种损失则更加严重。

针对于现如今洗浴废水流量相当大的情况，若对现有能量系统进行改造，利用废水余热收集装置、有机朗肯余热循环转换模块以及能量利用可以有效的将公共澡堂的废水热回收处理，可实现节能降耗优化以及剩余能量的梯级利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种洗浴室废水热能多级利用有机朗肯循环系统，利用废水余热收集装置、有机朗肯余热循环转换模块以及能量利用可以有效的将公共澡堂的废水热回收处理，可实现节能降耗优化以及剩余能量的梯级利用，具有较大的经济性、实用性和社会价值。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的洗浴室废水热能多级利用有机朗肯循环系统，其结构是：包括依次连接的第一蒸发器、第二蒸发器、膨胀机、冷凝器、泵体，与第二蒸发器相连的第三蒸发器，以及与膨胀机相连的蒸汽发电机。

所述的第一蒸发器，采用板式蒸发器，铺在洗浴室地下，其中：通过输送二级温水的管道与第二蒸发器相连；经输送一级温水的管道与冷凝器相连；经输送气态循环质的管道与膨胀机相连；还通过管道经泵体与冷凝器相连，此管道流通的是液态循环质。

所述的第一蒸发器还设有两条支管，分别用于输送一级废水、二级废水的支管，其中：一级废水是在洗浴后直接流出的废水，其温度平均为36摄氏度；二级废水是一级废水在第一蒸发器中加热一级温水后形成的。

所述的第二蒸发器和第三蒸发器，采用立柱式，二者依次装于锅炉尾部的烟道，二者相连的管道中流通的是二级废气，该废气是一级废气流经第三蒸发器后所形成的；一级废气来自于锅炉尾部的烟道排出的废气。

所述的气态循环质和液态循环质，均为同一种物质或混合物在不同温度下所呈现的不同物态；均采用丙烷、五氟丙烷、四氟乙烷中的一种纯工质，或两种及以上纯工质的任意比例组成的混合物。

所述的第三蒸发器，设有三条支管，分别用于输送一级废气、冷水、二级温水，其中：一级废气来自于锅炉尾部的烟道排出的废气；输送二级温水的支管与第二蒸发器连通，该二级温水是冷水经第二蒸发器中吸收一级废气后的高品位能量所形成的，温度为32-37摄氏度。

本发明提供的洗浴室废水热能多级利用有机朗肯循环系统，其在回收处理公共澡堂的热废水中的应用，实现节能降耗优化以及剩余能量的梯级利用。

本发明提供的洗浴室废水热能多级利用有机朗肯循环系统，其应用时，来自外部管路的冷水首先通过第三蒸发器，经过一级废气加热流出二级温水，而冷凝器通过气态循环质冷凝放热加热来自外部管路的冷水流出一级温水，一级温水流入第一蒸发器通过一级废水加热，使一级废水变为二级废水排出；第二蒸发器通过二级废气加热流出二级温水；液态循环质通过泵体依次流入第二蒸发器，吸收余热转化为气态循环质，气态循环质经膨胀机带动蒸汽发电机发电，然后气态循环质流经冷凝器放热，重新转化为液态循环质，储存并准备循环利用。

本发明与现有技术相比，具有以下主要的有益效果：

1.利用系统回收废水的热量，降低废水的温度，达到废水排放的温度要求，减轻高温对管道的损伤。

2.热能的多利用化，一部分直接加热冷水，冬季作为供暖系统的地位热源，夏季作为预热。

3.结余能源的利用，间接转化为电能，可以为浴室进行照明，减少额外电量的使用。

4.回收低温余热的ORC发电系统相比较传统低温余热发电系统优势相当明显，其对于低温余热利用的效率提升很大，可充分利用回收低品质的热能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1.第一蒸发器；2.第二蒸发器；3.膨胀机；4.蒸汽发电机；5.泵体；6.冷凝器；7.第三蒸发器；8.一级废气；9.冷水；10.一级温水；11.二级温水；12.气态循环质；13.一级废水；14.液态循环质；15.二级废气；16.二级废水。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，这些实施例仅仅是对本发明较佳实施方式的描述，但并不限定以下所述的内容。

本发明提供的洗浴室废水热能多级利用有机朗肯循环系统，如图1所示，包括依次连接的第一蒸发器1、第二蒸发器2、膨胀机3、冷凝器6、泵体5，与第二蒸发器2相连的第三蒸发器7，以及与膨胀机3相连的蒸汽发电机4。

所述的第一蒸发器1采用板式蒸发器，铺在洗浴室地下。第一蒸发器中，其通过输送二级温水11的管道与第二蒸发器2相连；经输送一级温水10的管道与冷凝器6相连，所述温水10是在冷凝器6中吸收气态循环质12进行冷凝而放出的热量后所形成的冷水9；经输送气态循环质12的管道与膨胀机3相连；还通过管道经泵体5与冷凝器6相连，此管道流通的是液态循环质14。

所述的第一蒸发器1还设有两条支管，为分别用于输送一级废水13、二级废水16的支管；其中：一级废水13是在洗浴后直接流出的废水，其温度平均为36摄氏度；二级废水16是一级废水13在第一蒸发器1中加热一级温水10后形成的。

所述的第二蒸发器2和第三蒸发器7，采用立柱式，二者依次装于锅炉尾部的烟道，二者相连的管道中流通的是二级废气15，该废气是一级废气8流经第三蒸发器7后所形成的。

所述的第三蒸发器7，还设有三条支管，分别用于输送一级废气8、冷水9.1、二级温水11，其中：一级废气8来自于锅炉尾部的烟道排出的废气；输送二级温水11的支管与第二蒸发器2连通，该温水是冷水9.1是在第二蒸发器2中吸收一级废气8的高品位能量所形成的，温度为35摄氏度左右。

所述的膨胀机3，采用立式结构，用于压缩气态循环质12，并向外输出机械功带动蒸汽发电机4工作，同时使气态循环质12的温度降低。

所述的蒸汽发电机4，采用螺杆式蒸汽膨胀发电机，所发的电用于洗浴室的日常照明。

所述的冷凝器6，采用壳管式冷凝器或套管式冷凝器，用于将气态循环质12转化为液态循环质14，储存并准备循环利用。

所述气态循环质12和液态循环质14是同一种物质或混合物在不同温度下所呈现的不同物态，循环质可采用丙烷(R290)、五氟丙烷(R245fa)、四氟乙烷(R134a)中的一种纯工质，或其中两种及以上工质的任意比例组成的混合物。

本发明提供的洗浴室废水热能多级利用有机朗肯循环系统，其工作过程如下：

所述冷水9.1首先通过第三蒸发器7，经过一级废气8加热可流出二级温水11，而冷凝器6通过气态循环质12冷凝放热加热冷水9.2流出一级温水10，一级温水10流入第一蒸发器1通过一级废水13加热，一级废水13变为二级废水16排出，第二蒸发器2通过二级废气15加热流出二级温水11。

所述液态循环质14通过泵体5依次流入第二蒸发器2，吸收余热转化为气态循环质12，气态循环质12经膨胀机3带动蒸汽发电机4发电，然后气态循环质12流经冷凝器6放热，重新转化为液态循环质14，储存并准备循环利用。

本申请提供的说明书附图中，凡是气态的循环管路用虚线表示，液态的循环管路用实线表示；气态循环质和液态循环质是同一种物质或混合物在不同温度下所呈现的不同物态。

本发明相比于洗浴中心常用的5种废水处理方式(气浮处理法混凝处理法电解处理法电絮凝气浮组合处理法活性炭处理法)，该系统利用物理化学相结合跨学科研究方式，实现热能向多种能源的转化利用，增大热能的利用率，以减轻废水对管道的伤害、降低CO2的排放等，起到有效降低成本，节能减排的作用。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.洗浴室废水热能多级利用有机朗肯循环系统，其特征是包括依次连接的第一蒸发器(1)、第二蒸发器(2)、膨胀机(3)、冷凝器(6)、泵体(5)，与第二蒸发器(2)相连的第三蒸发器(7)，以及与膨胀机(3)相连的蒸汽发电机(4)。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的第一蒸发器(1)，采用板式蒸发器，铺在洗浴室地下，其中：通过输送二级温水的管道与第二蒸发器(2)相连；经输送一级温水的管道与冷凝器(6)相连；经输送气态循环质(12)的管道与膨胀机(3)相连；还通过管道经泵体(5)与冷凝器(6)相连，此管道流通的是液态循环质(14)。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述的第一蒸发器(1)还设有两条支管，分别用于输送一级废水(13)、二级废水(16)的支管，其中：一级废水(13)是在洗浴后直接流出的废水，其温度平均为36摄氏度；二级废水(16)是一级废水(13)在第一蒸发器(1)中加热一级温水后形成的。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于所述的第二蒸发器(2)和第三蒸发器(7)，采用立柱式，二者依次装于锅炉尾部的烟道，二者相连的管道中流通的是二级废气，该废气是一级废气流经第三蒸发器(7)后所形成的；一级废气来自于锅炉尾部的烟道排出的废气。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的气态循环质(12)和液态循环质(14)，均为同一种物质或混合物在不同温度下所呈现的不同物态；均采用丙烷、五氟丙烷、四氟乙烷中的一种纯工质，或两种及以上纯工质的任意比例组成的混合物。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的第三蒸发器(7)，设有三条支管，分别用于输送一级废气、冷水、二级温水，其中：一级废气来自于锅炉尾部的烟道排出的废气；输送二级温水的支管与第二蒸发器连通，该二级温水是冷水经第二蒸发器(2)中吸收一级废气后的高品位能量所形成的，温度为32-37摄氏度。

7.权利要求1至6中任一所述系统的应用，其特征是该系统在回收处理公共澡堂的热废水中的应用，实现节能降耗优化以及剩余能量的梯级利用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征是：

来自外部管路的冷水首先通过第三蒸发器(7)，经过一级废气加热流出二级温水，而冷凝器(6)通过气态循环质(12)冷凝放热加热来自外部管路的冷水流出一级温水，一级温水流入第一蒸发器(1)通过一级废水加热，使一级废水变为二级废水排出；第二蒸发器(2)通过二级废气加热流出二级温水；

液态循环质(14)通过泵体(5)依次流入第二蒸发器(2)，吸收余热转化为气态循环质(12)，气态循环质(12)经膨胀机(3)带动蒸汽发电机(4)发电，然后气态循环质(12)流经冷凝器(6)放热，重新转化为液态循环质(14)，储存并准备循环利用。