CN109852750A - 一种利用高炉煤气余压的制冷空调系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用高炉煤气余压的制冷空调系统及其工作方法，膨胀机与发电机同轴相连，膨胀机入口端与高炉煤气管路连接，膨胀机的出口端通过管道与高炉煤气‑冷却介质换热器的高炉煤气侧入口端相连，高炉煤气‑冷却介质换热器的高炉煤气侧出口端与高炉煤气用户管道相连，高炉煤气‑冷却介质换热器的冷却介质侧入口与冷却介质管道相连，高炉煤气‑冷却介质换热器的冷却介质侧出口与冷却介质循环泵相连。本发明通过对高炉煤气余压余能的合理利用，实现了钢铁企业制冷空调系统的节能低耗运行，提高了系统的能源利用效率并节约了资源，具有巨大的经济效益及生态效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种空调系统，具体为一种利用高炉煤气余压的制冷空调系统。
背景技术
高炉煤气是高炉炼铁过程中所产生的一种副产品，是钢铁企业的重要能源之一，据统计，高炉每消耗1t焦炭可产生3800～4000m3的高炉煤气，实现对高炉煤气的充分利用可大幅提高钢铁企业能源利用效率。
在传统炼铁高炉工艺流程中高炉炉顶压力可达150～300KPa，目前钢铁企业对高炉煤气余压的利用方式主要是高炉煤气余压透平发电，该方式虽然利用了高炉煤气的压能，但并未对高炉煤气膨胀做功后所产生的冷能加以回收利用，从而造成了能量的浪费；而传统电制冷空调系统耗能巨大，可达到建筑总能耗的60％。因此实现对高炉煤气余压及冷能的合理用对于实现钢铁企业节能减排具有重大意义。
而目前，能够实现对高炉煤气膨胀做功后所携带的冷能进行合理利用的技术方案尚未见报道。
发明内容
针对现有技术中高炉煤气膨胀做功后所产生的冷能没有被回收利用，从而造成了能量浪费等不足，本发明要解决的问题是提供一种可充分利用高炉煤气炉顶余压、降低钢铁企业制冷空调系统运行能耗的利用高炉煤气余压的制冷空调系统及其工作方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明一种利用高炉煤气余压的制冷空调系统，包括膨胀机、高炉煤气旁通支路以及高炉煤气-制冷介质换热器，其中，膨胀机与发电机同轴相连，膨胀机入口端与高炉煤气管路连接，膨胀机的出口端通过管道与高炉煤气-冷却介质换热器的高炉煤气侧入口端相连，高炉煤气-冷却介质换热器的高炉煤气侧出口端与高炉煤气用户管道相连，高炉煤气-冷却介质换热器的冷却介质侧入口与冷却介质管道相连，高炉煤气-冷却介质换热器的冷却介质侧出口与冷却介质循环泵相连。
所述高炉煤气-冷却介质换热器的进出口管路之间设有高炉煤气旁通支路，在高炉煤气旁通支路上设有高炉煤气旁通阀，高炉煤气-冷却介质换热器的入口侧设有高炉煤气流量调节阀，该高炉煤气流量调节阀和高炉煤气旁通阀均为电动调节阀。
所述膨胀机为螺杆膨胀机。
所述高炉煤气-冷却介质换热器为热管式换热器。
所述冷却介质为水、空气或载冷剂。
本发明一种利用高炉煤气余压的制冷空调系统工作方法，包括以下步骤：
当系统需要制冷时，高压高炉煤气进入膨胀机，利用其压能推动膨胀机带动发电机对外输出电能；
做功后的高炉煤气温度降低，低温高炉煤气进入高炉煤气-冷却介质换热器与冷却介质换热实现对冷却介质的冷却，再作为燃料送往高炉煤气用户。
本发明还包括以下步骤：
调节高炉煤气流量调节阀和高炉煤气旁通阀的开度，控制低温进入高炉煤气-冷却介质换热器中的高炉煤气流量，从而实现对冷却介质温度的控制。
当所述冷却介质为水时，所述系统通过与空调水系统结合构成空气-水制冷系统，应用于高层办公建筑的供冷。
当冷却介质为空气时，所述系统通过与空调风系统结合构成全空气制冷系统，应用于诸如车间、厂房等大空间建筑的供冷。
当冷却介质为载冷剂时，所述系统通过与蓄冰装置结合构成冰蓄冷系统，解决因高炉煤气供应中断所造成的供冷中断问题。
本发明具有以下有益效果及优点：
本发明通过利用高炉煤气余压推动膨胀机带动发电机输出电能，做功后的高炉煤气温度明显降低，将其冷能回收作为夏季工况下空调系统的冷源，合理利用高炉煤气余压余能，实现了钢铁企业制冷空调系统的节能低耗运行，提高了系统的能源利用效率并节约了资源，具有巨大的经济效益及生态效益。
附图说明
图1为本发明利用高炉煤气余压的制冷空调系统的系统原理图。
其中，1为膨胀机，2为发电机，3为高炉煤气旁通阀，4为高炉煤气旁通支路，5为高炉煤气流量调节，6为高炉煤气-制冷介质换热器，7为冷却介质循环泵。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
如图1所示，本发明一种利用高炉煤气余压的制冷空调系统，包括膨胀机1、高炉煤气旁通支路3以及高炉煤气-制冷介质换热器4，其中，膨胀机1与发电机2同轴相连，膨胀机1入口端与高炉煤气管路连接，膨胀机1的出口端通过管道与高炉煤气-冷却介质换热器6的高炉煤气侧入口端相连，高炉煤气-冷却介质换热器6的冷却介质侧入口与冷却介质管道相连，高炉煤气-冷却介质换热器6的冷却介质侧出口与冷却介质循环泵7相连。
所述高炉煤气-冷却介质换热器6的进出口管路之间设有高炉煤气旁通支路4，在高炉煤气旁通支路4上设有高炉煤气旁通阀3，高炉煤气-冷却介质换热器6的入口侧设有高炉煤气流量调节阀5，该高炉煤气流量调节阀5和高炉煤气旁通阀3均为电动调节阀。
本实施例中，膨胀机1为螺杆膨胀机；高炉煤气-冷却介质换热器6为热管式换热器；冷却介质为水、空气或载冷剂。
高炉煤气管路出口与加热炉、锅炉热电机组、燃气轮机以及煤气管路连通，使得系统在利用高炉煤气余压发电的同时可以实现制冷功能，并且实现发电及制冷功能后依然可以作为加热炉、锅炉热电机组、燃气轮机等其他用能设备的燃料。
本发明的工作原理如下：
高炉高炉煤气进入膨胀机1后，利用余压推动膨胀机1带动发电机输出电能，做功后的高炉煤气温度降低，低温高炉煤气进入高炉煤气-制冷介质换热器4，与制冷介质换热实现对制冷介质的冷却，之后作为燃料送入加热炉、锅炉热电机组、燃气轮机等其他用能设备；制冷介质在高炉煤气-制冷介质换热器4经低温高炉煤气冷却后可实现供冷功能。通过调节高炉煤气流量调节阀2控制低温进入高炉煤气-制冷介质换热器4中的高炉煤气流量，从而实现对制冷介质温度的控制。
本发明一种利用高炉煤气余压的制冷空调系统工作方法，包括以下步骤：
当系统需要制冷时，高压高炉煤气进入膨胀机1，利用其压能推动膨胀机1带动发电机2对外输出电能；
做功后的高炉煤气温度降低，低温高炉煤气进入高炉煤气-冷却介质换热器6与冷却介质换热实现对冷却介质的冷却，再作为燃料送往高炉煤气用户。
本发明方法可通过调节高炉煤气流量调节阀5和高炉煤气旁通阀3的开度，控制低温进入高炉煤气-冷却介质换热器6中的高炉煤气流量，从而实现对冷却介质温度的控制。
当所述冷却介质为水时，所述系统通过与空调水系统结合构成空气-水制冷系统，可应用于高层办公建筑的供冷。本步骤可应用于高层办公建筑的夏季制冷。
当冷却介质为空气时，所述系统通过与空调风系统结合构成全空气制冷系统，可应用于诸如车间、厂房等大空间建筑的供冷。本步骤可应用于诸如车间、厂房等大空间建筑的供冷。
当冷却介质为载冷剂(如乙二醇水溶液)时，所述系统通过与蓄冰装置结合构成冰蓄冷系统，可解决因高炉煤气供应中断所造成的供冷中断问题。本步骤可解决因高炉煤气供应中断所造成的供冷中断问题。
本发明利用高炉煤气余压推动膨胀机带动发电机输出电能，做功后的高炉煤气温度降低，冷能回收作为夏季工况下空调系统的冷源。本发明通过对高炉煤气余压余能的合理利用实现了钢铁企业制冷空调系统的节能低耗运行，提高了系统的能源利用效率并节约了资源，具有巨大的经济效益及生态效益。
Claims (10)
1.一种利用高炉煤气余压的制冷空调系统，其特征在于：包括膨胀机、高炉煤气旁通支路以及高炉煤气-制冷介质换热器，其中，膨胀机与发电机同轴相连，膨胀机入口端与高炉煤气管路连接，膨胀机的出口端通过管道与高炉煤气-冷却介质换热器的高炉煤气侧入口端相连，高炉煤气-冷却介质换热器的高炉煤气侧出口端与高炉煤气用户管道相连，高炉煤气-冷却介质换热器的冷却介质侧入口与冷却介质管道相连，高炉煤气-冷却介质换热器的冷却介质侧出口与冷却介质循环泵相连。
2.根据权利要求1所述的利用高炉煤气余压的制冷空调系统，其特征在于：所述高炉煤气-冷却介质换热器的进出口管路之间设有高炉煤气旁通支路，在高炉煤气旁通支路上设有高炉煤气旁通阀，高炉煤气-冷却介质换热器的入口侧设有高炉煤气流量调节阀，该高炉煤气流量调节阀和高炉煤气旁通阀均为电动调节阀。
3.根据权利要求1所述的利用高炉煤气余压的制冷空调系统，其特征在于：所述膨胀机为螺杆膨胀机。
4.根据权利要求1所述的利用高炉煤气余压的制冷空调系统，其特征在于：所述高炉煤气-冷却介质换热器为热管式换热器。
5.根据权利要求1所述的利用高炉煤气余压的制冷空调系统，其特征在于：所述冷却介质为水、空气或载冷剂。
6.一种利用高炉煤气余压的制冷空调系统工作方法，其特征在于包括以下步骤：
当系统需要制冷时，高压高炉煤气进入膨胀机，利用其压能推动膨胀机带动发电机对外输出电能；
做功后的高炉煤气温度降低，低温高炉煤气进入高炉煤气-冷却介质换热器与冷却介质换热实现对冷却介质的冷却，再作为燃料送往高炉煤气用户。
7.根据权利要求6所述的一种利用高炉煤气余压的制冷空调系统工作方法，其特征在于还包括以下步骤：
调节高炉煤气流量调节阀和高炉煤气旁通阀的开度，控制低温进入高炉煤气-冷却介质换热器中的高炉煤气流量，从而实现对冷却介质温度的控制。
8.根据权利要求6所述的一种利用高炉煤气余压的制冷空调系统的工作方法，其特征在于：当所述冷却介质为水时，所述系统通过与空调水系统结合构成空气-水制冷系统，应用于高层办公建筑的供冷。
9.根据权利要求6所述的一种利用高炉煤气余压的制冷空调系统的工作方法，其特征在于：当冷却介质为空气时，所述系统通过与空调风系统结合构成全空气制冷系统，应用于诸如车间、厂房等大空间建筑的供冷。
10.根据权利要求6所述的一种利用高炉煤气余压的制冷空调系统的工作方法，其特征在于：当冷却介质为载冷剂时，所述系统通过与蓄冰装置结合构成冰蓄冷系统，解决因高炉煤气供应中断所造成的供冷中断问题。
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