CN110388685A - 一种同时回收多种工业余热的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种同时回收多种工业余热的系统及方法，包括供暖系统供水支管、供暖系统回水支管、余热换热装置、余热供热系统循环泵、采暖用户、非采暖热用户，旁通管、余热介质进换热装置的管道、余热介质出换热装置的管道、热计量装置、换热装置供热进水管道、换热装置供热出水管道；供暖系统供水总干管与若干供暖系统供水支管连接，供暖系统回水总干管与若干供暖系统回水支管连接；供暖系统供水支管与供暖系统回水支管之间由靠近供暖系统供水总干管至远离方向依次连接有旁通管、采暖用户、非采暖热用户。优点是：实现了夏季多种中低温余热的回收利用，解决了夏季非采暖热用户的需热问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种同时回收多种工业余热的系统及方法。
背景技术
电厂、钢铁厂、石油、化工、建材、轻工和食品行业等工业企业在生产过程中存在大量的低品位余热，包括电厂乏汽余热、高炉冲渣水余热、烟气余热、冷却介质的余热等等，被认为是继煤、石油、天然气和水力之后的第五大常规能源。
目前，国内这部分低温余热主要应用于冬季取暖、加热生活热水、热泵供暖/制冷、海水淡化及余热发电等领域。在夏季，由于需热用户分散，单独建立管道连接得不偿失，这部分低温余热往往采取上冷却塔放散的方式来处理。
现有技术中，中国专利CN101368747A公开一种闭式冲渣水余热采暖系统，该方法包括热源水池、循环水泵、室内采暖设施和定压补水系统，在热源水池内设集成板翅式吸热器，通过管道连接蒸汽再热器和室内采暖系统。该方法试图解决现有系统的堵塞和腐蚀问题，但该方法没有考虑冲渣水余热的夏季利用问题，夏季余热仍无法回收利用。
中国专利CN202415575U公开一种高炉冲渣水余热利用系统，该系统通过板式换热器将冲渣水和采暖水分隔，结构合理，占地面积小，可满足生活小区冬季取暖需要。同样，该系统并没有解决冲渣水余热的夏季利用问题，夏季余热仍无法回收利用。
中国专利CN103834754A公开一种高炉明特法冲渣水余热利用三联供系统，该系统粒化装置、渣水分离装置、沉淀池、沉淀蓄热池；沉淀蓄热池中冲渣水通过余热供水泵组进入换热装置换热，换热后的用户水用于供暖、制冷及脱湿鼓风机用户；该设有沉淀、蓄热及过滤装置可提高系统水质，设有化学清洗装置，可延长换热装置使用寿命。该系统指出冲渣水余热可用于制冷、脱湿鼓风等，但并没有解决夏季冲渣水应用于更多用户的系统和控制问题，夏季冲渣水余热仍无法顺利回收利用。
综上所述，各工业企业的这部分中低温余热存在回收利用面窄，回收利用受季节条件约束较严重的问题，从而降低了这部分中低温余热的回收率，尤其是夏季基本处于放散状态。因此，探寻更加实用有效的多种中低温余热回收利用系统及方法是非常必要的。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种同时回收多种工业余热的系统及方法，充分利用供暖管网全面覆盖千家万户的特点，构建能够同时、就近回收利用多种中低温余热的系统，尤其是夏季多种中低温余热的回收利用系统及方法，解决了夏季非采暖热用户(洗浴、制冷、生产工艺需中低温热源的工业企业等)的需热问题，实现夏季多种中低温余热的回收利用。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种同时回收多种工业余热的系统，包括供暖系统锅炉房、供暖系统供水总干管、供暖系统回水总干管，供暖系统锅炉房出口连接供暖系统供水总干管，供暖系统锅炉房入口连接供暖系统回水总干管，
包括供暖系统供水支管、供暖系统回水支管、余热换热装置、余热供热系统循环泵、采暖用户、非采暖热用户，旁通管、余热介质进换热装置的管道、余热介质出换热装置的管道、热计量装置、换热装置供热进水管道、换热装置供热出水管道；
供暖系统供水总干管与若干供暖系统供水支管连接，供暖系统回水总干管与若干供暖系统回水支管连接；
供暖系统供水支管与供暖系统回水支管之间由靠近供暖系统供水总干管至远离方向依次连接有旁通管、采暖用户、非采暖热用户；
余热换热装置并联在旁通管与采暖用户之间的供暖系统回水支管上，换热装置供热进水管道一端与供暖系统回水支管连接，另一端与余热换热装置供热水侧入口连接，换热装置供热进水管道上连接有余热供热系统循环泵，余热供热系统循环泵靠近余热换热装置供热水侧入口；换热装置供热出水管道一端与余热换热装置供热水侧出口连接，另一端与供暖系统回水支管连接；余热换热装置上连接有余热介质进换热装置的管道和余热介质出换热装置的管道；
非采暖热用户的进户管道上连接有热计量装置；
在旁通管上、旁通管与供暖系统供水总干管之间的供暖系统供水支管上、旁通管与供暖系统回水总干管之间的供暖系统回水支管上、换热装置供热出水管道上、采暖用户的出户管道上、非采暖热用户的出口管道上均设有手动球阀；
在供暖系统回水支管与余热供热系统循环泵之间的换热装置供热进水管道上、换热装置供热进水管道与换热装置供热出水管道之间的供暖系统回水支管上、采暖用户的进户管道上、非采暖热用户的进户管道上、供暖系统供水支管与热计量装置之间的非采暖热用户的进户管道上均设手动调节阀和手动球阀。
所述的供暖系统供水支管的末端、供暖系统回水支管的末端均连接有手动球阀。
所述的非采暖热用户包括洗浴、制冷、生产工艺中需中低温热源的工业企业，中低温热源是30℃-150℃的热源。
所述的采暖用户包括居民住宅冬季采暖，企事业办公楼冬季采暖。
一种同时回收多种工业余热的方法，包括：
1)工业企业的中低温余热介质在余热换热装置与市政供暖系统回水支管内的低温循环水换热，换热后的中低温余热介质经余热介质出换热装置的管道直接返回企业生产流程；
2)夏季，关闭与采暖用户连接的手动球阀，市政供暖管网内的低温循环水经余热供热系统循环泵加压后在余热换热装置内与余热介质换热，通过换热装置供热出水管道、旁通管进入供暖系统供水支管，流向供暖管网连接的各个非采暖热用户；管网内的循环水流经非采暖热用户放出热量后经供暖系统回水管道、换热装置供热进水管道流向余热换热装置，再次换热进入下个供热循环；
3)冬季，市政供暖管网内的低温循环水经余热供热系统循环泵加压后在余热换热装置内与余热介质换热，通过换热装置供热出水管道、供暖系统回水支管汇集到供暖系统回水总干管流回供暖系统锅炉房，在供暖系统锅炉房再次加热、加压后经供暖系统供水总干管、供暖系统供水支管，流向供暖管网连接的各个非采暖热用户和采暖用户；
4)管网内的循环水流经非采暖热用户和采暖用户放出热量后经供暖系统回水支管、再经调节分配，使一部分适合余热换热装置换热能力的循环水经由余热供热系统循环泵加压后流向余热换热装置与余热介质进行换热；另一部分经由换热装置供热进水管道与换热装置供热出水管道之间的供暖系统回水支管旁通流过；之后二者汇合经供暖系统回水支管，汇集到供暖系统回水总干管，流向供暖系统锅炉房再次加热加压进入下个供热循环。
在夏季不需要供热的非采暖热用户的分支，将关断相应的阀门。
步骤1)中所述的中低温余热介质是30℃-150℃的介质。
在夏季不需要供热的非采暖热用户的分支，将关断相应的阀门。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明充分利用供暖管网全面覆盖千家万户的特点，构建了能够同时、就近回收利用多种中低温余热的系统及方法，尤其是实现了夏季多种中低温余热的回收利用，解决了夏季非采暖热用户(洗浴、制冷、生产工艺需中低温热源的工业企业等)的需热问题，切实实现夏季工业企业中低温余热的回收利用，能够充分利用工业企业中低温余热，具有节能降耗，增效，保护环境等特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中，1-供暖系统锅炉房 2-供暖系统供水总干管 3-供暖系统回水总干管 4-供暖系统供水支管 5-供暖系统回水支管 6-余热换热装置 7-余热供热系统循环泵 8-采暖用户 9-非采暖热用户 10、11、13、14、16、17、21、22、24、25、30、31-手动球阀 12-旁通管15、18、23、26-手动调节阀 19-余热介质进换热装置的管道 20-余热介质出换热装置的管道 27-热计量装置 28-换热装置供热进水管道 29-换热装置供热出水管道。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
见图1，一种同时回收多种工业余热的系统，包括供暖系统锅炉房1、供暖系统供水总干管2、供暖系统回水总干管3，供暖系统锅炉房1出口连接供暖系统供水总干管2，供暖系统锅炉房1入口连接供暖系统回水总干管3，还包括供暖系统供水支管4、供暖系统回水支管5、余热换热装置6、余热供热系统循环泵7、采暖用户8、非采暖热用户9，旁通管12、余热介质进换热装置的管道19、余热介质出换热装置的管道20、热计量装置27、换热装置供热进水管道28、换热装置供热出水管道29；
供暖系统供水总干管2与若干供暖系统供水支管4连接，供暖系统回水总干管3与若干供暖系统回水支管5连接；
供暖系统供水支管4与供暖系统回水支管5之间由靠近供暖系统供水总干管2至远离方向依次连接有旁通管12、采暖用户8、非采暖热用户9；在旁通管12上设置手动球阀13，在旁通管12与供暖系统供水总干管2之间的供暖系统供水支管4上设置手动球阀10，旁通管12与供暖系统回水总干管3之间的供暖系统回水支管5上安装手动球阀11，
余热换热装置6并联在旁通管12与采暖用户8之间的供暖系统回水支管5上，换热装置供热进水管道28一端与供暖系统回水支管5连接，另一端与余热换热装置6供热水侧入口连接，换热装置供热进水管道28上依次连接有手动球阀17、手动调节阀18、余热供热系统循环泵7；余热供热系统循环泵7靠近余热换热装置6供热水侧入口；换热装置供热出水管道29一端与余热换热装置6供热水侧出口连接，另一端与供暖系统回水支管5连接；在换热装置供热出水管道29上连接有手动球阀14；在换热装置供热进水管道28与换热装置供热出水管道29之间的供暖系统回水支管5上连接有手动球阀16、手动调节阀15。余热换热装置6上连接有余热介质进换热装置的管道19和余热介质出换热装置的管道20；
非采暖热用户9的进户管道上连接有热计量装置27，热计量装置27后部依次连接收到调节阀26、手动球阀25，最后与供暖系统供水支管4连接；
采暖用户8的出户管道上连接手动球阀21，采暖用户8的进户管道上连接手动球阀22、手动调节阀23。
非采暖热用户9的出口管道上设有手动球阀24，非采暖热用户9的进户管道上设手动调节阀26和手动球阀25起到起切断调节作用。
供暖系统供水支管4的末端、供暖系统回水支管5的末端均连接有手动球阀30、31。在余热换热装置6换热能力(根据换热装置单位时间能提取的热量来确定)满足非采暖热用户9需热量后，通过手动球阀30、31控制夏季供热系统的范围，保证夏季系统内非采暖热用户9需热量和余热换热装置6的换热能力相匹配。
其中，非采暖热用户9包括洗浴、制冷、生产工艺中需中低温热源(指30℃-150℃)的工业企业。采暖用户包括居民住宅冬季采暖，企事业办公楼冬季采暖，室内供暖温度为18℃-25℃。
一种同时回收多种工业余热的方法，包括：
1)工业企业的中低温(指30℃-150℃)余热介质在余热换热装置6与市政供暖系统回水支管5内的低温循环水换热，换热后的中低温余热介质经余热介质出换热装置的管道20直接返回企业生产流程；
2)夏季，关闭与采暖用户8连接的手动球阀21、22，市政供暖管网内的低温循环水经余热供热系统循环泵7加压后在余热换热装置6内与余热介质换热，通过换热装置供热出水管道29、旁通管12进入供暖系统供水支管4，流向供暖管网连接的各个非采暖热用户9；余热供热系统循环泵7采用变频调节，以适应余热利用循环水量的变化。
管网内的循环水流经非采暖热用户9放出热量后经供暖系统回水管道、换热装置供热进水管道28流向余热换热装置6，再次换热进入下个供热循环；在夏季不需要供热的非采暖热用户9的分支，将关断相应的阀门，禁止循环水进入该分支，减少系统充水量，减少热量损失。
3)冬季，市政供暖管网内的低温循环水经余热供热系统循环泵7加压后在余热换热装置6内与余热介质换热，通过换热装置供热出水管道29、供暖系统回水支管5汇集到供暖系统回水总干管3流回供暖系统锅炉房1，在供暖系统锅炉房1再次加热、加压后经供暖系统供水总干管2、供暖系统供水支管4，流向供暖管网连接的各个非采暖热用户9和采暖用户8；余热供热系统循环泵7采用变频调节，以适应余热利用循环水水量的变化。
4)管网内的循环水流经非采暖热用户9和采暖用户8放出热量后经供暖系统回水支管5、再经调节分配，使一部分适合余热换热装置6换热能力(根据换热器单位时间能提取的热量来确定的)的循环水经由余热供热系统循环泵7加压后流向余热换热装置6与余热介质进行换热；另一部分经由非采暖热用户9旁通流过；之后二者汇合经供暖系统回水支管5，汇集到供暖系统回水总干管3，流向供暖系统锅炉房1再次加热加压进入下个供热循环。
从手动球阀10、11到手动球阀30、31之间的部分可以在原供暖系统的其他分支上复制，依据就近利用余热的原则，于余热热源附近的供暖系统分支上截取适合自身供热能力的相应部分进行设置，不影响其他分支的供热效果。
实施例1：
见图1，夏季，中低温余热介质经余热介质进换热装置的管道19在余热换热装置6与市政供暖管网内的低温循环水换热，换热后的中低温余热介质经余热介质出换热装置的管道20直接返回生产工序；
夏季，关闭手动球阀10、11；打开旁通管12的手动球阀13，关闭手动调节阀15和手动球阀16，关闭手动球阀30、31，保证非采暖热用户9和余热换热装置6形成一个封闭的供热循环系统；市政供暖管网内的低温循环水经余热供热系统循环泵7加压后在余热换热装置6内与余热介质换热，通过换热装置供热出水管道29、旁通管12进入供暖系统的供水支管，流向供暖管网连接的各个需热用户(采暖用户8和非采暖热用户9)；其中，夏季，关闭手动球阀21、22防止循环水流经没有热需求的采暖用户8，减少系统充水量，减少热量损失；打开手动球阀24、25，手动调节阀26，使循环水流经非采暖热用户9；余热供热系统循环泵7采用变频调节，以适应余热利用循环水水量的变化；管网内的循环水流经非采暖热用户9放出热量后经供暖系统回水支管5、换热装置供热进水管道28，余热供热系统循环泵7加压后流向余热换热装置6，再次换热进入下个供热循环。
实施例2：
见图1，冬季，中低温余热介质经余热介质进换热装置的管道19在余热换热装置6与市政供暖管网内的低温循环水换热，换热后的中低温余热介质经余热介质出换热装置的管道20直接返回生产工序；冬季，打开手动球阀10、11、30、31；关闭旁通管12的手动球阀13；打开手动调节阀15、18，手动球阀16、14、17，使余热换热装置6与供暖系统回水支管5形成并联，融入市政供暖管网，起到对需热用户供热的作用。冬季，同时打开手动球阀14、16、17，手动调节阀15、18，调整阀门开度保证流经余热换热装置6的循环水适应余热换热装置6的换热能力，带有余热介质中的余热；循环水经过供暖系统回水支管5后，汇集到供暖系统回水总干管3，之后流经供暖系统锅炉房1，加热加压后进入供暖系统供水总干管2，流向供暖管网连接的各个供暖系统供水支管4，再通过各供暖系统供水支管4分配到各采暖用户8和非采暖热用户9。其中，冬季，同时打开手动球阀21、22、24、25，手动调节阀23、26，调整阀门开度分配流经采暖用户8和非采暖热用户9的流量，使循环水所能提供的热量满足各用户的需求。管网内的循环水流经非采暖热用户9和采暖用户8放出热量后经供暖系统回水支管5、再经手动球阀14、16、17，手动调节阀15、18的调节分配，使一部分适合余热换热装置6换热能力循环水经由余热供热系统循环泵7加压后流向余热换热装置6与余热介质进行换热；另一部分经由手动调节阀15、手动球阀16旁通流过；之后二者汇合经供暖系统回水支管5，汇集到供暖系统回水总干管3，流向供暖系统锅炉房1再次加热加压进入下个供热循环。
Claims (7)
1.一种同时回收多种工业余热的系统，包括供暖系统锅炉房、供暖系统供水总干管、供暖系统回水总干管，供暖系统锅炉房出口连接供暖系统供水总干管，供暖系统锅炉房入口连接供暖系统回水总干管，
其特征在于，包括供暖系统供水支管、供暖系统回水支管、余热换热装置、余热供热系统循环泵、采暖用户、非采暖热用户，旁通管、余热介质进换热装置的管道、余热介质出换热装置的管道、热计量装置、换热装置供热进水管道、换热装置供热出水管道；
供暖系统供水总干管与若干供暖系统供水支管连接，供暖系统回水总干管与若干供暖系统回水支管连接；
供暖系统供水支管与供暖系统回水支管之间由靠近供暖系统供水总干管至远离方向依次连接有旁通管、采暖用户、非采暖热用户；
余热换热装置并联在旁通管与采暖用户之间的供暖系统回水支管上，换热装置供热进水管道一端与供暖系统回水支管连接，另一端与余热换热装置供热水侧入口连接，换热装置供热进水管道上连接有余热供热系统循环泵，余热供热系统循环泵靠近余热换热装置供热水侧入口；换热装置供热出水管道一端与余热换热装置供热水侧出口连接，另一端与供暖系统回水支管连接；余热换热装置上连接有余热介质进换热装置的管道和余热介质出换热装置的管道；
非采暖热用户的进户管道上连接有热计量装置；
在旁通管上、旁通管与供暖系统供水总干管之间的供暖系统供水支管上、旁通管与供暖系统回水总干管之间的供暖系统回水支管上、换热装置供热出水管道上、采暖用户的出户管道上、非采暖热用户的出口管道上均设有手动球阀；
在供暖系统回水支管与余热供热系统循环泵之间的换热装置供热进水管道上、换热装置供热进水管道与换热装置供热出水管道之间的供暖系统回水支管上、采暖用户的进户管道上、非采暖热用户的进户管道上、供暖系统供水支管与热计量装置之间的非采暖热用户的进户管道上均设手动调节阀和手动球阀。
2.根据权利要求1所述的一种同时回收多种工业余热的系统，其特征在于，所述的供暖系统供水支管的末端、供暖系统回水支管的末端均连接有手动球阀。
3.根据权利要求1所述的一种同时回收多种工业余热的系统，其特征在于，所述的非采暖热用户包括洗浴、制冷、生产工艺中需中低温热源的工业企业，中低温热源是30℃-150℃的热源。
4.根据权利要求1所述的一种同时回收多种工业余热的系统，其特征在于，所述的采暖用户包括居民住宅冬季采暖，企事业办公楼冬季采暖。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的系统实现的一种同时回收多种工业余热的方法，其特征在于，包括：
1)工业企业的中低温余热介质在余热换热装置与市政供暖系统回水支管内的低温循环水换热，换热后的中低温余热介质经余热介质出换热装置的管道直接返回企业生产流程；
2)夏季，关闭与采暖用户连接的手动球阀，市政供暖管网内的低温循环水经余热供热系统循环泵加压后在余热换热装置内与余热介质换热，通过换热装置供热出水管道、旁通管进入供暖系统供水支管，流向供暖管网连接的各个非采暖热用户；管网内的循环水流经非采暖热用户放出热量后经供暖系统回水管道、换热装置供热进水管道流向余热换热装置，再次换热进入下个供热循环；
3)冬季，市政供暖管网内的低温循环水经余热供热系统循环泵加压后在余热换热装置内与余热介质换热，通过换热装置供热出水管道、供暖系统回水支管汇集到供暖系统回水总干管流回供暖系统锅炉房，在供暖系统锅炉房再次加热、加压后经供暖系统供水总干管、供暖系统供水支管，流向供暖管网连接的各个非采暖热用户和采暖用户；
4)管网内的循环水流经非采暖热用户和采暖用户放出热量后经供暖系统回水支管、再经调节分配，使一部分适合余热换热装置换热能力的循环水经由余热供热系统循环泵加压后流向余热换热装置与余热介质进行换热；另一部分经由换热装置供热进水管道与换热装置供热出水管道之间的供暖系统回水支管旁通流过；之后二者汇合经供暖系统回水支管，汇集到供暖系统回水总干管，流向供暖系统锅炉房再次加热加压进入下个供热循环。
6.根据权利要求5所述的一种同时回收多种工业余热的方法，其特征在于，在夏季不需要供热的非采暖热用户的分支，将关断相应的阀门。
7.根据权利要求5所述的一种同时回收多种工业余热的方法，其特征在于，步骤1)中所述的中低温余热介质是30℃-150℃的介质。
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