CN110530059A - 一种吸附回收余热综合利用系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种吸附回收余热综合利用系统及方法，属于余热回收领域。该系统包括解吸蒸汽出口、换热器，所述解吸蒸汽出口与换热器相连，还包括溴化锂制冷机，所述溴化锂制冷机的低温热水出口与换热器入水口相连通，所述溴化锂制冷机的高温热水入口与换热器出水口相连通。该系统及方法利用溴化锂制冷机将吸附回收过程的低温余热转化为深冷水用于自身消耗，解决了目前吸附回收解吸蒸汽用循环水冷凝造成大量的低温余热及循环水的浪费；同时进一步解决了间歇使用的解吸蒸汽不能直接用于溴化锂制冷机的问题，实现连续运行，适于大规模工业化推广。

Description

一种吸附回收余热综合利用系统及方法
技术领域
本发明涉及一种吸附回收余热综合利用系统，属于余热回收领域。
本发明还涉及一种基于上述系统的吸附回收余热综合利用方法。
背景技术
活性炭颗粒、活性炭纤维等吸附回收设备是能耗大户，需要消耗大量的水蒸气及深冷水，每年的运行费用非常巨大。以15000Nm3/h风量，二氯甲烷排放量900kg/h的3箱12芯60kg活性炭纤维吸附装置为例说明。
若按照7min解吸时间，对于3箱12芯60kg的吸附回收装置解吸蒸汽瞬时流量接近3.0t/h。按照切换时间为8.0min计算，实际平均蒸汽消耗达到2.63t/h，水油比在2.74左右。以年运行时间7200h，蒸汽价格为200元/t计，年蒸汽费用为355万元。解吸蒸汽分为加热蒸汽和置换蒸汽，加热蒸汽在加热箱体及纤维过程中冷凝为水，并粘附在纤维上；置换蒸汽将脱附下来的VOCs置换出箱体，置换蒸汽约占总蒸汽消耗的30％--50％，目前置换蒸汽排出吸附箱体后一般引至循环水冷凝器冷凝，这不仅导致大量的低温余热浪费，而且需要消耗大量的循环水，对于3箱12芯60kg的ACF设备需要300m3/h的循环水(按照6℃温差)，能源浪费严重。
由于纤维利用二级风作为干燥风，需在二级风管上设置表冷器降低二级风的湿度，从而提高纤维干燥效果，按照二级风量为15000Nm3/h，二级表冷器深冷水装机容量高达77m3/h(按照将二级风降温至25℃，再升高至40℃)，实际平均消耗量约为40m3/h，以年运行时间7200h计，深冷水价格为1.35元/m3，则二级表冷器年深冷水费用为38.9万元。另外，在新的环保压力下，为达到环保达标，一般会在ACF后串联转轮工艺，转轮本身对于废气湿度要求较为严格，同样需要消耗大量的深冷水对废气进行调湿。
发明内容
本发明的目的是提供一种吸附回收余热综合利用系统及方法，针对吸附回收过程既有低温余热浪费，又需要消耗大量的深冷水的问题，利用溴化锂制冷机将低温余热转化为深冷水用于自身消耗，解决了目前吸附回收解吸蒸汽用循环水冷凝造成大量的低温余热及循环水的浪费；同时进一步解决了间歇使用的解吸蒸汽不能直接用于溴化锂制冷机的问题，实现连续运行，适于大规模工业化推广。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种吸附回收余热综合利用系统，包括解吸蒸汽出口和换热器，所述解吸蒸汽出口与换热器相连，还包括溴化锂制冷机，所述溴化锂制冷机的低温热水出口与换热器入水口相连通，所述溴化锂制冷机的高温热水入口与换热器出水口相连通。所述换热器还可以连接冷凝器，以便于换热后的解吸蒸汽继续进行冷凝。
进一步地，所述系统还包括热水缓冲装置，所述换热器出水口和入水口分别通过热水缓冲装置与所述溴化锂制冷机的高温热水入口和低温热水出口相连通。通过设置热水缓冲装置，可以将间歇的解吸蒸汽余热转化为连续的热媒水进入溴化锂制冷机进行利用，并形成循环。所述热水缓冲装置的体积为连续热水流量*吸附回收设备切换时间*k，其中k为系数，取值为1～3之间。
更进一步地，所述热水缓冲装置还可以包括低温热水区和高温热水区，低温热水区和高温热水区上部连通。通过两区上部连通的溢流作用，进一步提高了整个系统连续运行的稳定性。所述的低温热水区和高温热水区可以是在所述热水缓冲装置中底部向上设置分隔板以形成，也可以是两个上部连通的储罐一起构成热水缓冲装置。
所述换热器出水口和入水口分别与所述热水缓冲装置的高温热水区和所述低温热水区连通，所述溴化锂制冷机的低温热水出口和高温热水入口分别与所述热水缓冲装置的低温热水区和高温热水区连通。
所述系统还包括深冷水回水罐，所述深冷水回水罐上部设有深冷水回水口，深冷水回水罐出水口与所述溴化锂制冷机的深冷水入口相连通，所述溴化锂制冷机的深冷水出口与用水设备相连通。
一种基于以上系统的吸附回收余热综合利用方法：
所述换热器通入来自溴化锂制冷机的低温热水，经解吸蒸汽进入换热器换热后形成高温热水进入溴化锂制冷机。
进一步地，所述来自溴化锂制冷机的低温热水进入所述热水缓冲装置，然后进入换热器换热；所述高温热水从换热器进入所述热水缓冲装置，然后进入溴化锂制冷机。
更进一步地，所述来自溴化锂制冷机的低温热水进入所述热水缓冲装置的低温热水区，所述高温热水从换热器进入所述热水缓冲装置的高温热水区，然后进入溴化锂制冷机。
当低温热水区液位低或者解吸结束后，停止输送低温热水至换热器。
所述热水缓冲装置的低温热水区和/或高温热水区液位偏低时，对其进行补水。
进一步地，当低温热水区和高温热水区两区液位之和低于液位报警值下限时，开启补水阀，对低温热水区进行补水。
所述用水设备的深冷水回水经深冷水回水罐进入溴化锂制冷机，经制冷后，再由溴化锂制冷机的深冷水出口进入用水设备。当检测到深冷水回水罐中液位偏低时，进行补水，设置深冷水回水罐，还可以起到缓冲的作用，使进入制冷机的冷水温度稳定，从而减少波动。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)将溴化锂制冷机应用于吸附回收装置，不仅回收了大量余热，而且产生的深冷水可以用于自身消耗。
(2)通过设置热水缓冲装置并分为低温热水区和高温热水区，以及设置深冷水回水罐，实现连续且稳定运行，解决了间歇使用的解吸蒸汽不能直接用于溴化锂制冷机的问题。
附图说明
图1为本发明的吸附回收余热综合利用系统的结构示意图。
图中标记说明：解吸蒸汽出口1、换热器2、换热器入水口201、换热器出水口202、溴化锂制冷机3、高温热水入口301、低温热水出口302、发生器303、冷凝器304、蒸发器305、吸收器306、深冷水入口307、深冷水出口308、一级冷凝器4、热水缓冲装置5、低温热水槽501、高温热水槽502、深冷水回水罐6、深冷水回水口601、深冷水回水罐出水口602、热水换热泵7、热水泵8、补水阀9。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步详细的说明，但不限于本实施例的内容。
一种吸附回收余热综合利用系统，如图1所示，包括解吸蒸汽出口1和换热器2，解吸蒸汽出口1与换热器2相连，还包括溴化锂制冷机3，溴化锂制冷机3的低温热水出口302与换热器入水口201相连通，溴化锂制冷机的高温热水入口301与换热器出水口202相连通。换热器2还可以连接一级冷凝器4，以便于换热后的解吸蒸汽继续进行冷凝。
溴化锂制冷机3的制冷剂为水，吸收剂为溴化锂浓溶液，在溴化锂制冷机运行过程中，当溴化锂水溶液在发生器303内受到来自高温热水入口301的高温热水加热后，溶液中的水汽化为水蒸汽进入冷凝器304，被冷凝器304内的冷却水降温后凝结，成为高压低温的液态水；该液态水通过节流阀进入蒸发器305时，急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器305内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的；在此过程中，低温水蒸汽进入吸收器306，被来自发生器303的浓溴化锂溶液吸收，溶液浓度逐步降低，再由循环泵送回发生器303，完成整个循环。
本实施例中的系统还包括热水缓冲装置5，换热器出水口202和换热器入水口201分别通过热水缓冲装置5与溴化锂制冷机3的高温热水入口301和低温热水出口302相连通。
更进一步地，本实施例中的热水缓冲装置5还包括低温热水槽501和高温热水槽502，低温热水槽501和高温热水槽502上部连通。低温热水槽501和高温热水槽502是在热水缓冲装置5底部向上设置分隔板而形成的。
所述换热器出水口202和换热器入水口201分别与所述热水缓冲装置5的高温热水槽502和低温热水槽501连通，所述溴化锂制冷机3的低温热水出口302和高温热水入口301分别与热水缓冲装置的低温热水槽501和高温热水槽502连通。
本实施例中的系统还包括深冷水回水罐6，其上部设有深冷水回水口601，深冷水回水罐出水口602与溴化锂制冷机3的深冷水入口307相连通，由深冷水入口307提供冷媒水；溴化锂制冷机3的深冷水出口308与用水设备相连通。
一种基于本实施例所述系统的吸附回收余热综合利用方法：
所述换热器2通入来自溴化锂制冷机3的低温热水，经解吸蒸汽进入换热器2换热后形成高温热水进入溴化锂制冷机3。
进一步地，本实施例中，来自溴化锂制冷机3的低温热水进入热水缓冲装置5，然后进入换热器2换热；高温热水从换热器2进入热水缓冲装置5，然后进入溴化锂制冷机3。
更进一步地，本实施例中，来自溴化锂制冷机3的低温热水以连续的低流量储存至热水缓冲装置5的低温热水槽501，当检测到解吸排汽管线有蒸汽时，开启热水换热泵7，将低温热水槽501内的低温热水以大流量的送至换热器2换热，热水换热泵7变频调节，换热后的高温热水返回至高温热水槽502储存。同时，热水泵8连续地抽出高温热水槽502的高温热水，将高温热水输送至溴化锂制冷机3使用。
当低温热水槽501液位低或者解吸结束后，关闭热水换热泵7，停止输送低温热水至换热器2。
所述热水缓冲装置5的低温热水槽501和/或高温热水槽502液位偏低时，对其进行补水。
进一步地，当低温热水槽501和高温热水槽502两槽液位之和低于液位报警值下限时，开启补水阀9，对低温热水槽501进行补水。
用水设备的深冷水回水经深冷水回水罐6进入溴化锂制冷机3，经制冷后，再由溴化锂制冷机3的深冷水出口308进入用水设备。当检测到深冷水回水罐6中液位偏低时，可进行补水。

Claims (10)

1.一种吸附回收余热综合利用系统，包括解吸蒸汽出口、换热器，所述解吸蒸汽出口与换热器相连，其特征在于还包括溴化锂制冷机，所述溴化锂制冷机的低温热水出口与换热器入水口相连通，所述溴化锂制冷机的高温热水入口与换热器出水口相连通。
2.根据权利要求1所述的吸附回收余热综合利用系统，其特征在于所述系统还包括热水缓冲装置，所述换热器出水口和换热器入水口分别通过热水缓冲装置与所述溴化锂制冷机的高温热水入口和低温热水出口相连通。
3.根据权利要求2所述的吸附回收余热综合利用系统，其特征在于所述热水缓冲装置设有低温热水区和高温热水区，低温热水区和高温热水区上部连通。
4.根据权利要求3所述的吸附回收余热综合利用系统，其特征在于所述换热器出水口和换热器入水口分别与所述热水缓冲装置的高温热水区和所述低温热水区连通，所述溴化锂制冷机的低温热水出口和高温热水入口分别与所述热水缓冲装置的低温热水区和高温热水区连通。
5.根据权利要求1-4任一所述的吸附回收余热综合利用系统，其特征在于所述系统还包括深冷水回水罐，所述深冷水回水罐上部设有深冷水回水口，深冷水回水罐出水口与所述溴化锂制冷机的深冷水入口相连通，所述溴化锂制冷机的深冷水出口与用水设备相连通。
6.一种基于权利要求1-5任一所述系统的吸附回收余热综合利用方法，其特征在于所述换热器通入来自溴化锂制冷机的低温热水，经解吸蒸汽进入换热器换热后形成高温热水进入溴化锂制冷机。
7.根据权利要求6所述的吸附回收余热综合利用方法，其特征在于所述来自溴化锂制冷机的低温热水进入所述热水缓冲装置，然后进入换热器换热；所述高温热水从换热器进入所述热水缓冲装置，然后进入溴化锂制冷机。
8.根据权利要求7所述的吸附回收余热综合利用方法，其特征在于所述来自溴化锂制冷机的低温热水进入所述热水缓冲装置的低温热水区，所述高温热水从换热器进入所述热水缓冲装置的高温热水区，然后进入溴化锂制冷机。
9.根据权利要求6-8任一所述的吸附回收余热综合利用方法，其特征在于所述热水缓冲装置的低温热水区和/或高温热水区液位偏低时，对其进行补水。
10.根据权利要求6所述的吸附回收余热综合利用方法，其特征在于所述用水设备的深冷水回水经深冷水回水罐进入溴化锂制冷机，经制冷后，再由溴化锂制冷机的深冷水出口进入用水设备。
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