CN110762509A - 热能利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热能利用系统，包括：蒸发器，蒸发器的第一端口用于与待回收热源连接；膨胀机，蒸发器的第二端口与膨胀机的入口端连通，以使经过蒸发器加压后的冷媒介质流入膨胀机内；冷凝器，膨胀机的出口端与冷凝器的入口端连通；预热器，冷凝器的出口端与预热器的入口端连通，预热器的出口端与蒸发器的第三端口连通，以使冷媒介质经过预热器后流入蒸发器内，以使蒸发器、膨胀机、冷凝器、预热器和蒸发器依次连接以构成循环回路；执行组件，膨胀机的输出轴与执行组件连接，以通过膨胀机驱动执行组件运行，以使执行组件对外做功，以解决现有技术中的锅炉余热利用率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及热源综合利用领域，具体而言，涉及一种热能利用系统。
背景技术
在电力生产等工业过程中，燃煤燃气等锅炉广泛应用，为了控制炉水中盐分浓度、炉水中具有沉积物、炉水中固形物含量高时，往往通过连续排污管路进行排污。此外，热力除氧器也在锅炉中广泛应用，除氧器在工作的同时，夹带大量的工作蒸汽排入大气。
虽然锅炉排出的污水与除氧器夹带的蒸汽中具有大量的热量，但是在进行回收利用时，会改变原有的热力系统，可能导致改造后的热力系统具有安全隐患。此外，由于余热的品质较低，难以对余热进行有效利用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种热能利用系统，以解决现有技术中的锅炉余热利用率低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种热能利用系统，包括：蒸发器，蒸发器的第一端口用于与待回收热源连接；膨胀机，蒸发器的第二端口与膨胀机的入口端连通，以使经过蒸发器加压后的冷媒介质流入膨胀机内；冷凝器，膨胀机的出口端与冷凝器的入口端连通；预热器，冷凝器的出口端与预热器的入口端连通，预热器的出口端与蒸发器的第三端口连通，以使冷媒介质经过预热器后流入蒸发器内，以使蒸发器、膨胀机、冷凝器、预热器和蒸发器依次连接以构成循环回路；执行组件，膨胀机的输出轴与执行组件连接，以通过膨胀机驱动执行组件运行，以使执行组件对外做功。
进一步地，执行组件为多组，多组执行组件并联设置。
进一步地，热能利用系统还包括：工质泵，工质泵设置在冷凝器与预热器之间的连通管路上。
进一步地，待回收热源包括热水源和热汽源，热能利用系统还包括：扩容器，扩容器的入口端与第一热水源连通，扩容器的第一出口与蒸发器的第一端口连通；除氧器，除氧器的输出口与蒸发器的第一端口连通。
进一步地，预热器包括：第一通道，第一通道的入口端与冷凝器的出口端连通，第一通道的出口端与蒸发器的入口端连通；第二通道，第二通道的入口端与扩容器的第二出口连通，以使扩容器内的沉淀物通过第二通道排出。
进一步地，热能利用系统还包括：回收箱，蒸发器的第四端口与回收箱的入口连通，以使蒸发器内产生的冷凝水流入回收箱内。
进一步地，执行组件为发电机组件、或空气压缩机组、或换热组件。
进一步地，执行组件为换热组件，换热组件包括：压缩机部件，膨胀机的输出轴与压缩机部件驱动连接；室内换热器和室外换热器，压缩机部件的出气端与室内换热器和室外换热器的第一端口均连通，室内换热器的第二端口和室外换热器的第二端口均与压缩机部件的入口连通，室内换热器的第二端口与室外换热器的第二端口连通。
进一步地，换热组件还包括：第一管路，第一管路的第一端与膨胀机的出口端连通，第一管路的第二端与膨胀机的入口端连通，室外换热器与第一管路连通。
进一步地，室外换热器包括：第一通路，第一通路的第一端与压缩机部件的出气口连通，第一通路的第二端与室内换热器的第二端连通；第二通路，第二通路的第一端与第一管路的第一管段连接，第二通路的第二端与第一管路的第二管段连接。
进一步地，换热组件还包括：第一四通阀，第一四通阀设置在膨胀机的出口端与冷凝器的入口端之间，膨胀机和冷凝器通过第一四通阀连通，第一管路和第一通路均与第一四通阀连通；第二四通阀，第二四通阀设置在冷凝器的出口端与预热器的入口端之间，冷凝器通过第二四通阀与预热器连通，第一管路和第二通路均与第二四通阀连通。
应用本发明的技术方案，热能利用系统包括蒸发器、膨胀机、冷凝器、预热器和执行组件，蒸发器的第一端口用于与待回收热源连接，蒸发器的第二端口与膨胀机的入口端连通，以使经过蒸发器加压后的冷媒介质流入膨胀机内，膨胀机的出口端与冷凝器的入口端连通，冷凝器的出口端与预热器的入口端连通，预热器的出口端与蒸发器的第三端口连通，以使冷媒介质经过预热器后流入蒸发器内，以使蒸发器、膨胀机、冷凝器、预热器和蒸发器依次连接以构成循环回路，膨胀机的输出轴与执行组件连接，以通过膨胀机驱动执行组件运行，以使执行组件对外做功。本发明中的热能利用系统，能够利用低品位能源，实现余热多远转换，利用膨胀机输出的机械功，保证整个系统能够负荷稳定运行，提高了对锅炉余热的利用率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的热能利用系统的实施例的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、蒸发器；2、膨胀机；3、冷凝器；4、预热器；5、执行组件；6、工质泵；7、扩容器；8、除氧器；41、第一通道；42、第二通道；9、回收箱；51、压缩机部件；52、室内换热器；53、室外换热器；54、第一管路；531、第一通路；532、第二通路；55、第一四通阀；56、第二四通阀。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明提供了一种热能利用系统，请参考图1，包括：蒸发器1，蒸发器1的第一端口用于与待回收热源连接；膨胀机2，蒸发器1的第二端口与膨胀机2的入口端连通，以使经过蒸发器1加压后的冷媒介质流入膨胀机2内；冷凝器3，膨胀机2的出口端与冷凝器3的入口端连通；预热器4，冷凝器3的出口端与预热器4的入口端连通，预热器4的出口端与蒸发器1的第三端口连通，以使冷媒介质经过预热器4后流入蒸发器1内，以使蒸发器1、膨胀机2、冷凝器3、预热器4和蒸发器1依次连接以构成循环回路；执行组件5，膨胀机2的输出轴与执行组件5连接，以通过膨胀机2驱动执行组件5运行，以使执行组件5对外做功。
根据本发明提供的热能利用系统，包括蒸发器1、膨胀机2、冷凝器3、预热器4和执行组件5，蒸发器1的第一端口用于与待回收热源连接，蒸发器1的第二端口与膨胀机2的入口端连通，以使经过蒸发器1加压后的冷媒介质流入膨胀机2内，膨胀机2的出口端与冷凝器3的入口端连通，冷凝器3的出口端与预热器4的入口端连通，预热器4的出口端与蒸发器1的第三端口连通，以使冷媒介质经过预热器4后流入蒸发器1内，以使蒸发器1、膨胀机2、冷凝器3、预热器4和蒸发器1依次连接以构成循环回路，膨胀机2的输出轴与执行组件5连接，以通过膨胀机2驱动执行组件5运行，以使执行组件5对外做功。本发明中的热能利用系统，能够利用低品位能源，实现余热多远转换，利用膨胀机输出的机械功，保证整个系统能够负荷稳定运行，提高了对锅炉余热的利用率。
优选地，执行组件5为多组，多组执行组件5并联设置。其中，膨胀机2与多组执行组件5之间通过离合装置连接，使膨胀机2通过离合装置切换与多组执行组件5中的各组执行组件5连接，增加了系统对实际需求变化的能力，增加了系统的通用性。
在具体实施时，热能利用系统还包括：工质泵6，工质泵6设置在冷凝器3与预热器4之间的连通管路上。利用工质泵6对系统内的介质提供动力，保证系统稳定运行。
具体地，待回收热源包括热水源和热汽源，热能利用系统还包括：扩容器7，扩容器7的入口端与第一热水源连通，扩容器7的第一出口与蒸发器1的第一端口连通；除氧器8，除氧器8的输出口与蒸发器1的第一端口连通。除氧器在工作过程中会排出大量蒸汽，与锅炉内排出的污水进行处理后产生的蒸汽进行混合，共同作为热源进行回收利用。
为了便于对污水内的沉淀物进行回收，预热器4包括：第一通道41，第一通道41的入口端与冷凝器3的出口端连通，第一通道41的出口端与蒸发器1的入口端连通；第二通道42，第二通道42的入口端与扩容器7的第二出口连通，以使扩容器7内的沉淀物通过第二通道42排出。锅炉内的废水排放到扩容器内后，一部分蒸发为蒸汽进入蒸发器内作为冷媒介质，另一部分为固体沉淀物，通过第二通道42排出，在排出的过程中，经过第二通道42时还能够散发热量，提高预热器4的运行效率。
热能利用系统还包括：回收箱9，蒸发器1的第四端口与回收箱9的入口连通，以使蒸发器1内产生的冷凝水流入回收箱9内。使冷凝水通过回收箱9排出至水循环系统。
优选地，执行组件5为发电机组件、或空气压缩机组、或换热组件。也可以为供暖组件。以空气压缩机组为例，当膨胀机驱动空气压缩机运行时，膨胀机2内流出的冷媒介质经过第一四通阀a-b路径进入冷凝器3中冷凝，之后流经工质泵后进入第二四通阀沿f-j进入预热器4，之后进入蒸发器1，蒸发器1内的冷媒介质进入膨胀机内，完整整个循环过程。
在本发明提供的一个实施例中，执行组件5为换热组件，换热组件包括：压缩机部件51，膨胀机2的输出轴与压缩机部件51驱动连接；室内换热器52和室外换热器53，压缩机部件51的出气端与室内换热器52和室外换热器53的第一端口均连通，室内换热器52的第二端口和室外换热器53的第二端口均与压缩机部件51的入口连通，室内换热器52的第二端口与室外换热器53的第二端口连通。
换热组件还包括：第一管路54，第一管路54的第一端与膨胀机2的出口端连通，第一管路54的第二端与膨胀机2的入口端连通，室外换热器53与第一管路54连通。
室外换热器53包括：第一通路531，第一通路531的第一端与压缩机部件51的出气口连通，第一通路531的第二端与室内换热器52的第二端连通；第二通路532，第二通路532的第一端与第一管路54的第一管段连接，第二通路532的第二端与第一管路54的第二管段连接。
换热组件还包括：第一四通阀55，第一四通阀55设置在膨胀机2的出口端与冷凝器3的入口端之间，膨胀机2和冷凝器3通过第一四通阀55连通，第一管路54和第一通路531均与第一四通阀55连通；第二四通阀56，第二四通阀56设置在冷凝器3的出口端与预热器4的入口端之间，冷凝器3通过第二四通阀56与预热器4连通，第一管路54和第二通路532均与第二四通阀56连通。
在具体工作的过程中，当换热组件为制热模式时，压缩机部件51经过第三四通阀进入室内换热器52内加热热网水，之后流经膨胀阀进入室外换热器53内，此时，流经膨胀机2的部分冷媒介质流经第一四通阀55的a-d路径，进入室外换热器53内，为室外换热器提供热源，之后经过第二四通阀的k-e路径，第一四通阀的c-b路径流入冷凝器3中，经过工质泵加压后，沿第二四通阀56的f-j路径，进入预热器4内，完成循环；当换热组件为制冷模式时，压缩机部件51经过第三四通阀进入室外换热器53内，之后经过膨胀阀后流入室内换热器52内，然后流入压缩机部件51内，此时，流经膨胀机2的一部分冷媒介质流经第一四通阀的a-b路径进入冷凝器3内，之后流经第二四通阀56的f-e路径进入第一四通阀55的c-d路径，之后流入室外换热器53内，与室外换热器53热交换后经过第二四通阀56的k-j路径进入预热器4内，之后流入蒸发器1内，完成制冷循环。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
根据本发明提供的热能利用系统，包括蒸发器1、膨胀机2、冷凝器3、预热器4和执行组件5，蒸发器1的第一端口用于与待回收热源连接，蒸发器1的第二端口与膨胀机2的入口端连通，以使经过蒸发器1加压后的冷媒介质流入膨胀机2内，膨胀机2的出口端与冷凝器3的入口端连通，冷凝器3的出口端与预热器4的入口端连通，预热器4的出口端与蒸发器1的第三端口连通，以使冷媒介质经过预热器4后流入蒸发器1内，以使蒸发器1、膨胀机2、冷凝器3、预热器4和蒸发器1依次连接以构成循环回路，膨胀机2的输出轴与执行组件5连接，以通过膨胀机2驱动执行组件5运行，以使执行组件5对外做功。本发明中的热能利用系统，能够利用低品位能源，实现余热多远转换，利用膨胀机输出的机械功，保证整个系统能够负荷稳定运行，提高了对锅炉余热的利用率。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种热能利用系统，其特征在于，包括：
蒸发器(1)，所述蒸发器(1)的第一端口用于与待回收热源连接；
膨胀机(2)，所述蒸发器(1)的第二端口与所述膨胀机(2)的入口端连通，以使经过所述蒸发器(1)加压后的冷媒介质流入所述膨胀机(2)内；
冷凝器(3)，所述膨胀机(2)的出口端与所述冷凝器(3)的入口端连通；
预热器(4)，所述冷凝器(3)的出口端与所述预热器(4)的入口端连通，所述预热器(4)的出口端与所述蒸发器(1)的第三端口连通，以使冷媒介质经过所述预热器(4)后流入所述蒸发器(1)内，以使所述蒸发器(1)、膨胀机(2)、冷凝器(3)、预热器(4)和蒸发器(1)依次连接以构成循环回路；
执行组件(5)，所述膨胀机(2)的输出轴与所述执行组件(5)连接，以通过所述膨胀机(2)驱动所述执行组件(5)运行，以使所述执行组件(5)对外做功。
2.根据权利要求1所述的热能利用系统，其特征在于，所述执行组件(5)为多组，多组所述执行组件(5)并联设置。
3.根据权利要求1所述的热能利用系统，其特征在于，所述热能利用系统还包括：
工质泵(6)，所述工质泵(6)设置在所述冷凝器(3)与所述预热器(4)之间的连通管路上。
4.根据权利要求1所述的热能利用系统，其特征在于，所述待回收热源包括热水源和热汽源，所述热能利用系统还包括：
扩容器(7)，所述扩容器(7)的入口端与第一热水源连通，所述扩容器(7)的第一出口与所述蒸发器(1)的第一端口连通；
除氧器(8)，所述除氧器(8)的输出口与所述蒸发器(1)的第一端口连通。
5.根据权利要求4所述的热能利用系统，其特征在于，所述预热器(4)包括：
第一通道(41)，所述第一通道(41)的入口端与所述冷凝器(3)的出口端连通，所述第一通道(41)的出口端与所述蒸发器(1)的入口端连通；
第二通道(42)，所述第二通道(42)的入口端与所述扩容器(7)的第二出口连通，以使所述扩容器(7)内的沉淀物通过所述第二通道(42)排出。
6.根据权利要求1所述的热能利用系统，其特征在于，所述热能利用系统还包括：
回收箱(9)，所述蒸发器(1)的第四端口与所述回收箱(9)的入口连通，以使所述蒸发器(1)内产生的冷凝水流入所述回收箱(9)内。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的热能利用系统，其特征在于，所述执行组件(5)为发电机组件、或空气压缩机组、或换热组件。
8.根据权利要求1所述的热能利用系统，其特征在于，所述执行组件(5)为换热组件，所述换热组件包括：
压缩机部件(51)，所述膨胀机(2)的输出轴与所述压缩机部件(51)驱动连接；
室内换热器(52)和室外换热器(53)，所述压缩机部件(51)的出气端与所述室内换热器(52)和所述室外换热器(53)的第一端口均连通，所述室内换热器(52)的第二端口和所述室外换热器(53)的第二端口均与所述压缩机部件(51)的入口连通，所述室内换热器(52)的第二端口与所述室外换热器(53)的第二端口连通。
9.根据权利要求8所述的热能利用系统，其特征在于，所述换热组件还包括：
第一管路(54)，所述第一管路(54)的第一端与所述膨胀机(2)的出口端连通，所述第一管路(54)的第二端与所述膨胀机(2)的入口端连通，所述室外换热器(53)与所述第一管路(54)连通。
10.根据权利要求9所述的热能利用系统，其特征在于，所述室外换热器(53)包括：
第一通路(531)，所述第一通路(531)的第一端与所述压缩机部件(51)的出气口连通，所述第一通路(531)的第二端与所述室内换热器(52)的第二端连通；
第二通路(532)，所述第二通路(532)的第一端与所述第一管路(54)的第一管段连接，所述第二通路(532)的第二端与所述第一管路(54)的第二管段连接。
11.根据权利要求10所述的热能利用系统，其特征在于，所述换热组件还包括：
第一四通阀(55)，所述第一四通阀(55)设置在所述膨胀机(2)的出口端与所述冷凝器(3)的入口端之间，所述膨胀机(2)和所述冷凝器(3)通过所述第一四通阀(55)连通，所述第一管路(54)和所述第一通路(531)均与所述第一四通阀(55)连通；
第二四通阀(56)，所述第二四通阀(56)设置在所述冷凝器(3)的出口端与所述预热器(4)的入口端之间，所述冷凝器(3)通过所述第二四通阀(56)与所述预热器(4)连通，所述第一管路(54)和所述第二通路(532)均与所述第二四通阀(56)连通。
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