CN111121339A - 一种工业余热或地热能空气能联用发电和制冷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工业余热回收技术领域，具体地说是一种工业余热或地热能空气能联用发电和制冷装置，包括依次连通的贮液罐、蒸发器、旋风分离器、分子干燥塔、压缩机、平衡罐、热交换器、贮气罐、恒压阀和发电机，贮液罐和蒸发器之间通过第一液泵连通，贮气罐和发电机连接的管道上连通有恒压阀，发电机的出气端与三通管的进气端连通，三通管的第二出气管与冷库连通，三通管的第一出气管通过管道与换热器、第一吸收塔和贮液罐依次连通，冷库通过管道与第二吸收塔和贮液罐依次连通。本装置的使用，能充分将工业余热转换为电能，从而减少工业余热或地热能的浪费。

Description

一种工业余热或地热能空气能联用发电和制冷装置
技术领域
本发明属于工业余热或地热能回收技术领域，具体地说是一种工业余热或地热能空气能联用发电和制冷装置。
背景技术
工业余热就是指在工业生产过程中，没有被利用的热能，广泛存在于钢铁、有色金属、建材、化工、煤炭、电力、石油、石化等行业的生产过程中，其中包括锅炉尾气、工业冷却水、生产工艺过程中排放的热量、凝汽式汽轮机尾气等等。地热能是指是由地壳抽取的天然热能，这种热能来自地球内部的熔岩或地热岩，并以热力形式存在。
研究表明，在各种类型的工业余热中，可回收利用的余热资源部分占总余热资源的60%，对工业余热或地热能进行有效地回收不仅具有巨大的经济效益，也具有一定的环保效益。据统计，我国高耗能行业的年余热节能潜力超过了1000万吨标准煤，可见余热资源回收潜力非常大。与此同时，对余热资源进行利用也是解决我国日益严重的能源环境危机的有效途径，对我国可持续发展的战略有重大影响。
目前现有的工业余热或地热能回收装置不仅回收热量效率低，同时回收后热量用途较为单一。
发明内容
本发明提供一种工业余热或地热能空气能联用发电和制冷装置，用以解决现有技术中的缺陷。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种工业余热或地热能空气能联用发电和制冷装置，包括依次连通的贮液罐、蒸发器、旋风分离器、分子干燥塔、压缩机、平衡罐、热交换器、贮气罐、恒压阀和发电机，贮液罐和蒸发器之间通过第一液泵连通，贮气罐和发电机连接的管道上连通有恒压阀，发电机的出气端与三通管的进气端连通，三通管的第二出气管与冷库连通，三通管的第一出气管通过管道与换热器、第一吸收塔和贮液罐依次连通，冷库通过管道与第二吸收塔和贮液罐依次连通。
本装置在使用时，用第一液泵将贮液罐中的富氨溶液打入蒸发器中，富氨在蒸发器蒸发形成氨气，蒸发后的氨气引入旋风分离器中，在旋风分离器中，脱除部分水分的氨气进入分子干燥塔进一步脱水后进入压缩机内形成冷氨气并从压缩机内打入平衡罐中。平衡罐中的氨气缓慢进入热交换器内并吸收工业余热的热量，温度升高，压力增大形成高压氨气，高压氨气进入贮气罐，在贮气罐内的氨气达到额定压力后通过恒压阀进入叶轮机带动发电机发电，经发电机叶轮后的氨气流入三通管的第一出气管和第二出气管，流经三通管第一出气管内的氨气通过换热器吸收热量进入第一吸收塔内形成氨水后存储在储液罐内，流经三通管第二出气管内的氨气进入冷库散冷器内并吸收冷库气体内的热量，从而达到对冷库降温的目的，其中，冷库散冷器内吸收热量后的氨气经第二吸收塔形成氨水后存储在储液罐内。本装置的使用，不仅能利用氨水吸收工业余热并发电，同时能利用氨气进行发电和对冷库降温，并在完成发电和降温后再次回收氨水，达到节约资源的目的。
作为优选，所述的蒸发器内的气体经第一风机引入旋风分离器。第一风机能加快气体流通，从而使得蒸发器内气体更快的流入旋风分离器内。
作为优选，所述的三通管的第二出气管内气体经第二风机引入冷库散冷器内。第二风机能加速三通管第二出气管内气体流通，进而方便气体快速流入冷库内。
作为优选，所述的旋风分离器与干燥塔的出水端均通过管道与蒸发器进水端连通，旋风分离器与干燥塔内的水经管道流入蒸发器内，从而能减少水的浪费，达到循环用水的目的。
作为优选，所述的蒸发器出水端通过安装有第二液泵的管道与第一吸收塔和第二吸收塔均连通。蒸发器内的水经第二液泵回收到第一吸收塔和第二吸收塔内能实现水的回收利用，进一步降低水的浪费。
作为优选，所述的热交换器出气端通过管道与蒸发器进气端连通，热交换器内剩余热量经管道流入蒸发器内，从而能减少蒸发器本身热量的产生，进而达到节省蒸发器制热所消耗的电能。
作为优选，所述的热交换器与储气罐之间连通的管道与平衡罐的进气端连通。平衡罐内设有上下移动的活塞，利用此活塞将罐内低温介质和热交换器出来的高温介质隔开，并达到活塞上下压力平衡，在贮气罐中介质压力不断增大时，活塞不断下移，促使低温介质不断进入热交换器中。
一种工业余热或地热能、空气能联用发电机和制冷的使用方法包括如下方面：
（1）将贮液罐中的富氨溶液经第一液泵打入蒸发器中，富氨在蒸发器内吸收工业余热或地热能后蒸发；
（2）利用第一风机将蒸发后的氨气引入旋风分离器中并在旋风分离器中脱除部分水分；
（3）)将脱除部分水分的氨气进入干燥塔进一步脱水后用压缩机将其打入平衡罐中；
（4）将平衡罐中的氨气缓慢进入热交换器内来进一步吸收工业余热或地热能的热量,使其温度升高，压力增大，并形成高压氨气；
（5）将高压氨气通入贮气罐中，在贮气罐内的氨气达到额定压力后通过恒压阀进入叶轮机带动发电机发电；
（6）将发电后的低温低压氨气利用第二风机引入冷库散热器中，同时将剩余的低温低压氨气引入换热器中，进入冷库散热器的低温低压氨气通过吸收冷库内大气中的热量来降低冷库温度，进入换热器内的氨气通过换热器吸收大气的热量；
（7）将冷库散热器内吸收热量后的氨气引入第二吸收塔形成氨水，同时将换热器内的氨气引入第一吸收塔内用水吸收形成氨水；
（8）将第一吸收塔内的氨水和第二吸收塔内的氨水引入储液罐内存储。
本发明的有益效果为：本装置不仅使用在对工业余热的吸收，同时对地热能有同样的效果。本装置在使用时，用第一液泵将贮液罐中的富氨溶液打入蒸发器中，富氨在蒸发器蒸发形成氨气，蒸发后的氨气经第一风机引入旋风分离器中，在旋风分离器中，脱除部分水分的氨气进入分子干燥塔进一步脱水，而旋风分离器和干燥塔内存留的水分则流入蒸发器内为增发器提供水分。脱水后的氨气进入压缩机内，用压缩机打入平衡罐实现氨气气压的平衡。平衡罐中平衡气压后的氨气缓慢进入热交换器内并吸收工业余热的热量，温度升高，压力增大形成高压氨气，高压氨气进入贮气罐，在贮气罐内的氨气达到额定压力后通过恒压阀进入叶轮机带动发电机发电，经发电机叶轮后的氨气流入三通管的第一出气管和第二出气管，流经三通管第一出气管内的氨气通过换热器吸收大气的热量进入第一吸收塔内形成氨水后存储在储液罐内，流经三通管第二出气管内的氨气经第二风机引入冷库散冷器内并吸收冷库内大气的热量，从而达到对冷库降温的目的，其中，冷库散冷器内吸收热量后的氨气经第二吸收塔形成氨水后存储在储液罐内。蒸发器内残留的水分则经第二液泵打入第一吸收塔和第二吸收塔内，为第一吸收塔和第二吸收塔补充水源。
本装置的使用，不仅能利用氨水吸收工业余热并发电，同时能利用氨气进行发电和对冷库降温，并在完成发电和降温后再次回收氨水，达到节约资源的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的工艺流程示意图；
图中所示：
1、贮液罐，2、第一液泵，3、第二液泵，4、蒸发器，5、第一风机，6、旋风分离器，7、分子干燥塔，8、压缩机， 9、平衡罐，10、热交换器，11、贮气罐，12、恒压阀，13、发电机，14、换热器，15、第一吸收塔，16、第二风机，17、冷库，18、第二吸收塔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例中，一种工业余热或地热能空气能联用发电和制冷装置，如图1所示。包括依次连通的贮液罐1、蒸发器4、旋风分离器6、分子干燥塔7、压缩机8、平衡罐9、热交换器10、贮气罐11、恒压阀12、发电机13、换热器14、第一吸收塔15、第二风机16、冷库17、第二吸收塔18。所述的发电机13为管道式风力发电机，贮液罐1和蒸发器4之间通过第一液泵2连通，蒸发器4内的气体经第一风机5引入旋风分离器6，发电机13的出气端与三通管的进气端连通，三通管的第二出气管通过第二风机16与冷库散冷器连通，三通管的第一出气管通过管道与换热器14连通，换热器14通过管道与第一吸收塔15连通，第一吸收塔15与贮液罐1连通，冷库17散冷器通过管道与第二吸收塔18连通，第二吸收塔18通过管道与贮液罐1连通。
本实施例1不仅使用在对工业余热的吸收，同时对地热能有同样的效果。在使用时，用第一液泵2将贮液罐1中的富氨溶液打入蒸发器4中，富氨在蒸发器4内氨气蒸发，蒸发后的氨气用第一风机5引入旋风分离器6中，在旋风分离器6中，脱除部分水分的氨气进入分子干燥塔7进一步脱水后，脱除水分后的氨气进入压缩机制冷，形成的冷氨气打入平衡罐9来平衡氨气的气压，从平衡罐9中流出的氨气缓慢进入热交换器10内吸收工业余热的热量，温度升高，压力增大形成高压氨气，高压氨气进入贮气罐11，在贮气罐11内的氨气达到额定压力后通过恒压阀12进入管道式发电机的进风管内，发电机13叶片转动带动发电机13发电，经发电机13出风管流出的氨气一部分经换热器14吸收空气的热量后进入第一吸收塔15，被第一吸收塔15内的贫氨水溶液吸收后形成富氨溶液，富氨溶液进入贮液罐1，另一部分氨气经第二风机16引入冷库17的散冷器内，并在冷库17的散冷器内吸收空气中的热量，从而实现对冷库17的制冷，吸收完冷库17中热量的氨气进入第二吸收塔18，在第二吸收塔18内氨被贫氨溶液吸收形成富氨溶液，富氨溶液进入贮液罐1备用，从而实现对氨气的循环利用。
实施例2
本实施例相比于实施例1不同点在于，旋风分离器与干燥塔的出水端均通过管道与蒸发器进水端连通，因此相比于实施例1，实施例2能将旋风分离器与干燥塔内的水经管道流入蒸发器内，从而能减少蒸发器内水的供给，同时减少旋风分离器与干燥塔内水的浪费，达到循环用水的目的。
实施例3
本实施例相比于实施例1不同点在于，所述的蒸发器出水端通过安装有第二液泵的管道与第一吸收塔和第二吸收塔均连通，相比于实施例1，蒸发器内的水能经第二液泵回收到第一吸收塔和第二吸收塔内，从而能减少蒸发器内水的浪费同时增加第一吸收塔和第二吸收塔内水的来源，达到节约水资源的目的。
实施例4
本实施例相比于实施例1不同点在于，所述的热交换器出气端通过管道与蒸发器进气端连通，相比于实施例1，热交换器内剩余热量经管道流入蒸发器内，从而能减少蒸发器本身热量的产生，进而达到节省蒸发器制热所消耗的能量。
实施例5
本实施例相比于实施例1不同点在于，所述的热交换器与储气罐之间连通的管道与平衡罐的进气端连通。其目的在于随着储气罐内氨气的压力不断增大而迫使平衡罐内的活塞不断下移，从而将平衡罐内的低温氨气压入热交换器中。
本装置的使用同时还具有以下优点：
（1）选择低沸点、极易溶于水且具有节流膨胀性的氨气作为发电介质，实现低温发电同时制冷技术。
（2）利用工业余热或地热能温度较低的特点，设计适宜的工艺路线，完成工业余热或地热能空气能联用发电技术。
（3）设计专用设备实现低压发电介质进入高压热交换系统中，从而达到节能目的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种工业余热或地热能空气能联用发电和制冷装置，其特征在于：包括依次连通的贮液罐、蒸发器、旋风分离器、分子干燥塔、压缩机、平衡罐、热交换器、贮气罐、恒压阀和发电机，贮液罐和蒸发器之间通过第一液泵连通，贮气罐和发电机连接的管道上连通有恒压阀，发电机的出气端与三通管的进气端连通，三通管的第二出气管与冷库散冷器连通，三通管的第一出气管通过管道与换热器、第一吸收塔和贮液罐依次连通，冷库通过管道与第二吸收塔和贮液罐依次连通。
2.根据权利要求1所述的工业余热或地热能空气能联用发电和制冷装置，其特征在于：蒸发器内的气体经第一风机引入旋风分离器。
3.根据权利要求2所述的工业余热或地热能空气能联用发电和制冷装置，其特征在于：三通管的第二出气管内气体经第二风机引入冷库散冷器。
4.根据权利要求1所述的工业余热或地热能空气能联用发电和制冷装置，其特征在于：旋风分离器与干燥塔的出水端均通过管道与蒸发器进水端连通。
5.根据权利要求1所述的工业余热或地热能空气能联用发电和制冷装置，其特征在于：蒸发器出水端通过安装有第二液泵的管道与第一吸收塔和第二吸收塔均连通。
6.根据权利要求1所述的工业余热或地热能空气能联用发电和制冷装置，其特征在于：热交换器出气端通过管道与蒸发器进气端连通。
7.根据权利要求1所述的工业余热或地热能空气能联用发电和制冷装置，其特征在于：所述热交换器与储气罐之间连通的管道与平衡罐的进气端连通。
8.一种权利要求1-7任一项所述的工业余热或地热能空气能联用发电和制冷的使用方法，其特征在于，发电包括以下步骤：
（1）将贮液罐中的富氨溶液经第一液泵打入蒸发器中，富氨在蒸发器内吸收工业余热后蒸发；
（2）利用第一风机将蒸发后的氨气引入旋风分离器中并在旋风分离器中脱除部分水分；
（3）将脱除部分水分的氨气进入分子干燥塔进一步脱水后用压缩机将其制冷并将制冷后氨气打入平衡罐中；
（4）将平衡罐中的制冷后的氨气缓慢进入热交换器内来进一步吸收工业余热或地热能的热量，使其温度升高，压力增大并形成高压氨气；
（5）将高压氨气通入贮气罐中，在贮气罐内的氨气达到额定压力后通过恒压阀进入叶轮机带动发电机发电；
（6）将发电后的低温低压氨气利用第二风机引入冷库散冷器中，同时将剩余的低温低压氨气引入换热器中，进入冷库散冷器的低温低压氨气通过吸收冷库大气中的热量来降低冷库温度，进入换热器内的氨气通过换热器吸收大气的热量；
（7）将冷库散冷器内吸收热量后的氨气引入第二吸收塔内形成氨水，同时将热交换器内的氨气引入第一吸收塔内形成氨水；
（8）将第一吸收塔内的氨水和第二吸收塔内的氨水引入储液罐内存储。
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