CN111121340B - 一种循环利用多品质余热的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于余热利用技术领域，具体为一种循环利用多品质余热的及系统，解决现有技术中余热吸收制冷系统采用单一温度余热导致无法对企业内多品位余热充分回收利用的技术问题。一种循环利用多品质余热的系统，采用以下方法循环利用多品质余热：步骤一：对不同品质余热进行分类并单独进行循环换热；步骤二：将低级循环换热排出的工质导入到高级循环换热内进行二次换热；对中级循环换热排出的工质进行温度检测，当检测到温度不低于工质工艺标准温度时，中级循环换热独自循环运行；当检测到温度低于工质工艺标准温度时，将中级循环换热排出的工质导入到高级循环换热内进行二次换热。本发明通过对工业多品位的余热进行回收利用，充分提高了余热利用率。

Description

一种循环利用多品质余热的系统
技术领域
本发明属于余热利用技术领域，具体为一种循环利用多品质余热的系统。
背景技术
余热利用一般是指将工业生产中产生的废热进行回收利用，将热能转化为工业系统中的其他能源，降低能源消耗以及提高节能环保，随着对企业环保的要求不断增强，余热利用在工业生产中正在呈现增长的趋势。
目前，利用工业余热制冷作为工业余热利用中的一种，较为普遍的是采用溴化锂或者氨水制冷系统，可以将工业余热中低品质余热进行回收并用来给工业系统的冷却系统供冷，尤其是氨水吸收制冷系统，对余热的温度要求一般在100℃以上，因此，一般将企业内余热在该标准以上的引入到余热吸收制冷系统内，而众所周知，在一些企业中，产生废热的工艺流程以及设备往往不止该标准的温度，有的会超过该标准、有的会在该标准上下波动，而采用现有的吸收式制冷系统，针对企业内上述的两种余热，往往不能有效回收利用，造成资源浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种循环利用多品质余热的系统，用以克服现有技术中余热吸收制冷系统采用单一温度余热导致无法对企业内多品位余热充分回收利用的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种循环利用多品质余热的系统，该系统采用以下方法循环利用多品质余热：
步骤一：对不同品质余热进行分类并单独进行循环换热：将温度低于余热工艺标准温度的定义为低级循环换热，将温度在余热工艺标准温度上下波动的定义为中级循环换热，将温度不低于余热工艺标准温度的定义为高级循环换热；
步骤二：将低级循环换热排出的工质导入到高级循环换热内进行二次换热；
对中级循环换热排出的工质进行温度检测，当检测到温度不低于工质工艺标准温度时，中级循环换热独自循环运行；当检测到温度低于工质工艺标准温度时，将中级循环换热排出的工质导入到高级循环换热内进行二次换热；
步骤一和步骤二中的各个循环的温度均为该循环中工质换热之后的温度；
该余热利用系统具有分别对应于低级循环换热、中级循环换热和高级循环换热的低级换热系统、中级换热系统和高级换热系统，其中，低级换热系统、中级换热系统和高级换热系统均具有壳程和管程，低级换热系统的壳程的工质出口管通过第一导流管道与高级换热系统的壳程的工质进口管连接，中级换热系统的壳程的工质出口管通过第二导流管道与高级换热系统的壳程的工质进口管连接，中级换热系统的壳程的工质出口管与第二导流管道的连接处设有气动阀门，中级换热系统的壳程的工质出口设有温度开关。
优选地，低级换热系统的壳程、中级换热系统的壳程和高级换热系统的壳程上均设有氨气导出支管，且多个氨气导出支管的一端形成氨气导出总管。
优选地，低级换热系统的壳程、中级换热系统的壳程上的工质导出管均与高级换热系统的壳程上的工质导入管位于同侧。
优选地，低级换热系统、中级换热系统和高级换热系统均设有工质循环泵。
在其中一实施例中，低级换热系统的壳程、中级换热系统的壳程与高级换热系统的壳程分别为单独换热器的壳程。
在其中一实施例中，低级换热系统的壳程、中级换热系统的壳程与高级换热系统的壳程为同一换热器被隔板分隔而成的子壳程。
优选的，低级换热系统的管程、中级换热系统的管程与高级换热系统的管程也为同一换热器被隔板分隔而成的子管程，相对应的子壳程和子管程之间形成一个换热区，三个换热区分别对应低级换热系统、中级换热系统和高级换热系。
优选的，三个换热区呈水平分布。
相对于现有技术中的吸收式余热制冷系统一般只回收符合余热工艺标准温度的余热进行利用，本方案可以对多种不同品质的余热进行回收利用，并能够根据对工质换热之后的工质温度，在工质无法充分利用时，将工质进行二次换热，保障工质的利用率，进而提高制冷效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明的实施例一的示意图；
图2为本发明的实施例二的示意图。
图中，低级换热系统1、中级换热系统2、高级换热系统3、第一导流管道4、第二导流管道5、气动阀门6、温度开关7、氨气导出支管8、氨气导出总管9、工质循环泵10、隔板11、换热区12、端盖13。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明提供了一种循环利用多品质余热的系统，该系统采用以下方法循环利用多品质余热：
步骤一：对不同品质余热进行分类并单独进行循环换热：将温度低于余热工艺标准温度的定义为低级循环换热，将温度在余热工艺标准温度上下波动的定义为中级循环换热，将温度不低于余热工艺标准温度的定义为高级循环换热；
步骤二：将低级循环换热排出的工质导入到高级循环换热内进行二次换热；
对中级循环换热排出的工质进行温度检测，当检测到温度不低于工质工艺标准温度时，中级循环换热独自循环运行；当检测到温度低于工质工艺标准温度时，将中级循环换热排出的工质导入到高级循环换热内进行二次换热。
其中，步骤一和步骤二中的各个循环的温度均为该循环中工质换热之后的温度。
采用上述技术方案，可将企业中不同品质的余热都进行回收利用进行制冷，而在制冷过程中，通过将低级循环换热的工质导入到高级循环换热内进行二次换热，以及通过对中级循环换热的工质换热后温度进行检测，当检测到中级循环换热的工质换热后的温度低于工质工艺标准温度时，将该工质导入到高级循环换热内进行二次换热，以此，可保证工质的有效利用，保障制冷效果，而且，企业内低于余热工艺标准温度的余热没有被浪费，在两次的工质换热过程中，低于余热工艺标准温度的余热实现了对工质的预热效果，另外，当中级循环换热后的工质温度达到工质工艺标准温度时，中级循环换热系统作为一个单独的换热系统进行独自循环，无需再导入到高级循环换热内进行二次换热，降低了高级循环换热的运行压力，也提高了工质和换热的效率，提高制冷效率。
如图1所示，根据上述方案，本发明实施例一公开了一种余热利用系统，采用上述的循环利用多品质余热的方法，该余热利用系统具有分别对应于低级循环换热、中级循环换热和高级循环换热的低级换热系统1、中级换热系统2和高级换热系统3，其中，低级换热系统1、中级换热系统2和高级换热系统3均具有壳程和管程，低级换热系统1的壳程的工质出口管通过第一导流管道4与高级换热系统3的壳程的工质进口管连接，中级换热系统2的壳程的工质出口管通过第二导流管道5与高级换热系统3的壳程的工质进口管连接，中级换热系统2的壳程的工质出口管与第二导流管道5的连接处设有气动阀门6，中级换热系统2的壳程的工质出口设有温度开关7，气动阀门6为电磁阀，其与温度开关7串联，当温度开关7检测到换热后的工质温度低于工质工艺标准温度时，温度开关7触发使得电磁阀的气动阀动作，气动阀动作后，使得第二导流管道5与中级换热系统2的工质出口管接通，从中级换热系统2内导出的工质会经过第二导流管道5进入到高级换热系统3内，从而进行二次换热，具体的，多个温度开关7以及对应于该温度开关7的气动阀形成的支路能够相互并联到同一电路主回路中，具体的，低级换热系统1的工质出口管与第一导流管4、中级换热系统1的工质出口管与第二导流管5均可采用三通管，气动阀门6设于三通管的通道接通处，即三个通道相互连通的地方，采用三通管之后，可简化管道的组装以及提高管道稳定性，当然，在对压力以及其他流体输送性能有区别化设计时，可依然采用独立管道组合方式实现。
低级换热系统1、中级换热系统2和高级换热系统3均设有工质循环泵10，为工质的循环流通提供驱动力。
低级换热系统1的壳程、中级换热系统2的壳程和高级换热系统3的壳程上均设有氨气导出支管8，且多个氨气导出支管8的一端形成氨气导出总管9，工质在低级换热系统1与中级换热系统2内，虽然无法被加热到工质工艺标准温度，但是也会进行一定程度的解析，尤其是在中级换热系统2中，由于导入的是企业内具有变化幅度的余热，在变化过程中，存在一定的时间内，其温度是达到余热工艺标准温度的，此时，可有效对工质加热并解析工质，此时，会产生足量的氨气，因此，在三个系统上均设氨气导出管道并将氨气导出管道的一端汇聚，让三个系统内导出的氨气经过同一个氨气导出总管9导流到下一工序进行集中处理或使用。
可选的，低级换热系统1的壳程、中级换热系统2的壳程上的工质导出管均与高级换热系统3的壳程上的工质导入管位于同侧，该种设置方式，可尽可能缩短第一导流管道4与第二导流管道5的长度，降低施工工艺成本和工艺难度。
上述技术方案中，将企业内不同品质的余热分别引入到上述三个系统中，将稳定低于余热工艺标准温度的余热引入到低级换热系统1内，将温度在余热工艺标准温度上下波动的余热引入到中级换热系统2内，将温度稳定高于余热工艺标准温度的余热引入到高级换热系统3内，经过低级换热系统1预热后的工质进入到高级换热系统3内进行二次加热，一方面可保证工质的利用率，另一方面，可将稳定低于余热工艺标准温度的余热作为对工质的余热热源，实现对该部分余热的充分利用，提高企业的余热利用效率。当中级换热系统2工质出口上的温度开关检测到经过换热之后的工质温度达到了工质工艺标准温度时，该中级换热系统2独自运行，工质从其工质出口管排出并不经过第二导流管5内，当温度开关检测到经过换热之后的工质温度低于工质工艺标准温度时，温度开关触发并使得气动阀门6动作，此时，工质进入该中级换热系统2内之后被导流到第二导流管道5内，之后，工质从高级换热系统3的工质进口管进入到高级换热系统3内进行二次换热，实现对工质的充分利用，在该过程中，中级换热系统2虽然温度未达到余热工艺标准温度，无法实现对工质的充分利用，但是，也能够对工质进行预热，提高高级换热系统3对工质的利用率，也使得工质进入高级换热系统3后，其自身具有一定的温度，需要升温的幅度较小，降低高级换热系统3的工作负载。
进一步的，在实施例一中，低级换热系统1的壳程、中级换热系统2的壳程与高级换热系统3的壳程分别为单独换热器的壳程，使得低级换热系统1、中级换热系统2和高级换热系统3呈相对独立的状态，便于各个系统的维护和维修，而且相互独立的系统之间的组合方式较为灵活。
如图2所示，在实施例二中，低级换热系统1的壳程、中级换热系统2的壳程与高级换热系统3的壳程为同一换热器被隔板11分隔而成的子壳程。
进一步的，低级换热系统1的管程、中级换热系统2的管程与高级换热系统3的管程也为同一换热器被隔板11分隔而成的子管程，相对应的子壳程和子管程之间形成一个换热区12，三个换热区12分别对应低级换热系统1、中级换热系统2和高级换热系统3，具体的，用于分隔管程的隔板11可安装于端盖13上，端盖13上开设有对应于多个子管程的管道进口通道和出口通道。
上述方式中三个系统由一个换热器分隔而成，将三个系统集中于同一换热器中，使得系统整体体积更小。
三个换热区12呈水平分布，使得氨气导出支管8可安装于各个换热区12的顶部，并且，工质进口管和工质出口管依然可安装于各个换热区12的底部，使得整体施工以及产品加工都容易实施。
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种循环利用多品质余热的系统，其特征在于，该系统采用以下方法循环利用多品质余热：
步骤一：对不同品质余热进行分类并单独进行循环换热：将温度低于余热工艺标准温度的定义为低级循环换热，将温度在余热工艺标准温度上下波动的定义为中级循环换热，将温度不低于余热工艺标准温度的定义为高级循环换热；
步骤二：将低级循环换热排出的工质导入到高级循环换热内进行二次换热；
对中级循环换热排出的工质进行温度检测，当检测到温度不低于工质工艺标准温度时，中级循环换热独自循环运行；当检测到温度低于工质工艺标准温度时，将中级循环换热排出的工质导入到高级循环换热内进行二次换热；
所述步骤一和步骤二中所述的各个循环的温度均为该循环中工质换热之后的温度；
该余热利用系统具有分别对应于低级循环换热、中级循环换热和高级循环换热的低级换热系统(1)、中级换热系统(2)和高级换热系统(3)，其中，所述低级换热系统(1)、中级换热系统(2)和高级换热系统(3)均具有壳程和管程，所述低级换热系统(1)的壳程的工质出口管通过第一导流管道(4)与高级换热系统(3)的壳程的工质进口管连接，所述中级换热系统(2)的壳程的工质出口管通过第二导流管道(5)与高级换热系统(3)的壳程的工质进口管连接，所述中级换热系统(2)的壳程的工质出口管与第二导流管道(5)的连接处设有气动阀门(6)，所述中级换热系统(2)的壳程的工质出口设有温度开关(7)。
2.如权利要求1所述的一种余热利用系统，其特征在于：所述低级换热系统(1)的壳程、中级换热系统(2)的壳程和高级换热系统(3)的壳程上均设有氨气导出支管(8)，且多个所述氨气导出支管(8)的一端形成氨气导出总管(9)。
3.如权利要求2所述的一种余热利用系统，其特征在于：所述低级换热系统(1)的壳程、所述中级换热系统(2)的壳程上的工质导出管均与所述高级换热系统(3)的壳程上的工质导入管位于同侧。
4.如权利要求2所述的一种余热利用系统，其特征在于：所述低级换热系统(1)、中级换热系统(2)和高级换热系统(3)均设有工质循环泵(10)。
5.如权利要求3或4所述的余热利用系统，其特征在于：所述低级换热系统(1)的壳程、所述中级换热系统(2)的壳程与所述高级换热系统(3)的壳程分别为单独换热器的壳程。
6.如权利要求3或4所述的余热利用系统，其特征在于：所述低级换热系统(1)的壳程、所述中级换热系统(2)的壳程与所述高级换热系统(3)的壳程为同一换热器被隔板(11)分隔而成的子壳程。
7.如权利要求6所述的余热利用系统，其特征在于：所述低级换热系统(1)的管程、所述中级换热系统(2)的管程与所述高级换热系统(3)的管程为同一换热器被隔板(11)分隔而成的子管程，相对应的子壳程和子管程之间形成一个换热区(12)，三个所述换热区(12)分别对应低级换热系统(1)、中级换热系统(2)和高级换热系统(3)。
8.如权利要求7所述的余热利用系统，其特征在于：三个所述换热区(12)呈水平分布。
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