CN112923767A - 一种多热源余热回收循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多热源余热回收循环系统，包括多个余热源、换热装置、冷介质回收装置、余热交换系统和分水器；换热装置包括热源流动室和冷介质流动室，每个热源流动室的热源进口通过热介质管道分别与一个余热源相连通，每个热源流动室上设置有热源出口，每个冷介质流动室上开设有冷介质进口和冷介质出口，冷介质出口分别通过收集管道与冷介质回收装置相连通，冷介质回收装置通过进液管与余热交换系统相连通，余热交换系统一侧通过出液管与分水器一端相连通，余热交换系统还设置有供外部待加热流体进入的进水管和供经过换热升温后的流体排出以供外部使用的供水管，分水器远离出液管一端通过多个冷却支管分别与换热装置上的冷介质进口相连通。

Description

一种多热源余热回收循环系统

技术领域

本发明涉及余热回收技术领域，具体涉及一种多热源余热回收循环系统。

背景技术

目前，宾馆、酒店、医院、学校、洗浴中心和游泳池等大量使用中央空调和生活热水的企事业单位，大多数采用单冷中央空调加冷却塔制造冷气，采用锅炉制造暖气和生活热水，而中央空调和锅炉的能耗是建筑能耗中的耗能大户，尤其是锅炉作为热源向外界提供能量的同时会排出尾气，尾气中的余热直接外排至环境中导致能源的浪费，且会对环境造成污染。近年来余热回收成为了一个节能的趋势，越来越多的企业单元开设配置配套的余热回收循环系统，将热源产生的余热用于加热生产生活所需的热水，提高了能源利用率，降低了锅炉的供热负荷。

在实际使用过程中，由于企业单元通常是通过多个热源提供热量，且热源来自于各个环境，而现有技术中由于余热回收系统中的换热器只能与单一热源进行热交换，如果要实现与多热源之间进行热交换，需要采用多个换热器并联的形式，但是这种并联的形式就会导致冷凝水与热源换热后温度较低，导致生活用水加热不足。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种多热源余热回收循环系统，其能对多个热源进行余热回收在再利用，同时实现了余热源中的热介质与冷介质之间进行充分的换热，提高热能的回收利用率，运行平稳。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种多热源余热回收循环系统，包括多个余热源、换热装置、冷介质回收装置、余热交换系统和分水器；所述换热装置包括呈筒状的壳体，所述壳体内中心轴处沿竖直方向设置有固定芯体，所述固定芯体外侧壁与所述壳体内侧壁之间沿竖直方向设置有多个分隔板，所述分隔板将所述固定芯体与所述壳体之间的空间分割为多个与余热源进行换热的换热单元，所述换热单元包括热源流动室和冷介质流动室，所述热源流动室和所述冷介质流动室在固定芯体圆周方向上相间分布，每个所述热源流动室的热源进口通过热介质管道分别与一个所述余热源相连通，每个所述热源流动室上设置有用于将经过换热降温后的热介质排出的热源出口，每个所述冷介质流动室上开设有用于供冷介质流入的冷介质进口和供换热升温后的冷介质流出的冷介质出口，所述冷介质出口分别通过收集管道与冷介质回收装置相连通，所述冷介质回收装置通过进液管与所述余热交换系统相连通，所述余热交换系统包括加热水箱、进水管、供水管和换热管，所述加热水箱内设置有所述换热管，所述换热管一端与所述进液管相连通，所述换热管另一端通过出液管与所述分水器一端相连通，所述加热水箱上设置有供外部待加热流体进入的进水管和供经过换热升温后的流体排出以供外部使用的供水管，所述分水器远离所述出液管一端通过多个冷却支管分别与所述换热装置上的冷介质进口相连通。

进一步地改进在于，所述热源流动室位于所述换热单元内部，所述热源流动室与所述固定芯体之间预留有一定的间隙，所述热源流动室外侧与其两侧的隔板之间形成冷介质流动室，所述热源进口位于所述热源流动室外侧壁顶部，所述热源出口位于所述热源流动室外侧壁底部，所述冷介质进口位于所述冷介质流动室外侧壁底部，所述冷介质出口位于所述冷介质流动室外侧壁顶部，且所述冷介质出口及冷介质进口处均设置有三通阀门，所述冷介质出口处的三通阀门一侧通过冷介质管道和与其相邻的冷介质流动室上的冷介质进口相连通，相邻的两个冷介质流动室相连通使其整体形成一个冷介质通道。在使用时，余热源中的热介质分别通过热源进口进入进入至热源流动室内，并与冷介质流动室内的冷介质进行换热，经过换热降温后的热介质从热源出口排出，通过在冷介质出口处设置三通阀门及冷介质管道，使得多个冷介质流动室串联成为一个整体，冷介质可与多个热源流动室内的热介质进行换热，保证了冷介质的最终升高温度，进而保证了对后续生活用水的加热效果。在使用时，各热源流动室内的热介质的温度沿圆周方向逐渐增高设置，使得冷介质先与温度低的热介质进行换热，再与温度高的热介质换热，能够提高换热效率，提高了余热利用效率；且通过三通阀的转换，可以根据余热源的个数及温度调控串联的冷介质流动室的个数，进而调控冷介质通道的长度。

进一步地改进在于，所述热源流动室和所述冷介质流动室内均横向设置多个第一折流板和多个第二折流板，所述第一折流板一端固定设置于所述壳体内侧壁上，所述第一折流板另一端与所述固定芯体外侧壁之间预留有一定的间隙，所述第二折流板一端固定设置于所述固定芯体外侧壁上，所述第二折流板另一端与所述壳体内侧壁之间预留有一定的间隙，所述第一折流板和所述第二折流板在竖直方向上相互交错布置。通过在热源流动室和冷介质流动室内分别设置第一折流板和第二折流板，使得余热源中的热介质在热源流动室流动时及冷介质在冷介质流动室流动时的换热路径更长，提高了余热源中的热介质与冷介质进行热交换的时间，提高了热交换的效率。

进一步地改进在于，所述冷介质回收装置为集液箱，所述集液箱顶部通过收集管道与所述冷介质出口相连通，所述集液箱一侧通过进液管与所述加热水箱内的换热管相连通，所述集液箱内侧壁上安装有液面传感器，所述集液箱一侧靠近于所述液面传感器处开设有溢流管，所述集液箱下部开设有排污管，所述溢流管和所述排污管上均设置有阀门。通过溢流管及时排出集液箱内经过换热升温后的冷介质形成的多余的水蒸气，通过液面传感器能够实时检测集液箱内的液面高度，并对其进行调控，通过设置排污管可定期对集液箱进行清洗，并对集液箱内污垢排出。

进一步地改进在于，所述冷却支管上均设有流量传感器。通过设置流量传感器可实时检测各冷却支管内冷介质的流量。

进一步地改进在于，所述进水管与所述出液管位于同一侧，所述供水管与所述进液管位于同一侧。通过设置，使得加热水箱中换热管内经过换热升温后的冷介质的流动方向与加热水箱内待加热流体的流动方向相反，使得待加热流体与换热管内的冷介质进行充分接触换热，保证了换热效率。

进一步地改进在于，所述固定芯体为石棉绝热材质。可以降低冷介质经过固定芯体时热量的消耗，减少热量损失，提高热交换质量。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明中多个余热源中的热介质分别通过热源进口进入至换热装置中的热源流动室内与冷介质流动室内的冷介质进行换热，经过换热降温后的热介质从热源出口排出，通过对换热装置进行设置，可以根据余热源的个数及温度调控串联的冷介质流动室的个数，进而调控冷介质通道的长度，使得多个冷介质流动室串联成为一个整体或分为几个独立的单元，冷介质可与多个热源流动室内的热介质进行换热，换热效率高，换热效果好，保证了冷介质的最终升高温度，进而保证了对后续生活用水的加热效果，冷介质吸收热介质中的热量后进入到换热装置中对其进行收集，收集在一起的冷介质进入到冷介质回收装置中与外部的待加热流体进行换热以供外部使用，实现了对各余热源中余热的回收利用，换热后的冷介质由分水器再次进入至换热装置内进行循环换热。本发明中的多热源余热回收循环系统结构简单，占地面积小，仅用一个换热装置可替代多个换热器，其能对多个热源进行余热回收再利用，余热源中的热介质与冷介质之间进行充分的换热，换热效率高，换热效果好，提高热能的回收利用率，保证了冷介质的最终升高温度，进而保证了对后续生活用水的加热效果，且运行平稳。

附图说明

下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明中多热源余热回收循环系统的结构示意图；

图2为本发明中换热装置的横向截面结构示意图；

图3为图2中沿A-A方向的剖视图；

图4为本发明图2中沿B-B方向的剖视图；

图5为本发明中集液箱的结构示意图；

图6为本发明中余热交换系统的结构示意图；

其中，具体附图标记为：余热源1，热介质管道2，换热装置3，壳体4，固定芯体5，分隔板6，热源流动室7，热源进口8，热源出口9，冷介质流动室10，冷介质进口11，冷介质出口12，三通阀门13，冷介质管道14，第一折流板15，第二折流板16，收集管道17，冷介质回收装置18，集液箱19，液面传感器20，溢流管21，排污管22，进液管23，余热交换系统24，热水箱25，进水管26，供水管27，换热管28，出液管29，分水器30，冷却支管31。

具体实施方式

本发明的实施例公开了一种多热源余热回收循环系统，如图1至图4所示，包括多个余热源1、换热装置3、冷介质回收装置18、余热交换系统24和分水器30；换热装置3包括呈筒状的壳体4，壳体4内中心轴处沿竖直方向设置有固定芯体5，固定芯体5外侧壁与壳体4内侧壁之间沿竖直方向设置有多个分隔板6，分隔板6将固定芯体5与壳体4之间的空间分割为多个与余热源1进行换热的换热单元，换热单元包括热源流动室7和冷介质流动室10，热源流动室7和冷介质流动室10在固定芯体5圆周方向上相间分布，每个热源流动室7的热源进口8通过热介质管道2分别与一个余热源1相连通，每个热源流动室7上设置有用于将经过换热降温后的热介质排出的热源出口9，每个冷介质流动室10上开设有用于供冷介质流入的冷介质进口11和供换热升温后的冷介质流出的冷介质出口12，冷介质出口12分别通过收集管道17与冷介质回收装置18相连通，其中，热源流动室7位于换热单元内部，热源流动室7与固定芯体5之间预留有一定的间隙，热源流动室7外侧与其两侧的隔板之间形成冷介质流动室10，热源进口8位于热源流动室7外侧壁顶部，热源出口9位于热源流动室7外侧壁底部，冷介质进口11位于冷介质流动室10外侧壁底部，冷介质出口12位于冷介质流动室10外侧壁顶部，且冷介质出口12及冷介质进口11处均设置有三通阀门13，冷介质出口12处的三通阀门13一侧通过冷介质管道14和与其相邻的冷介质流动室10上的冷介质进口11相连通，相邻的两个冷介质流动室10相连通使其整体形成一个冷介质通道。冷介质回收装置18通过进液管23与余热交换系统24相连通，如图6所示，余热交换系统24包括加热水箱25、进水管26、供水管27和换热管28，加热水箱25内设置有换热管28，换热管28一端与进液管23相连通，换热管28另一端通过出液管29与分水器30一端相连通，加热水箱25上设置有供外部待加热流体进入的进水管26和供经过换热升温后的流体排出以供外部使用的供水管27，分水器30远离出液管29一端通过多个冷却支管31分别与换热装置3上的冷介质进口11相连通。

使用时，多个余热源1中的热介质分别通过热源进口8进入至换热装置3中的热源流动室7内与冷介质流动室10内的冷介质进行换热，经过换热降温后的热介质从热源出口9排出，通过在冷介质出口12处设置三通阀门13及冷介质管道14，使得多个冷介质流动室10串联成为一个整体，冷介质可与多个热源流动室7内的热介质进行换热，保证了冷介质的最终升高温度，进而保证了对后续生活用水的加热效果。在实际应用时，各热源流动室7内的热介质的温度沿圆周方向逐渐增高设置，使得冷介质先与温度低的热介质进行换热，再与温度高的热介质换热，能够提高换热效率，提高了余热利用效率；且通过三通阀的转换，可以根据余热源1的个数及温度调控串联的冷介质流动室10的个数，进而调控冷介质通道的长度，使得多个冷介质流动室10串联成为一个整体或分为几个独立的单元，冷介质可与多个热源流动室7内的热介质进行换热。冷介质吸收热介质中的热量后进入到冷介质回收装置18中对其进行收集，收集在一起的冷介质进入到余热交换系统24中与外部的待加热流体进行换热以供外部使用，实现了对各余热源1中余热的回收利用，换热后的冷介质由分水器30再次进入至换热装置3内进行循环换热。

其中，热源流动室7和冷介质流动室10内均横向设置多个第一折流板15和多个第二折流板16，第一折流板15一端固定设置于壳体4内侧壁上，第一折流板15另一端与固定芯体5外侧壁之间预留有一定的间隙，第二折流板16一端固定设置于固定芯体5外侧壁上，第二折流板16另一端与壳体4内侧壁之间预留有一定的间隙，第一折流板15和第二折流板16在竖直方向上相互交错布置。通过在热源流动室7和冷介质流动室10内分别设置第一折流板15和第二折流板16，使得余热源1中的热介质在热源流动室7流动时及冷介质在冷介质流动室10流动时的换热路径更长，提高了余热源1中的热介质与冷介质进行热交换的时间，提高了热交换的效率。

其中，如图5所示，冷介质回收装置18为集液箱19，集液箱19顶部通过收集管道17与冷介质出口12相连通，集液箱19一侧通过进液管23与加热水箱25内的换热管28相连通，集液箱19内侧壁上安装有液面传感器20，集液箱19一侧靠近于液面传感器20处开设有溢流管21，集液箱19下部开设有排污管22，溢流管21和排污管22上均设置有阀门。通过溢流管21及时排出集液箱19内经过换热升温后的冷介质形成的多余的水蒸气，通过液面传感器20能够实时检测集液箱19内的液面高度，并对其进行调控，通过设置排污管22可定期对集液箱19进行清洗，并对集液箱19内污垢排出。

其中，冷却支管31上均设有流量传感器。通过设置流量传感器可实时检测各冷却支管31内冷介质的流量。

其中，进水管26与出液管29位于同一侧，供水管27与进液管23位于同一侧。通过设置，使得加热水箱25中换热管28内经过换热升温后的冷介质的流动方向与加热水箱25内待加热流体的流动方向相反，使得待加热流体与换热管28内的冷介质进行充分接触换热，保证了换热效率。

其中，固定芯体5为石棉绝热材质。可以降低冷介质经过固定芯体5时热量的消耗，减少热量损失，提高热交换质量。

本发明中的多热源余热回收循环系统结构简单，占地面积小，仅用一个换热装置3可替代多个换热器，其能对多个热源进行余热回收再利用，余热源1中的热介质与冷介质之间进行充分的换热，换热效率高，换热效果好，提高热能的回收利用率，保证了冷介质的最终升高温度，进而保证了对后续生活用水的加热效果，且运行平稳。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (7)

1.一种多热源余热回收循环系统，其特征在于，包括多个余热源、换热装置、冷介质回收装置、余热交换系统和分水器；所述换热装置包括呈筒状的壳体，所述壳体内中心轴处沿竖直方向设置有固定芯体，所述固定芯体外侧壁与所述壳体内侧壁之间沿竖直方向设置有多个分隔板，所述分隔板将所述固定芯体与所述壳体之间的空间分割为多个与余热源进行换热的换热单元，所述换热单元包括热源流动室和冷介质流动室，所述热源流动室和所述冷介质流动室在固定芯体圆周方向上相间分布，每个所述热源流动室的热源进口通过热介质管道分别与一个所述余热源相连通，每个所述热源流动室上设置有用于将经过换热降温后的热介质排出的热源出口，每个所述冷介质流动室上开设有用于供冷介质流入的冷介质进口和供换热升温后的冷介质流出的冷介质出口，所述冷介质出口分别通过收集管道与冷介质回收装置相连通，所述冷介质回收装置通过进液管与所述余热交换系统相连通，所述余热交换系统包括加热水箱、进水管、供水管和换热管，所述加热水箱内设置有所述换热管，所述换热管一端与所述进液管相连通，所述换热管另一端通过出液管与所述分水器一端相连通，所述加热水箱上设置有供外部待加热流体进入的进水管和供经过换热升温后的流体排出以供外部使用的供水管，所述分水器远离所述出液管一端通过多个冷却支管分别与所述换热装置上的冷介质进口相连通。

2.根据权利要求1所述的多热源余热回收循环系统，其特征在于，所述热源流动室位于所述换热单元内部，所述热源流动室与所述固定芯体之间预留有一定的间隙，所述热源流动室外侧与其两侧的隔板之间形成冷介质流动室，所述热源进口位于所述热源流动室外侧壁顶部，所述热源出口位于所述热源流动室外侧壁底部，所述冷介质进口位于所述冷介质流动室外侧壁底部，所述冷介质出口位于所述冷介质流动室外侧壁顶部，且所述冷介质出口及冷介质进口处均设置有三通阀门，所述冷介质出口处的三通阀门一侧通过冷介质管道和与其相邻的冷介质流动室上的冷介质进口相连通，相邻的两个冷介质流动室相连通使其整体形成一个冷介质通道。

3.根据权利要求2所述的多热源余热回收循环系统，其特征在于，所述热源流动室和所述冷介质流动室内均横向设置多个第一折流板和多个第二折流板，所述第一折流板一端固定设置于所述壳体内侧壁上，所述第一折流板另一端与所述固定芯体外侧壁之间预留有一定的间隙，所述第二折流板一端固定设置于所述固定芯体外侧壁上，所述第二折流板另一端与所述壳体内侧壁之间预留有一定的间隙，所述第一折流板和所述第二折流板在竖直方向上相互交错布置。

4.根据权利要求1所述的多热源余热回收循环系统，其特征在于，所述冷介质回收装置为集液箱，所述集液箱顶部通过收集管道与所述冷介质出口相连通，所述集液箱一侧通过进液管与所述加热水箱内的换热管相连通，所述集液箱内侧壁上安装有液面传感器，所述集液箱一侧靠近于所述液面传感器处开设有溢流管，所述集液箱下部开设有排污管，所述溢流管和所述排污管上均设置有阀门。

5.根据权利要求1所述的多热源余热回收循环系统，其特征在于，所述冷却支管上均设有流量传感器。

6.根据权利要求1所述的多热源余热回收循环系统，其特征在于，所述进水管与所述出液管位于同一侧，所述供水管与所述进液管位于同一侧。

7.根据权利要求1所述的多热源余热回收循环系统，其特征在于，所述固定芯体为石棉绝热材质。

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