CN115900136A - 一种低品位热源热回收系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种低品位热源热回收系统，包括依次连通的蒸发器、压缩机、冷凝器以及节流膨胀阀或液力透平，所述节流膨胀阀或所述液力透平还与所述蒸发器连通，以在所述蒸发器、所述压缩机、所述冷凝器以及所述节流膨胀阀或所述液力透平之间形成循环回路，所述循环回路中用于流通传热介质，其中，所述传热介质通过所述蒸发器与低品位热源换热蒸发，所述传热介质通过所述冷凝器释放热量。该低品位热源热回收系统，回收了低品位热源的热量的同时还避免了冷却低品位热源的资源消耗，减少设备投资和装置占地；同时，使低品位热源的热量用于生产加热介质，减少了生成加热介质的煤炭等的消耗，减少了环境污染、运行费用和能源消耗。

Description

一种低品位热源热回收系统

技术领域

本申请属于石油化工热管理技术领域，尤其涉及一种低品位热源热回收系统和方法。

背景技术

在石化装置中，存在许多难以利用的低品位热源，这些低品位热源由于温度偏低、能量密度不高，传统的处理方式一般都是弃之不用，在某些情况下为了降低其温度还要通过大量的循环冷却水或者设置空冷器对其进行降温。不仅浪费了这些低品位热源中的能量，还增加了额外的冷却水消耗和电力消耗，增加了设备投资和装置占地。

同时，在石化装置中还存在大量需要利用高品位热源的情况，例如利用蒸汽/饱和蒸汽作为加热介质，需要消耗大量的煤炭燃烧发生蒸汽/饱和蒸汽，一方面煤炭燃烧发生蒸汽/饱和蒸汽的过程会排放大量的二氧化碳，造成环境污染；另一方面，蒸汽/饱和蒸汽的消耗会增加装置的运行费用和能源的消耗。

如何利用石化装置的低品位热源，减少热源浪费，避免低品位热源的额外成本消耗，同时减少生成高品质热源产生的能源消耗、运行费用以及环境污染，是本领域亟待解决的问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本申请旨在至少能够在一定程度上解决石化装置低品位热源无法得到利用，导致热源浪费或处理低品位热源产生额外成本消耗的技术问题。为此，本申请提供了一种低品位热源热回收系统。

本申请实施例提供的一种低品位热源热回收系统，所述低品位热源热回收系统包括依次连通的蒸发器、压缩机、冷凝器以及节流膨胀阀或液力透平，所述节流膨胀阀或所述液力透平还与所述蒸发器连通，以在所述蒸发器、所述压缩机、所述冷凝器以及所述节流膨胀阀或所述液力透平之间形成循环回路，所述循环回路中用于流通传热介质，其中，所述传热介质通过所述蒸发器与低品位热源换热蒸发，所述传热介质通过所述冷凝器释放热量；所述传热介质在所述压缩机的入口处的饱和温度为20℃～90℃，所述传热介质在所述压缩机的出口处的饱和温度为80℃～200℃，所述低品位热源的温度为20℃～90℃。

在一些实施方式中，在所述冷凝器与所述节流膨胀阀或所述液力透平之间设有排出缓冲罐。

在一些实施方式中，在所述蒸发器与所述压缩机之间设有吸入缓冲罐。

在一些实施方式中，在所述吸入缓冲罐与所述压缩机之间设有过热器。

在一些实施方式中，所述过热器使所述传热介质的过热温度为5℃～20℃。

在一些实施方式中，在所述冷凝器或所述排出缓冲罐与所述节流膨胀阀之间设有气液分离器，或，在所述液力透平与所述蒸发器之间设有气液分离器；

所述气液分离器的出气口与所述吸入缓冲罐的进口、所述过热器的进口、所述压缩机的进气端中的任意一个连通；

所述气液分离器的出液口与所述节流膨胀阀的进口或所述蒸发器的进口连通。

在一些实施方式中，所述压缩机具有2段至5段，所述气液分离器的出气口与所述压缩机的第二段至第五段中的任意一个的入口连通。

在一些实施方式中，所述液力透平还向所述低品位热回收系统中或所述低品位热回收系统外提供机械驱动力。

在一些实施方式中，在所述低品位热源热回收系统中，所述蒸发器、所述压缩机、所述冷凝器分别可以为一个或多个；当所述蒸发器为多个时，多个所述蒸发器串联设置或并联设置；当所述压缩机为多个时，多个所述压缩机串联设置或并联设置；当所述冷凝器为多个时，多个所述冷凝器串联设置或并联设置。

在一些实施方式中，所述热介质选自碳原子数为3至6取代或未取代的烷烃、杂烷烃、烯烃或杂烯烃。

本申请实施例至少具有如下有益效果：

上述低品位热源热回收系统，传热介质通过在蒸发器中被低品位热源加热气化以吸收低品位热源的热量，气化后的传热介质经过压缩机提高压力和温度，从而提高传热介质的饱和温度，进而传热介质通过冷凝器与被加热介质进行热量交换转换为冷凝后的传热介质，实现将低品位热源转换为高品位热源用于加热介质的生成。之后，或通过节流膨胀阀对传热介质进行降压降温，以便循环至蒸发器进一步对低品位热源吸热回收热量；或通过液力透平做功将传热介质的余压回收再利用，实现降温降压后再循环至蒸发器进一步对低品位热源吸热回收热量。传热介质在低品位热源向高品位热源的热量传递过程中，能够利用传热介质相变吸收更多的相变潜热，而且在蒸发换热过程中可以根据低品位热源的温度选择相应的传热介质，提高传热介质的吸热效率的同时降低了对低品位热源的温度要求，在回收了低品位热源的热量的同时还避免了冷却低品位热源的资源消耗，减少设备投资和装置占地；同时，使低品位热源的热量用于生产加热介质，减少了生成加热介质的煤炭等的消耗，减少了环境污染、运行费用和能源消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例一中低品位热源热回收系统结构示意图；

图2示出了本申请实施例二中低品位热源热回收系统结构示意图；

图3示出了本申请实施例三中低品位热源热回收系统结构示意图；

图4示出了本申请实施例四中低品位热源热回收系统结构示意图；

图5示出了本申请实施例五中低品位热源热回收系统结构示意图。

附图标记：

100、蒸发器；200、吸入缓冲罐；300、过热器；400、压缩机；410、压缩机第一段；420、压缩机第二段；500、冷凝器；600、排出缓冲罐；700、节流膨胀阀；710、第一节流膨胀阀；720、第二节流膨胀阀；800、液力透平；900、气液分离器；1000、阀门。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

下面结合附图并参考具体实施例描述本申请：

本申请提供的一种低品位热源热回收系统，如图1和图2所示，该低品位热源热回收系统包括依次连通的蒸发器100、压缩机400、冷凝器500以及节流膨胀阀700或液力透平800，节流膨胀阀700或液力透平800还与蒸发器100连通，以在蒸发器100、压缩机400、冷凝器500以及节流膨胀阀700或液力透平800之间形成循环回路，循环回路中用于流通传热介质，其中，传热介质通过蒸发器100与低品位热源换热蒸发，传热介质通过冷凝器500释放热量；传热介质在压缩机400的入口处的饱和温度为20℃～90℃，传热介质在压缩机400的出口处的饱和温度为80℃～200℃，低品位热源的温度为20℃～90℃。

上述低品位热源热回收系统，传热介质通过在蒸发器100中被低品位热源加热气化以吸收低品位热源的热量，气化后的传热介质经过压缩机400提高压力和温度，从而提高传热介质的饱和温度，进而传热介质通过冷凝器500释放热量，即可以使传热介质直接通过冷凝器500对需要被加热的物质进行加热，也可以是传热介质通过冷凝器500与被加热介质换热后、通过被加热介质对需要被加热的物质进行加热，实现将低品位热源转换为高品位热源用于加热的目的。之后，或通过节流膨胀阀700对传热介质进行降压降温，以便循环至蒸发器100进一步对低品位热源吸热回收热量；或通过液力透平800做功将传热介质的余压回收再利用，实现降温降压后再循环至蒸发器100进一步对低品位热源吸热回收热量。

传热介质在低品位热源向高品位热源的热量传递过程中，能够利用传热介质相变吸收更多的相变潜热，而且在蒸发换热过程中可以根据低品位热源的温度选择相应的传热介质，提高传热介质的吸热效率的同时降低了对低品位热源的温度要求，在回收了低品位热源的热量的同时还避免了冷却低品位热源的资源消耗，减少设备投资和装置占地；同时，使低品位热源的热量用于替代蒸汽/饱和蒸汽加热或生成蒸汽/饱和蒸汽加热，减少了生成蒸汽/饱和蒸汽煤炭等的能源消耗，减少了环境污染、运行费用和能源消耗。

在本实施例中，低品位热源可以是低温水，在石油化工领域，低温水的温度范围一般为30℃～90℃，例如，低温水的温度可以是30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃等。该温度范围的低温水中，在石油化工的某些情况下无法得到利用，直接排放将造成较多的热量浪费，在某些情况下还需要对这种低温水进行冷却降温后才能排放。本申请基于将这些低温水将其中蕴含的低温热能转换为可以利用的高温热能的发明构思，通过使传热介质在压缩机400的入口处的饱和温度为20℃～90℃，在压缩机400的出口处的饱和温度为80℃～200℃，从而使传热介质与温度范围在20℃～90℃的任意温度的低品位热源相匹配，使传热介质气化时能够充分吸收低品位热源蕴含的热能。

进一步地，通过液力透平800进一步利用冷凝器500换热降温后的传热介质的余压，即实现了对冷凝换热后的传热介质的剩余能量利用，提高了循环中回收能量的利用效率，进一步降低了能耗；并且通过液力透平800将冷凝器500换热降温后的传热介质所携带的能量吸收转化，进一步降低了传热介质热能，更有利于通过传热介质再次循环制蒸发器100以提高对低品位热源的热量的吸收效率。

在本申请中，传热介质和低品位热源分别进入蒸发器100的不同流道进行换热，传热介质在蒸发器100中吸收低品位热源中的能量而气化。

在本申请中，过热后的气相传热介质进入压缩机400，通过压缩机400做功，实现传热介质压力的升高和温度的升高。

在本申请中，传热介质在冷凝器500/用户换热器内冷凝吸热降温，将热量输送出去。传热介质通过冷凝器500释放热量，在需要加热的物质为流体时，可以通过冷凝器500使传热介质与需要加热的物质直接进行热交换，以实现对传热介质所携带的热量的利用目的；在需要加热的物质为非流体或不适宜进入冷凝器500中时，可以通过冷凝器500使传热介质与诸如水/蒸汽等加热介质进行热交换，进而通过加热介质对需要加热的物质进行加热。

在本申请中，可选的，冷凝的液相传热介质通过节流膨胀阀700减压至合适压力，并实现部分气化，且使减压后压力应大于进入蒸发器100前的压力。又可选的，冷凝后的传热介质可通过液力透平800减压至合适压力，实现部分气化并向外做功，液力透平800替代节流膨胀阀700的优选降压手段，可进一步降低能耗。

作为一种可选实施方式，如图1和图2所示，在冷凝器500与节流膨胀阀700或液力透平800之间设有排出缓冲罐600。

排出缓冲罐600设置在冷凝器500与节流膨胀阀700之间或设置在冷凝器500与液力透平800之间，能够缓冲低品位热源热回收系统的压力波动，减小冷凝器500与节流膨胀阀700或液力透平800之间的管路的流量不均匀度，避免过流量产生，使冷凝器500与节流膨胀阀700或液力透平800之间的管路压力更为稳定，从而有利于流膨胀阀或液力透平800进行工作，使低品位热源热回收系统工作更为平稳。

作为一种可选实施方式，如图1和图2所示，在蒸发器100与压缩机400之间设有吸入缓冲罐200。

吸入缓冲罐200设置在蒸发器100与压缩机400之间，能够缓冲由蒸发器100吸入压缩机400吸气端的气相传热介质的压力，减小在蒸发器100与压缩机400之间的管路的流量不均匀度，减小惯性损失，提高压缩机400的吸入性能。

作为一种可选实施方式，如图1和图2所示，在吸入缓冲罐200与压缩机400的入口之间设有过热器300。

传热介质在通过蒸发器100与低品位热源换热后，会由液态转换为气相，然而会不可避免的存在转化不完全或气相传热介质裹挟部分液态传热介质的情况出现，为了避免液态传热介质进入压缩机400的吸气端出现液击现象，将过热器设置在蒸发器100与压缩机400之间，使在蒸发器100吸热后的传热介质先通过过热器，通过过热器使进入压缩机400之前的传热介质过热，使传热介质过热充分气化后再进入压缩机400的吸气端，避免传热介质带液进入压缩机400而导致压缩机400损坏，确保压缩机400的安全运行。在具体的实施过程中，可以根据需要对传热介质的过热温度进行调整，优选的，使传热介质过热5℃～20℃。在通过过热使传热介质充分气化的同时尽可能降低过热器的过热温度，以减少过热器的能量消耗，即减少低品位热源热回收系统整体的能量消耗，降低运行成本，提高低品位热源热回收的经济效益。

作为一种可选实施方式，如图1至图3所示，在冷凝器500或排出缓冲罐600与节流膨胀阀700之间设有气液分离器900，或，在液力透平800与蒸发器100之间设有气液分离器900；

气液分离器900的出气口与吸入缓冲罐200的进口、过热器300的进口、压缩机400的进气端中的任意一个连通；

气液分离器900的出液口与节流膨胀阀700的进口或蒸发器100的进口连通。

气液分离器900的作用是将部分气化的传热介质进行气液分离，通过使气液分离器900的出气口与吸入缓冲罐200的进口、过热器300的进口、压缩机400的进气端中的任意一个连通，使分离出的气相传热介质绕过蒸发器100直接进入吸入缓冲罐200、过热器300或压缩机400中，避免气相传热介质进入蒸发器100，影响液态传热介质在蒸发器100中与低品位热源的热量交换。

作为一种可选实施方式，如图4和图5所示，压缩机400具有2段至5段，气液分离器900的出气口与压缩机400的第二段至第五段中的任意一个的入口连通。在本实施例中，传热介质经过气液分离器900分离后，分离出的气相传热介质计入压缩机400的压缩机第二段至压缩机第五段，使经过气液分离器900分离后的气相传热介质绕过蒸发器、缓冲吸入罐以及压缩机第一段等装置，可以减少气相传热介质在这些装置中的耗能，且减少气相传热介质在这些装置中经过占用的通道流量，能够更进一步地减少低品位热源热回收系统运行消耗的能量，进一步提升系统的能效。

作为一种可选实施方式，液力透平还向低品位热回收系统中或低品位热回收系统外提供机械驱动力。在本实施例中，液力透平不仅具有节流膨胀阀的作用，通过液力透平代替节流膨胀阀实现对传热介质的降温降压作用，还能将系统中传热介质的部分静压能转换为机械能，并可以将机械能输出至系统内或系统外需要机械能的装置中。

例如，在低品位热源热回收系统外的低品位热源中，设有泵以驱动低品位热源不断流动以与传热介质进行热交换。低品位热源热回收系统中的液力透平可以将机械能输出至驱动低品位热源的泵等转动设备中，即提高传热介质每次循环中的能量利用效率，还能减少用于驱动低品位热源的能量消耗。

作为一种可选实施方式，在低品位热源热回收系统中，蒸发器100、压缩机400、冷凝器500分别可以为一个或多个；当蒸发器100为多个时，多个蒸发器100串联设置或并联设置；当压缩机400为多个时，多个压缩机400串联设置或并联设置；当冷凝器500为多个时，多个冷凝器500串联设置或并联设置。进一步可选的，在低品位热源热回收系统中，过热器可以为一个或多个，多个过热器可以串联设置或并联设置。

在该实施方式中，通过多个蒸发器100的串联设置，可以延长传热介质与低品位热源的换热流程面，加深传热介质对低品位热源吸热程度，进一步降低低品位热源的温度，增大对低品位热源的热量回收。同理，通过多个冷凝器500的串联设置，可以延长传热介质与需要加热的物质或加热介质的换热流程面，加深传热介质对需要加热的物质或加热介质的加热程度，进一步提高加热温度，提高传热介质所携带的热量利用率。通过多个压缩机400的串联设置，可以对传热介质进行多级增压，进一步提高传热介质的温度和压力，使传热介质的压力满足不同加热温度的需求。通过多个过热器的串联设置，可以提高对传热介质的过热温度，使传热介质保持气相状态且未携带液态传热介质，避免压缩机400出现液击现象。

在该实施方式中，通过多个蒸发器100的并联设置和/或多个冷凝器500的并联设置，可以提高传热介质的换热速率；通过多个压缩机400的并联设置，可以提高多传热介质的压缩速率，进而提高低品位热源热回收系统的整体热回收效率。此外，通过使多个蒸发器100并联设置或多个冷凝器500的并联设置，还能够利用不同来源的低品位热源或为不同的用热用于提供高品位的热量。

作为一种可选实施方式，传热介质选自碳原子数为3至5取代或未取代的烷烃、杂烷烃、烯烃或杂烯烃。在本实施例中，杂烷烃包含至少一个不同于碳或氢的杂原子，杂烯烃包含至少一个不同于碳或氢的杂原子，杂原子优选选自卤族元素。

在本申请中，传热介质可以是单组分物质，也可以是多组分混合物，可选的，传热介质可以选自C3、C4、C5、C6的烷烃、杂烷烃、烯烃或杂烯烃。在具体的实施过程中，可以根据低品位热源的温度选择具有适宜的传热介质，以便传热介质能够通过蒸发器100与低品位热源换热后气化，以通过热载媒的相转化吸收更多的热量。例如，在本申请的以下实施例中，传热介质可以是丙烷、三氯丁烷、环丁烷、正戊烷、正戊烯、三氟戊烯、正己烷中的任意一种或几种。

在石化装置领域，一般的低品位热源的温度介于30℃至90℃之间，为了能够利用该温度范围的低品位热源，通过使传热介质在30℃～90℃为气相，能够使传热介质在30℃～90℃的低品位热源的加热过程中气化，以吸收该低品位热源的热量。进一步地，温度高于60℃的低品位热源在石化装置还能得到一些利用，而温度在30℃～60℃的低品位热源在石化装置中难以得到利用，本申请通过使传热介质在30℃～90℃为气相，优选使传热介质在30℃～60℃为气相，从而可以通过传热介质在吸收低品位热源的温度时产生气化相变，从而可以从低品位热源中吸收较大量的热作为相变潜热，以提高对低品位热源的回收利用率。

在低品位热源回收系统中，传热介质的选择需要根据低品位热源的温度来做优化对比。在实施例中，当低品位热源温度为40℃～70℃时，选择本申请的上述传热介质，回收约20MW的低品位热源时，仅需要消耗5MW的蒸汽或者电力，每年可节省蒸汽消耗27万吨，节省冷却水消耗1046万吨，减少碳排放8.4万吨，降低运行费用1436万元。当低品位热源的温位为20℃～40℃时，选择本申请的上述传热介质，回收约80MW的低品位废热时，仅需消耗约20MW蒸汽或者电力，每年可节省蒸汽消耗106万吨，节省4667万吨冷却水，降低碳排放38.8万吨，降低运行费用5965万元。

作为一种可选实施方式，压缩机400的出口处，传热介质的温度为80℃～200℃。

在石化装置领域，一般需要的加热温度在80℃以上。在该实施方式中，通过压缩机400的加热升温处理，使传热介质的温度达到80℃～200℃，从而可以使传热介质通过冷凝器500释放温度时，能够使传热介质的对外加热温度达到80℃～200℃，以满足石化装置对加热温度要求。在具体的实施过程中，可以根据下游用户对加热温度需求调整经压缩机400处理后的传热介质的温度，以实现提供不同加热温度的目的。

实施例一

如图1所示，低品位热源热回收系统包括蒸发器100、吸入缓冲罐200、过热器300、压缩机400、冷凝器500、排出缓冲罐600以及节流膨胀阀700，蒸发器100、吸入缓冲罐200、过热器300、压缩机400、冷凝器500、排出缓冲罐600以及节流膨胀阀700依次首尾连通，同时排出缓冲罐600的出口还与吸入缓冲罐200的进口连通，在蒸发器100、吸入缓冲罐200、过热器300、压缩机400、冷凝器500、排出缓冲罐600以及节流膨胀阀700之间形成循环回路，在该循环回路中流通传热介质，同时在蒸发器100中还设有热源流道以流通低品位热源，在冷凝器500中还设有加热流道以流通换热介质，实现将低品位热源中的热量转移至换热介质的目的，使换热介质的温度达到预设的使用温度。

图1中的箭头方向示出了传热介质的流通方向，初始进料的液相传热介质进入蒸发器100，液相传热介质在蒸发器100中与低品位热源换热，液相传热介质吸热气化生成气相传热介质，气相传热介质携带大量的相变潜热。气相的传热介质进入吸入缓冲罐200，通过吸入缓冲罐200缓冲气相传热介质的压力。经过吸入缓冲罐200缓冲后的气相传热介质进入过热器，在过热器中过热5℃～20℃，以确保传热介质全部气化以完全其他形式进入压缩机400。过热后的气相传热介质进入压缩机400，在压缩机400的升压作用下，使气相传热介质的压力和温度根据下游换热用户的需求提升至适宜压力和适宜温度，生成高温高压的气相传热介质，此处，高温高压是相对于进入压缩机400前的气相传热介质而言，没有具体的压力和温度限制，具体的压力和温度可根据下游换热用户需求进行调节。高温、高压的气相传热介质进入冷凝器500(用户换热器)中冷凝放热，将热量传递至需要加热的物质或加热介质，高温、高压的气相传热介质经冷凝器500换热后生成液相传热介质或液相、气相混合的传热介质，从而以传热介质替代原有的蒸汽/饱和蒸汽作为冷凝器500(用于换热器)的热介质，降低石化装置对蒸汽/饱和蒸汽的消耗量。通过冷凝器500后的液相传热介质或液相、气相混合的传热介质进入排出缓冲罐600，在排出缓冲罐600的作用下均衡流量和压力，经过排出缓冲罐600后的传热介质进入节流膨胀阀700进行减压并部分气化，之后减压后部分气化的液相传热介质进入蒸发器100吸热气化，构成循环；同时，当通过冷凝器500后的液相、气相混合的传热介质中含气量较高时，还可以使部分经过排出缓冲罐600后的传热介质绕过节流膨胀阀700和蒸发器100，直接进入吸入罐进行下一个循环。

实施例二

如图2所示，低品位热源热回收系统包括蒸发器100、吸入缓冲罐200、过热器300、压缩机400、冷凝器500、排出缓冲罐600、液力透平800以及气液分离器900，

蒸发器100、吸入缓冲罐200、过热器300、压缩机400、冷凝器500、排出缓冲罐600、液力透平800以及气液分离器900依次首尾连通，同时气液分离器900的出气口还与过热器的进口连通，在蒸发器100、吸入缓冲罐200、过热器300、压缩机400、冷凝器500、排出缓冲罐600、液力透平800以及气液分离器900之间形成循环回路，在该循环回路中流通传热介质，同时在蒸发器100中还设有热源流道以流通低品位热源，在冷凝器500中还设有加热流道以流通加热介质。

图2中的箭头方向示出了传热介质的流通方向，初始进料的液相传热介质进入蒸发器100，液相传热介质在蒸发器100中与低品位热源换热，液相传热介质吸热气化生成气相传热介质，气相传热介质携带大量的相变潜热。气相的传热介质进入吸入缓冲罐200，通过吸入缓冲罐200缓冲气相传热介质的压力。经过吸入缓冲罐200缓冲后的气相传热介质进入过热器，在过热器中过热5℃～20℃，以确保传热介质全部气化以完全其他形式进入压缩机400。过热后的气相传热介质进入压缩机400，在压缩机400的升压作用下，使气相传热介质的压力和温度根据下游换热用户的需求提升至适宜压力和适宜温度，生成高温高压的气相传热介质，此处，高温高压是相对于进入压缩机400前的气相传热介质而言，没有具体的压力和温度限制。高温、高压的气相传热介质进入冷凝器500(用户换热器)中冷凝放热，将热量传递至需要加热的物质或加热介质，高温、高压的传热介质生成液相传热介质或液相、气相混合的传热介质，从而以传热介质替代原有的蒸汽/饱和蒸汽作为冷凝器500(用于换热器)的热介质，降低石化装置对蒸汽/饱和蒸汽的消耗量。通过冷凝器500后的液相传热介质或液相、气相混合的传热介质进液力透平800，从而使液力透平800利用液相传热介质或液相、气相混合的传热介质的余压转换为机械能对外做功，减少传热介质的气化率，降低装置的能耗，并可以进一步转化为电力进行利用，进一步节能降耗；在经过液力透平800后的液相传热介质或液相、气相混合的传热介质进入气液分离器900，通过气液分离器900进行气液分离，使液相传热介质进入蒸发器100吸热气化，构成循环；同时，使经过气液分离器900气液分离后的气相传热介质绕过蒸发器100，直接进入过热器进行下一个循环。

实施例三

如图3所示，低品位热源热回收系统包括蒸发器100、吸入缓冲罐200、过热器300、压缩机400、冷凝器500、排出缓冲罐600、液力透平800、气液分离器900以及节流膨胀阀700，蒸发器100、吸入缓冲罐200、过热器300、压缩机400、冷凝器500、排出缓冲罐600、液力透平800以及节流膨胀阀700依次首尾连通，同时气液分离器900的进口、出液口以及出气口分别与液力透平800、节流膨胀阀700以及吸入缓冲罐200连通，在蒸发器100、吸入缓冲罐200、过热器300、压缩机400、冷凝器500、排出缓冲罐600、液力透平800以及节流膨胀阀700之间形成循环回路，在该循环回路中流通传热介质，且经过气液分离器900将气相传热介质分流至吸入缓冲罐200，同时在蒸发器100中还设有热源流道以流通低品位热源，在冷凝器500中还设有加热流道以流通被加热介质，实现将低品位热源中的热量转移至被加热介质的目的，使被加热介质的温度达到预设的使用温度。

图3中的箭头方向示出了传热介质的流通方向，初始进料的液相传热介质进入蒸发器100，液相传热介质在蒸发器100中与低品位热源换热，液相传热介质吸热气化生成气相传热介质，气相传热介质携带大量的相变潜热。气相的传热介质进入吸入缓冲罐200，通过吸入缓冲罐200缓冲气相传热介质的压力。经过吸入缓冲罐200缓冲后的气相传热介质进入过热器，在过热器中过热5℃～20℃，以确保传热介质全部气化以完全其他形式进入压缩机400。过热后的气相传热介质进入压缩机400，在压缩机400的升压作用下，使气相传热介质的压力和温度根据下游换热用户的需求提升至适宜压力和适宜温度，生成高温高压的气相传热介质，此处，高温高压是相对于进入压缩机400前的气相传热介质而言，没有具体的压力和温度限制，具体的压力和温度可根据下游换热用户需求进行调节。高温、高压的气相传热介质进入冷凝器500(用户换热器)中冷凝放热，将热量传递至需要加热的物质或加热介质，高温、高压的气相传热介质经冷凝器500换热后生成液相传热介质或液相、气相混合的传热介质，从而以传热介质替代原有的蒸汽/饱和蒸汽作为冷凝器500(用于换热器)的热介质，降低石化装置对蒸汽/饱和蒸汽的消耗量。通过冷凝器500后的液相传热介质或液相、气相混合的传热介质进入排出缓冲罐600，在排出缓冲罐600的作用下均衡流量和压力，经过排出缓冲罐600后的传热介质进入节液力透平800，从而使液力透平800利用液相传热介质或液相、气相混合的传热介质的余压转换为机械能对外做功，减少传热介质的气化率，降低装置的能耗，并可以进一步转化为电力进行利用，进一步节能降耗；在经过液力透平800后的液相传热介质或液相、气相混合的传热介质进入气液分离器900，通过气液分离器900进行气液分离，使液相传热介质进入蒸发器100吸热气化，构成循环；同时，使经过气液分离器900气液分离后的气相传热介质绕过蒸发器100，直接进入吸入缓冲罐进行下一个循环。

实施例四

如图4所示，实施例四的低品位热源热回收系统与实施例三的不同之处在于压缩机400包括二段，压缩机第一段410和压缩机第二段420依次连接，气液分离器900的出气口与压缩机第二段420的进口连通。

图4中的箭头方向示出了传热介质的流通方向，初始进料的液相传热介质进入蒸发器100，液相传热介质在蒸发器100中与低品位热源换热，液相传热介质吸热气化生成气相传热介质，气相传热介质携带大量的相变潜热。气相的传热介质进入吸入缓冲罐200，通过吸入缓冲罐200缓冲气相传热介质的压力。经过吸入缓冲罐200缓冲后的气相传热介质进入过热器，在过热器中过热5℃～20℃，以确保传热介质全部气化以完全其他形式进入压缩机400。过热后的气相传热介质进入压缩机400，在压缩机400的升压作用下，使气相传热介质的压力和温度根据下游换热用户的需求提升至适宜压力和适宜温度，生成高温高压的气相传热介质，此处，高温高压是相对于进入压缩机400前的气相传热介质而言，没有具体的压力和温度限制，具体的压力和温度可根据下游换热用户需求进行调节。高温、高压的气相传热介质进入冷凝器500(用户换热器)中冷凝放热，将热量传递至需要加热的物质或加热介质，高温、高压的气相传热介质经冷凝器500换热后生成液相传热介质或液相、气相混合的传热介质，从而以传热介质替代原有的蒸汽/饱和蒸汽作为冷凝器500(用于换热器)的热介质，降低石化装置对蒸汽/饱和蒸汽的消耗量。通过冷凝器500后的液相传热介质或液相、气相混合的传热介质进入排出缓冲罐600，在排出缓冲罐600的作用下均衡流量和压力，经过排出缓冲罐600后的传热介质进入节液力透平800，从而使液力透平800利用液相传热介质或液相、气相混合的传热介质的余压转换为机械能对外做功，减少传热介质的气化率，降低装置的能耗，并可以进一步转化为电力进行利用，进一步节能降耗；在经过液力透平800后的液相传热介质或液相、气相混合的传热介质进入气液分离器900，通过气液分离器900进行气液分离，使液相传热介质进入蒸发器100吸热气化，构成循环；同时，使经过气液分离器900气液分离后的气相传热介质绕过蒸发器100、吸入缓冲罐200、过热器300以及压缩机第一段410，直接进入压缩机第二段420进入下一个循环。

实施例五

如图5所示，低品位热源热回收系统包括蒸发器100、吸入缓冲罐200、过热器300、压缩机第一段410、压缩机第二段420、冷凝器500、排出缓冲罐600、第二节流膨胀阀710、第二节流膨胀阀720以及气液分离器900，蒸发器100、吸入缓冲罐200、过热器300、压缩机第一段410、压缩机第二段420、冷凝器500、排出缓冲罐600、第一节流膨胀阀710以及第二节流膨胀阀720依次首尾连通，同时气液分离器900的进口、出液口以及出气口分别与第二节流膨胀阀、第一节流膨胀阀以及压缩机第二段连通，在蒸发器100、吸入缓冲罐200、过热器300、压缩机第一段410、压缩机第二段420、冷凝器500、排出缓冲罐600、第二节流膨胀阀720以及第一节流膨胀阀710之间形成循环回路，在该循环回路中流通传热介质，且经过气液分离器900将气相传热介质分流至压缩机第二段420，同时在蒸发器100中还设有热源流道以流通低品位热源，在冷凝器500中还设有加热流道以流通被加热介质，实现将低品位热源中的热量转移至被加热介质的目的，使被加热介质的温度达到预设的使用温度。同时排出缓冲罐600的出口还与吸入缓冲罐200的进口连通，在蒸发器100、吸入缓冲罐200、过热器300、压缩机400、冷凝器500、排出缓冲罐600以及节流膨胀阀700之间形成循环回路，在该循环回路中流通传热介质，同时在蒸发器100中还设有热源流道以流通低品位热源，在冷凝器500中还设有加热流道以流通换热介质，实现将低品位热源中的热量转移至换热介质的目的，使换热介质的温度达到预设的使用温度。

图1中的箭头方向示出了传热介质的流通方向，初始进料的液相传热介质进入蒸发器100，液相传热介质在蒸发器100中与低品位热源换热，液相传热介质吸热气化生成气相传热介质，气相传热介质携带大量的相变潜热。气相的传热介质进入吸入缓冲罐200，通过吸入缓冲罐200缓冲气相传热介质的压力。经过吸入缓冲罐200缓冲后的气相传热介质进入过热器，在过热器中过热5℃～20℃，以确保传热介质全部气化以完全其他形式进入压缩机400。过热后的气相传热介质进入压缩机400，在压缩机400的升压作用下，使气相传热介质的压力和温度根据下游换热用户的需求提升至适宜压力和适宜温度，生成高温高压的气相传热介质，此处，高温高压是相对于进入压缩机400前的气相传热介质而言，没有具体的压力和温度限制，具体的压力和温度可根据下游换热用户需求进行调节。高温、高压的气相传热介质进入冷凝器500(用户换热器)中冷凝放热，将热量传递至需要加热的物质或加热介质，高温、高压的气相传热介质经冷凝器500换热后生成液相传热介质或液相、气相混合的传热介质，从而以传热介质替代原有的蒸汽/饱和蒸汽作为冷凝器500(用于换热器)的热介质，降低石化装置对蒸汽/饱和蒸汽的消耗量。通过冷凝器500后的液相传热介质或液相、气相混合的传热介质进入排出缓冲罐600，在排出缓冲罐600的作用下均衡流量和压力，经过排出缓冲罐600后的传热介质进入节流膨胀阀700进行减压并部分气化，之后减压后部分气化的液相传热介质进入蒸发器100吸热气化，构成循环；同时，当通过冷凝器500后的液相、气相混合的传热介质中含气量较高时，还可以使部分经过排出缓冲罐600后的传热介质绕过节流膨胀阀700和蒸发器100，直接进入吸入罐进行下一个循环。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

需要说明的是，本申请实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种低品位热源热回收系统，其特征在于，所述低品位热源热回收系统包括依次连通的蒸发器、压缩机、冷凝器以及节流膨胀阀或液力透平，所述节流膨胀阀或所述液力透平还与所述蒸发器连通，以在所述蒸发器、所述压缩机、所述冷凝器以及所述节流膨胀阀或所述液力透平之间形成循环回路，所述循环回路中用于流通传热介质，其中，所述传热介质通过所述蒸发器与低品位热源换热蒸发，所述传热介质通过所述冷凝器释放热量；所述传热介质在所述压缩机的入口处的饱和温度为20℃～90℃，所述传热介质在所述压缩机的出口处的饱和温度为80℃～200℃，所述低品位热源的温度为20℃～90℃。

2.如权利要求1所述的低品位热源热回收系统，其特征在于，在所述冷凝器与所述节流膨胀阀或所述液力透平之间设有排出缓冲罐。

3.如权利要求2所述的低品位热源热回收系统，其特征在于，在所述蒸发器与所述压缩机之间设有吸入缓冲罐。

4.如权利要求3所述的低品位热源热回收系统，其特征在于，在所述吸入缓冲罐与所述压缩机的入口之间设有过热器。

5.如权利要求4所述的低品位热源热回收系统，其特征在于，所述过热器使所述传热介质的过热温度为5℃～20℃。

6.如权利要求4所述的低品位热源热回收系统，其特征在于，在所述冷凝器或所述排出缓冲罐与所述节流膨胀阀之间设有气液分离器，或，在所述液力透平与所述蒸发器之间设有气液分离器；

所述气液分离器的出气口与所述吸入缓冲罐的进口、所述过热器的进口、所述压缩机的进气端中的任意一个连通；

所述气液分离器的出液口与所述节流膨胀阀的进口或所述蒸发器的进口连通。

7.如权利要求6所述的低品位热源热回收系统，其特征在于，所述压缩机具有2段至5段，所述气液分离器的出气口与所述压缩机的第二段至第五段中的任意一个的入口连通。

8.如权利要求1所述的低品位热源热回收系统，其特征在于，所述液力透平还向所述低品位热回收系统中或所述低品位热回收系统外提供机械驱动力。

9.如权利要求1所述的低品位热源热回收系统，其特征在于，在所述低品位热源热回收系统中，所述蒸发器、所述压缩机、所述冷凝器分别可以为一个或多个；当所述蒸发器为多个时，多个所述蒸发器串联设置或并联设置；当所述压缩机为多个时，多个所述压缩机串联设置或并联设置；当所述冷凝器为多个时，多个所述冷凝器串联设置或并联设置。

10.如权利要求1至9任意一项所述的低品位热源热回收系统，其特征在于，所述传热介质选自碳原子数为3至6取代或未取代的烷烃、杂烷烃、烯烃或杂烯烃。

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