CN201671672U - 一种废热烟气利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种废热烟气利用系统，并联连接于废热烟气管路，将工艺生产线排出的废热烟气的热能置换至工质进行做功，并将热能置换后的废热烟气排出，废热烟气利用系统包括换热装置、螺杆膨胀机单元、工质循环管路、工质泵、工质截止阀、工质控制阀以及工质，换热装置与废热烟气管路以及工质循环管路连接，将热量转移至工质循环管路，工质经换热装置后温度升高，流入螺杆膨胀机单元做功，螺杆膨胀机单元包括螺杆膨胀机以及负载设备，工质推动螺杆膨胀机工作进而驱动负载设备。本废热烟气利用系统符合节能降耗、高效实用节能环保要求，二氧化碳排放为零，氮氧化物和硫化物排放为零。

Description

一种废热烟气利用系统

【技术领域】

本实用新型涉及一种废热烟气利用系统，特别是涉及一种能够充分利用工艺生产过程中所排出的废热烟气产生动力进行发电或者做功的螺杆膨胀动力系统。

【背景技术】

我国的一次能源现状不容乐观，煤炭资源储量虽然世界排名第二(美国第一，是我国储量的一倍)，但我国可开采的煤炭资源不足百年时间，远少于世界前六位储煤量的国家；我国的石油和天然气资源也仅够开采几十年，世界范围内的石油开采也可能在本世纪内短缺。

由于我国能源结构的特点，能源没有实现充分的阶梯利用，余热资源量大而分布广泛。使用时，却需要降压运行、减温减压使用，造成大量的浪费。

在生产工艺过程中，如水泥生产线，其工艺生产线所产生的废热烟气很多，对于这些的废热烟气来说，一般的处理方式是，在对其进行除尘后直接由引风机将其导引到烟筒排出。

以上的处理方式所产生的问题是，废热烟气具有大量的热能，若直接排出则会造成能量的大量浪费。若能对废热烟气的热能进行进一步的利用，则可提高能源利用率，意义重大。

综上所述，需要一种废热烟气利用系统，其可以解决现有的能量利用不充分的问题。

【发明内容】

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种废热烟气利用系统，其能够回收低品位热能并直接转换成电能。

为解决上述技术问题，根据本实用新型一优选实施例，提供了一种废热烟气利用系统，并联连接于废热烟气管路，将工艺生产线排出的废热烟气热能置换给工质进行做功，并将热能置换后的废热烟气排出。废热烟气利用系统包括换热装置、螺杆膨胀机单元、工质循环管路、设置在工质循环管路上的工质泵、工质截止阀、工质控制阀以及在工质泵的推动下循环流动的工质，换热装置分别与废热烟气管路以及工质循环管路相连接，用于将废热烟气管路中的废热烟气的热量转移至工质循环管路，工质经换热装置后温度升高，流入螺杆膨胀机单元做功，螺杆膨胀机单元包括螺杆膨胀机以及相连的负载设备，其中，工质推动螺杆膨胀机工作进而提供动力以驱动负载设备；工质截止阀设于工质循环管路之上，用于控制工质的流通；工质控制阀设于工质循环管路之上，用于控制工质的流量。

根据本实用新型一优选实施例，废热烟气利用系统进一步包括冷凝器，冷凝器位于工质循环管路上的螺杆膨胀机单元输出端，用于冷凝从螺杆膨胀机单元输出的工质。

根据本实用新型又一优选实施例，废热烟气利用系统进一步包括控制系统和润滑系统，控制系统用于控制螺杆膨胀机单元以及工质控制阀，润滑系统用于润滑螺杆膨胀机单元。

根据本实用新型又一优选实施例，废热烟气管路上设有多组废热烟气控制阀以及引风机，在引风机的导引下多组废热烟气控制阀控制废热烟气的流向。

根据本实用新型又一优选实施例，废热烟气利用系统进一步包括设于废热烟气管路之上的除尘装置以及烟筒，除尘装置用于为经过散热装置的废热烟气除尘，废热烟气由烟筒排出至大气。

本实用新型还提供了一种废热烟气利用系统，通过第一废热烟气管路与工艺生产线相连接，利用工艺生产线排出的废热烟气做功，并通过第二废热烟气管路将做功后的废热烟气排出至大气，废热烟气利用系统包括通过第一废热烟气管路以及第二废热烟气管路相连的螺杆膨胀机单元、多组废热烟气控制阀以及除尘装置，废热烟气通过第一废热烟气管路流入螺杆膨胀机单元做功，做功之后的废热烟气再经第二废热烟气管路供应至烟筒，螺杆膨胀机单元包括螺杆膨胀机以及相连的负载设备，其中，废热烟气推动螺杆膨胀机工作以提供动力驱动负载设备；除尘装置设于第一废热烟气管路，并位于生产工艺线的废热烟气排出端，用于对废热烟气作除尘处理；多组废热烟气截止阀设于第一废热烟气管路之上，用于控制废热烟气的流量；多组废热烟气控制阀设于第一废热烟气管路之上，用于控制废热烟气的流向。

根据本实用新型又一优选实施例，废热烟气利用系统进一步包括设于第一废热烟气管路之上的引风机以及烟筒，引风机用于将废热烟气导引至烟筒，废热烟气由烟筒排出至大气。

根据本实用新型又一优选实施例，废热烟气利用系统进一步包括控制系统和润滑系统，控制系统用于控制螺杆膨胀机单元以及位于第二废热烟气管路上的控制阀，润滑系统用于润滑螺杆膨胀机单元。

根据本实用新型又一优选实施例，螺杆膨胀机单元还包括变速机，螺杆膨胀机通过变速机与负载设备连接。

本实用新型的优点在于，螺杆膨胀机单元应用于低品位废热烟气能源再利用而言节能降耗、高效实用。可以直接利用废热烟气高效率产生机械能，从而产生电力，所以它特别适用于工艺生产线的废热烟气利用，由它替代电动机来带动给水泵和风机可节约大量用电，为企业排放的废热烟气找到一条可利用的途径，带来可观的回收效益。此外，本废热烟气利用系统还符合节能环保要求，二氧化碳排放为零，氮氧化物和硫化物排放为零。

为了能更进一步了解本实用新型为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，相信本实用新型的目的、特征与特点，可由此得到深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

【附图说明】

可参考附图通过实例更加具体地描述本实用新型，其中附图并未按照比例绘制，在附图中：

图1A和图1B显示了螺杆膨胀机的基本原理；

图2显示了螺杆膨胀机单元的基本结构；

图3显示了根据本实用新型的废热烟气利用系统的第一实施例的示意图；以及

图4显示了根据本实用新型的废热烟气利用系统的第二实施例的示意图。

【具体实施方式】

请参考图1A和图1B，显示了螺杆膨胀机10的基本原理。工质由入口管道3经入口管道口4进入阴、阳螺杆2、1形成的齿槽内，随着阳螺杆1和阴螺杆2的转动，容腔逐渐增大，工质降压降温膨胀做功，做完功的工质由出口管道5排出。功率由阳螺杆1的输出端输出，可带动给水泵、风机、发电机等设备。

图2显示了螺杆膨胀机单元30的基本结构，其包括螺杆膨胀机10、负载设备20、调节阀32、电器控制柜33、油箱34以及基座31。螺杆膨胀机10具有图1所示的入口管道3及出口管道5。螺杆膨胀机10与负载设备20通过阳螺杆(图未示)的输出轴相连。根据需要在螺杆膨胀机10与负载设备20之间设置变速机(图未示)。

请参考图3，其显示了根据本实用新型的废热烟气利用系统的第一实施例的示意图。如图3所示，废热烟气利用系统废热烟气并联连接于废热烟气管路315，将工艺生产线301排出的废热烟气热量置换出来，并将做功后的废热烟气排至烟筒303。

根据本实用新型的废热烟气利用系统包括换热装置317、螺杆膨胀机单元、工质循环管路316、设置在工质循环管路316上的工质泵318、截止阀308、工质控制阀319以及在工质泵318的推动下循环流动的工质(其流动方向如图3中箭头S 1所示方向)，换热装置317分别与废热烟气管路315以及工质循环管路316相连接，用于将废热烟气管路315中的废热烟气的热量转移至工质循环管路316的工质中，工质循环管路316内的工质经换热装置317后，压力、温度升高，并进入螺杆膨胀机单元做功。其中工质可采用水等热流体作为工质物质。

并且，螺杆膨胀机单元包括螺杆膨胀机302以及相连的负载设备304，其中，负载设备304可为发电机、泵或风机等设备，工质流入螺杆膨胀机302做功进而提供动力驱动负载设备304。

另外，工质控制阀319设于工质循环管路316之上，用于控制工质的流量。

在本实用新型的优选实施方式中，根据本实用新型的废热烟气利用系统可在位于工质循环管路316上的螺杆膨胀机单元输出端设置冷凝器320，该冷凝器320包括冷水塔和循环泵，通过循环泵将冷水塔的冷水导引至冷凝器320，利用冷水冷却工质。

废热烟气利用系统进一步包括控制系统309和润滑系统310，控制系统309用于控制螺杆膨胀机单元以及位于废热烟气管路316上的控制阀319的工作状态，润滑系统310用于润滑螺杆膨胀机单元，以保证其正常工作。

继续参照图3，废热烟气管路315上设有多组废热烟气截止阀313、321以及引风机314，在需要使用根据本实用新型的废热烟气利用系统时，可关闭废热烟气截止阀321，并打开废热烟气截止阀313，使得废热烟气可在引风机314的导引下可通过换热装置317进行换热，其后再经由除尘装置312、引风机314以及烟筒303排出至大气。其中，除尘装置312和烟筒303设于废热烟气管路之上，除尘装置312可对废热烟气作除尘处理，而烟筒303可将废热烟气排出到大气。

当有特殊情况发生时(如需对系统进行维护保养或升级)，可关闭废热烟气截止阀313，同时开启废热烟气控制阀321，此时废热烟气不通过换热装置317，而是直接经由除尘装置312、引风机314以及烟筒303排出。

从以上介绍可知，根据本实用新型的废热烟气利用系统可透过控制相应的废热烟气控制阀的开启/关闭来灵活地接入到现有的系统中，因此具有安装方便、维护简单的优点。

请参考图4，其显示了根据本实用新型的废热烟气利用系统的第二实施例的示意图。图4中，废热烟气利用系统通过废热烟气管路415与工艺生产线401相连接，利用工艺生产线401排出的废热烟气做功，并通过废热烟气管路416将做功后的废热烟气供应至烟筒403，其中工艺生产线401可将其产生的大量废热烟气排出到废热烟气管路415中。

根据本实用新型的废热烟气利用系统包括通过废热烟气管路415以及废热烟气管路416相连的螺杆膨胀机单元402、多组废热烟气控制阀413、421以及除尘装置412，废热烟气通过废热烟气管路415流入螺杆膨胀机单元做功，做功之后的废热烟气再经废热烟气管路416供应至烟筒403排出(其流动方向如图4中箭头S2所示)，其中螺杆膨胀机单元包括螺杆膨胀机402以及相连的负载设备404，该负载设备404可以是发电机、泵以及风机等设备，废热烟气推动螺杆膨胀机402工作进而驱动负载设备404。本实施例尤其适用于具有一定压力和温度之废热烟气，比如钢厂炼焦煤气之废热利用。

另外，废热烟气测量装置406、408分别设于废热烟气管路415以及废热烟气管路416之上，用于测量废热烟气的流量、温度及压力参数，除尘装置412设于废热烟气管路415之上，并位于生产工艺线的废热烟气排出端，用于对废热烟气作除尘处理，多组废热烟气控制阀413、421设于废热烟气管路415之上，用于控制废热烟气的流向。

在本实用新型的优选实施例中，可在废热烟气管路415、416上设置多组废热烟气测量装置406、408，用于测量废热烟气的流量、温度及压力参数。

废热烟气利用系统更包括控制系统409和润滑系统410，控制系统409用于控制螺杆膨胀机单元以及位于废热烟气管路415上的控制阀413、421的工作状态，润滑系统410用于润滑螺杆膨胀机单元，以保证其正常工作。

再次参照图4，引风机414及烟筒403设在废热烟气管路415的末端，其中引风机414用于将废热烟气经由润滑螺杆膨胀机单元导引至烟筒403，而废热烟气则由烟筒403排出至大气。

废热烟气在废热烟气管路415中先经由除尘装置412的除尘处理后，进入到螺杆膨胀机402做功，并从螺杆膨胀机402排出(其方向如图4中S2所示)。

值得注意的是，与图3所描述的实施方式相类似，废热烟气管路415上设有多组废热烟气控制阀421、413，在需要使用根据本实用新型的废热烟气利用系统时，可关闭废热烟气控制阀421，并打开废热烟气控制阀413，使得废热烟气可通过螺杆膨胀机402做功。

当有特殊情况发生时(如需对系统进行维护保养或升级)，可关闭废热烟气控制阀413，同时开启废热烟气控制阀421，此时废热烟气不通过螺杆膨胀机402，而是直接经由引风机414以及烟筒403排出。

因此，根据本实用新型的废热烟气利用系统可通过控制相应的废热烟气控制阀的开启/关闭来灵活地接入到现有的系统中，因此具有安装方便、维护简单的优点。

根据本实用新型的废热烟气利用系统能够回收低品位热能并直接转换成机械能，是一种在当前能源利用领域重大突破性的发明，此外，该废热烟气利用系统的变工况能力十分优越，在热源负荷和参数大范围(从120％到10％范围)变化波动的情况下，不仅运行稳定可靠，而且高效平稳。最后，该废热烟气利用系统的维护费用和使用技术门槛较低，其基本属于十年无需大修的系统，小维护和运行操作都简单方便，对用户原系统不产生干扰影响，安装和移动十分简易。

在上述实施例中，仅对本实用新型进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下对本实用新型进行各种修改。

Claims (9)

1.一种废热烟气利用系统，通过第一废热烟气管路与工艺生产线相连接，利用所述工艺生产线排出的废热烟气做功，并通过第二废热烟气管路将做功后的废热烟气排出，其特征在于：

所述废热烟气利用系统包括通过所述第一废热烟气管路以及所述第二废热烟气管路相连的螺杆膨胀机单元、多组废热烟气控制阀以及除尘装置，所述废热烟气通过所述第一废热烟气管路流入所述螺杆膨胀机单元做功，做功之后的废热烟气再经所述第二废热烟气管路供应至所述烟筒，其中

所述螺杆膨胀机单元包括螺杆膨胀机以及相连的负载设备，其中，所述废热烟气推动所述螺杆膨胀机工作以提供动力驱动所述负载设备；

所述除尘装置设于所述第一废热烟气管路，并位于所述生产工艺线的废热烟气排出端，用于对所述废热烟气作除尘处理；

所述多组废热烟气截止阀设于所述第一废热烟气管路之上，用于控制废热烟气的流通；以及

所述多组废热烟气控制阀设于所述第一废热烟气管路之上，用于控制所述废热烟气的流向。

2.根据权利要求1所述的废热烟气利用系统，其特征在于，所述废热烟气利用系统进一步包括设于所述第一废热烟气管路之上的引风机以及烟筒，所述引风机用于将所述废热烟气导引至所述烟筒，所述废热烟气由所述烟筒排出至大气。

3.根据权利要求1所述的废热烟气利用系统，其特征在于，所述废热烟气利用系统进一步包括控制系统和润滑系统，所述控制系统用于控制所述螺杆膨胀机单元以及位于所述第二废热烟气管路上的控制阀，所述润滑系统用于润滑所述螺杆膨胀机单元。

4.根据权利要求1所述的废热烟气利用系统，其特征在于，所述螺杆膨胀机单元还包括变速机，所述螺杆膨胀机通过所述变速机与所述负载设备连接。

5.一种废热烟气利用系统，并联连接于废热烟气管路，将工艺生产线排出的废热烟气热能置换给工质进行做功，并将热能置换后的废热烟气排出，其特征在于：

所述废热烟气利用系统包括换热装置、螺杆膨胀机单元、工质循环管路、设置在所述工质循环管路上的工质泵、工质截止阀、工质控制阀以及在所述工质泵的推动下循环流动的工质，所述换热装置分别与所述废热烟气管路以及所述工质循环管路相连接，用于将所述废热烟气管路中的所述废热烟气的热量转移至所述工质循环管路，所述工质经所述换热装置后温度升高，流入所述螺杆膨胀机单元做功，其中

所述螺杆膨胀机单元包括螺杆膨胀机以及相连的负载设备，其中，所述工质推动所述螺杆膨胀机工作进而提供动力以驱动所述负载设备；

所述工质截止阀设于所述工质循环管路之上，用于控制所述工质的流通；以及

所述工质控制阀设于所述工质循环管路之上，用于控制所述工质的流量。

6.根据权利要求5所述的废热烟气利用系统，其特征在于，所述废热烟气利用系统进一步包括冷凝器，所述冷凝器位于所述工质循环管路上的螺杆膨胀机单元输出端，用于冷凝从所述螺杆膨胀机单元输出的工质。

7.根据权利要求5所述的废热烟气利用系统，其特征在于，所述废热烟气利用系统进一步包括控制系统和润滑系统，所述控制系统用于控制所述螺杆膨胀机单元以及所述工质控制阀，所述润滑系统用于润滑所述螺杆膨胀机单元。

8.根据权利要求5所述的废热烟气利用系统，其特征在于，所述废热烟气管路上设有多组废热烟气控制阀以及引风机，在所述引风机的导引下所述多组废热烟气控制阀控制所述废热烟气的流向。

9.根据权利要求5所述的废热烟气利用系统，其特征在于，所述废热烟气利用系统进一步包括设于所述废热烟气管路之上的除尘装置以及烟筒，所述除尘装置用于为经过所述散热装置的废热烟气除尘，所述废热烟气由所述烟筒排出至大气。

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