CN203163206U - 一种利用工业余热作为热源的热水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种利用工业余热作为热源的热水系统。所述的利用工业余热作为热源的热水系统包括二次闪蒸汽热能回收热水系统和空压机余热回收热水系统。本实用新型在常用系统的基础上，增加容积式热交换器与热能回收装置或板式换热器间的循环，并通过自动控制阀门的切换将两套热水系统连通起来，互为备用，提高了系统的可靠性。本实用新型能够以回收的热量替代大部分蒸汽或电的能源，不仅节能降耗、保护环境，还能通过降低单位产品的耗能量，为企业带来可观的经济效益。

Description

一种利用工业余热作为热源的热水系统

技术领域

本实用新型涉及一种利用工业余热作为热源的热水系统，特别适用于对烟厂等会产生多种余热的工业厂房的热水系统，属于热能回收技术领域。

背景技术

烟厂等工业厂房中，因生产、生活需要往往需要设计集中供热热水系统，供厂区卫生间、浴室、厨房等地点用热水。系统常用方案为：热水器(热媒、能源为电或蒸汽)+热水循环泵。

图1为传统的集中供热热水系统示意图，所述传统的集中供热热水系统包括热交换器1、热水循环泵2、膨胀罐3等设备及配件。冷水通过热交换器1换热后升温成热水，供给用户用水。为保证用户出水点能立即得到热水，通常按温度控制热水循环泵2的启闭，以保证管道中的水温。

通常情况下，该系统在能源消耗方面存在以下问题：系统使用蒸汽作为热交换器的热媒，或者使用电加热，需要消耗能源。而在烟厂等工业厂房中，工艺凝结水回收产生的二次闪蒸汽、空压机产生的废热量较大，未经利用直接释放到室外环境中，造成热量的浪费，污染环境。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种利用工业余热作为热源的热水系统。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种利用工业余热作为热源的热水系统，其特征在于，包括二次闪蒸汽热能回收热水系统和空压机余热回收热水系统；所述的二次闪蒸汽热能回收热水系统包括热能回收装置，热能回收装置的一次侧进口通过管路连接二次闪蒸汽入口，热能回收装置的二次侧进水端通过管路连接市政用冷水入口，热能回收装置的二次侧出水端通过管路连接第一容积式热交换器和第二容积式热交换器的进水端，第一容积式热交换器和第二容积式热交换器的出水端通过管路连接第一容积式热交换器循环泵的进水端，第一容积式热交换器循环泵的出水端通过管路连接热能回收装置的二次侧进水端，第一容积式热交换器循环泵的出水端与热能回收装置的二次侧进水端之间的管路上设有第一膨胀罐，第一容积式热交换器和第二容积式热交换器的出水端通过管路连接第一用水出口；所述的空压机余热回收热水系统包括板式热交换器，板式热交换器的一次侧进口通过管路连接空压机余热热水入口，板式热交换器的二次侧进水端通过管路连接市政用冷水入口，板式热交换器的二次侧出水端通过管路连接第三容积式热交换器和第四容积式热交换器的进水端，第三容积式热交换器和第四容积式热交换器的出水端通过管路连接第二容积式热交换器循环泵的进水端，第二容积式热交换器循环泵的出水端通过管路连接板式热交换器的二次侧进水端，第二容积式热交换器循环泵的出水端与板式热交换器的二次侧进水端之间的管路上设有第二膨胀罐，第三容积式热交换器和第四容积式热交换器的出水端通过管路连接第二用水出口；所述的第一用水出口通过管路连接第二用水出口，第一用水出口和第二用水出口之间的管路上设有第一阀门，所述的第一容积式热交换器、第二容积式热交换器、第三容积式热交换器和第四容积式热交换器皆具有蒸汽或电热源入口。

进一步地，所述的第一容积式热交换器和第二容积式热交换器的进水端通过管路连接第一热水外循环泵的出口，第三容积式热交换器和第四容积式热交换器的进水端通过管路连接第二热水外循环泵的出口。

进一步地，所述的第一容积式热交换器和第二容积式热交换器的出水端与第一用水出口之间的管路上设有第二阀门，热能回收装置的二次侧进水端设有第三阀门，第一容积式热交换器的蒸汽或电热源入口具有第四阀门，第二容积式热交换器的蒸汽或电热源入口具有第五阀门，热能回收装置的二次侧进水端和二次侧出水端通过管路连接，热能回收装置的二次侧进水端和二次侧出水端之间的管路上设有第六阀门，第三容积式热交换器和第四容积式热交换器的出水端与第二用水出口之间的管路上设有第七阀门，板式热交换器BH1的一次侧进口设有第八阀门，板式热交换器的二次侧进水端设有第九阀门，第三容积式热交换器的蒸汽或电热源入口具有第十阀门，第四容积式热交换器的蒸汽或电热源入口具有第十一阀门，板式热交换器的二次侧进水端和二次侧出水端通过管路连接，板式热交换器的二次侧进水端和二次侧出水端之间的管路上设有第十二阀门，板式热交换器的一次侧进水端和一次侧出水端通过管路连接，板式热交换器的一次侧进水端和一次侧出水端之间的管路上设有第十三阀门，板式热交换器的一次侧进水端设有流量开关，其中，第一阀门、第二阀门、第四阀门、第五阀门、第七阀门、第八阀门、第十阀门、第十一阀门和第十三阀门皆为电磁阀。

进一步地，所述的第一容积式热交换器、第二容积式热交换器、第三容积式热交换器和第四容积式热交换器分别设有第一温度计、第二温度计、第三温度计和第四温度计，所述的热能回收装置的一次侧进水端设有第五温度计。

本实用新型优先利用余热收集装置产生的热量向容积式热交换器供热，通过容积式热交换器循环泵使两者间快速换热。通过电磁阀及相应程序的控制，达到两套热水系统互为备用的目的。余热量不够时，用蒸汽或电作为辅助热源补充。在二次闪蒸汽热能回收热水系统工艺凝结水回收产生的二次闪蒸汽处设置热能回收装置，在空压机余热回收热水系统空压机附近设置板式热交换器。在传统系统的基础上，增加容积式热交换器与余热收集装置BH1或HS1间的循环。通过自动控制阀门的切换将二次闪蒸汽热能回收热水系统和空压机余热回收热水系统连通起来，互为备用，提高系统的可靠性。在二次闪蒸汽热能回收热水系统和空压机余热回收热水系统分别设置容积式热交换器，分别供二次闪蒸汽热能回收热水系统和空压机余热回收热水系统用热水。

与现有技术相比，本实用新型采用利用工业余热的方案，以回收的热量替代大部分蒸汽或电的能源，大幅降低蒸汽或电的用量，不仅节能降耗、保护环境，还能通过降低单位产品的耗能量，为企业带来可观的经济效益。同时，本实用新型设置两套热水系统互为备用，提高系统操作的可靠性和灵活性。该系统适用所有存在冷凝水回收产生二次闪蒸汽余热或空压机余热的工业厂房的新建和改建工程项目。

附图说明

图1为传统的集中供热热水系统示意图；

图2为利用工业余热作为热源的热水系统结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图2作详细说明如下。

实施例

如图2所示，为利用工业余热作为热源的热水系统结构示意图，所述的利用工业余热作为热源的热水系统由二次闪蒸汽热能回收热水系统I和空压机余热回收热水系统II组成。所述的二次闪蒸汽热能回收热水系统I包括热能回收装置HS1，热能回收装置HS1的一次侧进口通过管路连接二次闪蒸汽入口B，热能回收装置HS1的二次侧进水端通过管路连接市政用冷水入口A，热能回收装置HS1的二次侧出水端通过管路连接第一容积式热交换器H1和第二容积式热交换器H2的进水端，第一容积式热交换器H1和第二容积式热交换器H2的出水端通过管路连接第一容积式热交换器循环泵P1的进水端，第一容积式热交换器循环泵P1的出水端通过管路连接热能回收装置HS1的二次侧进水端，第一容积式热交换器循环泵P1的出水端与热能回收装置HS1的二次侧进水端之间的管路上设有第一膨胀罐G1，第一容积式热交换器H1和第二容积式热交换器H2的出水端通过管路连接第一用水出口E1；所述的空压机余热回收热水系统II包括板式热交换器BH1，板式热交换器BH1的一次侧进口通过管路连接空压机余热热水入口C，板式热交换器BH1的二次侧进水端通过管路连接市政用冷水入口A，板式热交换器BH1的二次侧出水端通过管路连接第三容积式热交换器H3和第四容积式热交换器H4的进水端，第三容积式热交换器H3和第四容积式热交换器H4的出水端通过管路连接第二容积式热交换器循环泵P2的进水端，第二容积式热交换器循环泵P2的出水端通过管路连接板式热交换器BH1的二次侧进水端，第二容积式热交换器循环泵P2的出水端与板式热交换器BH1的二次侧进水端之间的管路上设有第二膨胀罐G2，第三容积式热交换器H3和第四容积式热交换器H4的出水端通过管路连接第二用水出口E2；所述的第一用水出口E1通过管路连接第二用水出口E2，第一用水出口E1和第二用水出口E2之间的管路上设有第一阀门F1，所述的第一容积式热交换器H1、第二容积式热交换器H2、第三容积式热交换器H3和第四容积式热交换器H4皆具有蒸汽或电热源入口D。

所述的第一容积式热交换器H1和第二容积式热交换器H2的进水端通过管路连接第一热水外循环泵P3的出口，第三容积式热交换器H3和第四容积式热交换器H4的进水端通过管路连接第二热水外循环泵P4的出口。

第一容积式热交换器H1、第二容积式热交换器H2应按二次闪蒸汽热能回收热水系统I内卫生间、浴室、厨房、生产车间等房间所需总耗热量选型。第一容积式热交换器H1、第二容积式热交换器H2并联设置。第三容积式热交换器H3、第四容积式热交换器H4应按空压机余热回收热水系统II内卫生间、浴室、生产车间等房间所需总耗热量选型。第三容积式热交换器H3、第四容积式热交换器H4并联设置。第一膨胀罐G1按二次闪蒸汽热能回收热水系统I的热水系统计算后选型。第二膨胀罐G2按空压机余热回收热水系统II的热水系统计算后选型。第一容积式热交换器循环泵根据第一容积式热交换器H1、第二容积式热交换器H2的总容积及相应循环管道水头损失选型。第二容积式热交换器循环泵P2根据第三容积式热交换器H3、第四H4容积式热交换器的总容积及相应循环管道水头损失选型。第一热水外循环泵P3和第二热水外循环泵P4根据各自控制相应的系统选型。

所述的第一容积式热交换器H1、第二容积式热交换器H2、第三容积式热交换器H3和第四容积式热交换器H4分别设有第一温度计T1、第二温度计T2、第三温度计T3和第四温度计T4，所述的热能回收装置HS1的一次侧进水端设有第五温度计T5。

所述的第一容积式热交换器H1和第二容积式热交换器H2的出水端与第一用水出口E1之间的管路上设有第二阀门F2，热能回收装置HS1的二次侧进水端设有第三阀门F3，第一容积式热交换器H1的蒸汽或电热源入口D具有第四阀门F4，第二容积式热交换器H2的蒸汽或电热源入口D具有第五阀门F5，热能回收装置HS1的二次侧进水端和二次侧出水端通过管路连接，热能回收装置HS1的二次侧进水端和二次侧出水端之间的管路上设有第六阀门F6，第三容积式热交换器H3和第四容积式热交换器H4的出水端与第二用水出口E2之间的管路上设有第七阀门F7，板式热交换器BH1的一次侧进口设有第八阀门F8，板式热交换器BH1的二次侧进水端设有第九阀门F9，第三容积式热交换器H3的蒸汽或电热源入口D具有第十阀门F10，第四容积式热交换器H4的蒸汽或电热源入口D具有第十一阀门F11，板式热交换器BH1的二次侧进水端和二次侧出水端通过管路连接，板式热交换器BH1的二次侧进水端和二次侧出水端之间的管路上设有第十二阀门F12，板式热交换器BH1的一次侧进水端和一次侧出水端通过管路连接，板式热交换器BH1的一次侧进水端和一次侧出水端之间的管路上设有第十三阀门F13，板式热交换器BH1的一次侧进水端设有流量开关FS，第一阀门F1、第二阀门F2、第四阀门F4、第五阀门F5、第七阀门F7、第八阀门F8、第十阀门F10、第十一阀门F11和第十三阀门F13皆为电磁阀。

本实用新型提供的系统设置有一系列阀门，所有阀门除了相应的自动控制，均能手动控制。本系统通过系列电磁阀和水泵的控制(初始状态下，第二阀门F2、第七阀门F7打开，第一阀门F1关闭)，优先利用余热产生的热量与第一容积式热交换器H1、第二容积式热交换器H2、第三容积式热交换器H3和第四容积式热交换器H4换热，使第一容积式热交换器H1、第二容积式热交换器H2、第三容积式热交换器H3和第四容积式热交换器H4内水温T1-T4保证在一定温度50℃～60℃(可设定)范围内。通过电磁阀及相应程序的控制，达到两套热水系统互为备用的目的。余热量不够时，用蒸汽或电作为辅助热源补充。

在二次闪蒸汽热能回收热水系统I中工艺凝结水回收产生的二次闪蒸汽处设置热能回收装置HS1，在热能回收装置HS1与第一容积式热交换器H1与第二容积式热交换器H2之间设置第一容积式热交换器循环泵P1。当T5温度达到80℃(即有闪蒸汽通过)时，闪蒸汽通过热能回收装置HS1一次侧，使通过热能回收装置HS1二次侧的冷水升温，同时可启动第一容积式热交换器循环泵P1进行机械循环，使第一容积式热交换器H1与第二容积式热交换器H2内水温T1、T2升高，当水温T1、T2同时达到60℃(可设定)后停泵。当系统用水(如卫生间、浴室、厨房、生产车间等用水)致使第一容积式热交换器H1或第二容积式热交换器H2内水温T1或T2降低到50℃(可设定)时，启动第一容积式热交换器循环泵P1，再次利用闪蒸汽产生的热能使水温升高，如此循环使第一容积式热交换器H1与第二容积式热交换器H2内水温T1、T2保证在50℃～60℃(可设定)。

在空压机余热回收热水系统II空压机附近设置板式热交换器BH1。板式换热器BH1与第三容积式热交换器H3和第四容积式热交换器H4之间设置第二容积式热交换器循环泵P2。当流量开关FS动作(即有空压机余热热水流过)时，空压机余热热水通过板式换热器BH1一次侧，使通过板式换热器BH1二次侧的冷水升温，同时可启动第二容积式热交换器循环泵P2进行机械循环，第八阀门F8打开，第十三阀门F13关闭，使第三容积式热交换器H3和第四容积式热交换器H4内水温升高，当水温T3、T4同时达到60℃(可设定)后停泵，第八阀门F8关闭，第十三阀门F13打开。系统用水(如卫生间、浴室、厨房、生产车间等用水)时致使第三容积式热交换器H3、第四容积式热交换器H4内水温T2或T3降低到50℃(可设定)时，启动第二容积式热交换器循环泵P2，第八阀门F8打开，第十三阀门F13关闭，再次利用闪蒸汽产生的热能使水温升高，如此循环使第三容积式热交换器H3、第四容积式热交换器H4内水温T3、T4保证在50℃～60℃(可设定)。

通过自动控制阀门的切换将二次闪蒸汽热能回收热水系统I和空压机余热回收热水系统II连通起来，互为备用，提高系统的可靠性。当二次闪蒸汽热能回收热水系统I中余热量不足时，第二阀门F2关闭、第一容积式热交换器循环泵P1停止，第一阀门F1打开，二次闪蒸汽热能回收热水系统I通过空压机余热回收热水系统II供热，直至T3和T4温度也均低于45℃时，第一阀门F1关闭，第二阀门F2、第四阀门F4、第五阀门F5、第十阀门F10、以及第十一阀门F11打开，启动所有容积式热交换器的蒸汽或电加热，至温度计T1～T4均达到60℃时，第四阀门F4、第五阀门F5、第十阀门F10、以及第十一阀门F11关闭；空压机余热回收热水系统II中余热量不足时，第七阀门F7关闭、第二容积式热交换器循环泵P2停止，第一阀门F1打开，空压机余热回收热水系统II通过二次闪蒸汽热能回收热水系统I供热，直至T1和T2温度也均低于45℃时，第一阀门F1关闭，第七阀门F7、第四阀门F4、第五阀门F5、第十阀门F10、第十一阀门F11打开，启动所有容积式热交换器的蒸汽或电加热，至温度计T1～T4均达到60℃时，第四阀门F4、第五阀门F5、第十阀门F10、第十一阀门F11关闭；当二次闪蒸汽热能回收热水系统I和空压机余热回收热水系统II余热量均不足时，第四阀门F4、第五阀门F5、第十阀门F10、第十一阀门F11打开，用蒸汽或电作为辅助热源加热，至温度计T1～T4均达到60℃时，第四阀门F4、第五阀门F5、第十阀门F10和第十一阀门F11关闭。

当闪蒸汽热能回收装置维修不运行时，第一容积式热交换器循环泵P1不会启动，关闭第三阀门F3，打开第六阀门F6，二次闪蒸汽热能回收热水系统I中的市政冷水直接通过蒸汽或电作为热源与容积式热交换器换热保障系统正常运行，其余时间第六阀门F6常闭，第三阀门F3常开；当空压机余热回收装置的板换维修不运行时，第二容积式热交换器循环泵P2不会启动，关闭第九阀门F9，打开第十二阀门F12，第八阀门F8自动关闭，第十三阀门F13自动打开，空压机余热回收热水系统II中的市政冷水直接通过蒸汽或电作为热源与容积式热交换器换热保障系统正常运行，其余时间第十二阀门F12常闭。

Claims (4)

1.一种利用工业余热作为热源的热水系统，其特征在于，包括二次闪蒸汽热能回收热水系统(I)和空压机余热回收热水系统(II)；所述的二次闪蒸汽热能回收热水系统(I)包括热能回收装置(HS1)，热能回收装置(HS1)的一次侧进口通过管路连接二次闪蒸汽入口(B)，热能回收装置(HS1)的二次侧进水端通过管路连接市政用冷水入口(A)，热能回收装置(HS1)的二次侧出水端通过管路连接第一容积式热交换器(H1)和第二容积式热交换器(H2)的进水端，第一容积式热交换器(H1)和第二容积式热交换器(H2)的出水端通过管路连接第一容积式热交换器循环泵(P1)的进水端，第一容积式热交换器循环泵(P1)的出水端通过管路连接热能回收装置(HS1)的二次侧进水端，第一容积式热交换器循环泵(P1)的出水端与热能回收装置(HS1)的二次侧进水端之间的管路上设有第一膨胀罐(G1)，第一容积式热交换器(H1)和第二容积式热交换器(H2)的出水端通过管路连接第一用水出口(E1)；所述的空压机余热回收热水系统(II)包括板式热交换器(BH1)，板式热交换器(BH1)的一次侧进口通过管路连接空压机余热热水入口(C)，板式热交换器(BH1)的二次侧进水端通过管路连接市政用冷水入口(A)，板式热交换器(BH1)的二次侧出水端通过管路连接第三容积式热交换器(H3)和第四容积式热交换器(H4)的进水端，第三容积式热交换器(H3)和第四容积式热交换器(H4)的出水端通过管路连接第二容积式热交换器循环泵(P2)的进水端，第二容积式热交换器循环泵(P2)的出水端通过管路连接板式热交换器(BH1)的二次侧进水端，第二容积式热交换器循环泵(P2)的出水端与板式热交换器(BH1)的二次侧进水端之间的管路上设有第二膨胀罐(G2)，第三容积式热交换器(H3)和第四容积式热交换器(H4)的出水端通过管路连接第二用水出口(E2)；所述的第一用水出口(E1)通过管路连接第二用水出口(E2)，第一用水出口(E1)和第二用水出口(E2)之间的管路上设有第一阀门(F1)，所述的第一容积式热交换器(H1)、第二容积式热交换器(H2)、第三容积式热交换器(H3)和第四容积式热交换器(H4)皆具有蒸汽或电热源入口(D)。

2.如权利要求1所述的利用工业余热作为热源的热水系统，其特征在于，所述的第一容积式热交换器(H1)和第二容积式热交换器(H2)的进水端通过管路连接第一热水外循环泵(P3)的出口，第三容积式热交换器(H3)和第四容积式热交换器(H4)的进水端通过管路连接第二热水外循环泵(P4)的出口。

3.如权利要求1所述的利用工业余热作为热源的热水系统，其特征在于，所述的第一容积式热交换器(H1)和第二容积式热交换器(H2)的出水端与第一用水出口(E1)之间的管路上设有第二阀门(F2)，热能回收装置(HS1)的二次侧进水端设有第三阀门(F3)，第一容积式热交换器(H1)的蒸汽或电热源入口(D)具有第四阀门(F4)，第二容积式热交换器(H2)的蒸汽或电热源入口(D)具有第五阀门(F5)，热能回收装置(HS1)的二次侧进水端和二次侧出水端通过管路连接，热能回收装置(HS1)的二次侧进水端和二次侧出水端之间的管路上设有第六阀门(F6)，第三容积式热交换器(H3)和第四容积式热交换器(H4)的出水端与第二用水出口(E2)之间的管路上设有第七阀门(F7)，板式热交换器(BH1)的一次侧进口设有第八阀门(F8)，板式热交换器(BH1)的二次侧进水端设有第九阀门(F9)，第三容积式热交换器(H3)的蒸汽或电热源入口(D)具有第十阀门(F10)，第四容积式热交换器(H4)的蒸汽或电热源入口(D)具有第十一阀门(F11)，板式热交换器(BH1)的二次侧进水端和二次侧出水端通过管路连接，板式热交换器(BH1)的二次侧进水端和二次侧出水端之间的管路上设有第十二阀门(F12)，板式热交换器(BH1)的一次侧进水端和一次侧出水端通过管路连接，板式热交换器(BH1)的一次侧进水端和一次侧出水端之间的管路上设有第十三阀门(F13)，板式热交换器(BH1)的一次侧进水端设有流量开关(FS)，其中，第一阀门(F1)、第二阀门(F2)、第四阀门(F4)、第五阀门(F5)、第七阀门(F7)、第八阀门(F8)、第十阀门(F10)、第十一阀门(F11)和第十三阀门(F13)皆为电磁阀。

4.如权利要求1所述的利用工业余热作为热源的热水系统，其特征在于，所述的第一容积式热交换器(H1)、第二容积式热交换器(H2)、第三容积式热交换器(H3)和第四容积式热交换器(H4)分别设有第一温度计(T1)、第二温度计(T2)、第三温度计(T3)和第四温度计(T4)，所述的热能回收装置(HS1)的一次侧进水端设有第五温度计(T5)。

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