CN210317421U - 一种低品位余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低品位余热回收系统，包括低温储液罐，与低温储液罐相连的工质泵，与工质泵相连的换热器，与换热器相连的膨胀机，与膨胀机相连的第一气液分离器，与第一气液分离器相连的压缩泵，与压缩泵相连的第二气液分离器；其中，第一气液分离器的底部与低温储液罐的底部相连通，第一气液分离器的顶部与低温储液罐的顶部相连通，第二气液分离器的顶部与压缩泵相连通，第二气液分离器的底部与低温储液罐的底部相连通，第二气液分离器的顶部与低温储液罐的顶部相连通；膨胀机连接有发电机，换热器与低品位余热管线相连。本实用新型通过低温的液体工质的循环换热，实现了低品相余热的回收利用，也避免了余热排放所带来的热污染。

Description

一种低品位余热回收系统

技术领域

本实用新型涉及环保节能技术领域，具体涉及一种低品位余热回收系统。

背景技术

随着科技技术的不断发展，工业化进展的不断加快，越来越多的大型工厂建成投产，大部分的工厂投产后必然面临一些热水、热气的排放，特别是电站、冶金、化工等企业，该类企业由于自身的特性，会产生比较高温的热源，为了充分的利用资源的合理有效性，一般都会对高温的热源进行回收，或者降温后才进行排放，高温的热源一般通过与供热系统相结合实现能量的回收，或者与企业生产供水系统相结合对供水进行预热以达到能量回收的目的，同时降低热源排放的温度。

然而，经过能量回收的热源也只能是与环境温度较为接近，同样是高于环境温度的，这样的热源排放至环境中，同样存在能源的浪费，也会给环境带来热污染，由于经过能量回收的热源与环境温差相差不大，造成热源品位很低，一般的手段不能进行能源的进一步回收，或者回收成本过高，没有实际的推广意义。

为了进一步提升该类低品位余热的能量回收，减少能源的浪费，同时，也避免余热直接排放至环境中，给环境造成热污染，就是本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种低品位余热回收系统，实现低品位余热的能量回收，同时防止余热排放所带来的环境热污染。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种低品位余热回收系统，包括低温储液罐，通过管线与所述低温储液罐的底部相连的工质泵，与所述工质泵相连的换热器，与所述换热器相连的膨胀机，与所述膨胀机相连的第一气液分离器，通过管线与所述第一气液分离器的顶部相连的压缩泵，与所述压缩泵相连的第二气液分离器；其中，所述第一气液分离器的底部通过管线与所述低温储液罐的底部相连通，所述第一气液分离器的顶部通过管线与所述低温储液罐的顶部相连通，所述第二气液分离器的顶部与所述压缩泵相连通，所述第二气液分离器的底部通过管线与所述低温储液罐的底部相连通，所述第二气液分离器的顶部通过管线与所述低温储液罐的顶部相连通；所述膨胀机连接有发电机，所述换热器与低品位余热管线相连。

进一步地，所述低温储液罐和所述换热器均由耐低温的材料所构成。

进一步地，所述工质泵并联设置有多台；所述压缩泵并联设置有多台。

为了及时监控换热器的换热温度，所述换热器还设有温度传感器。

为了实现系统的自动调控，所述工质泵和所述压缩泵均为变频泵。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型通过将低温储液罐存储的低温液体工质，与换热器进行热交换，由于低温液体工质温度低，与低品位的余热也能有足够大的温度差，使其在与低品位的余热进行热交换时，能产生足够多的气化热量，只是低温液体工质气化膨胀，从而推动膨胀机做功，驱动发电机发电，实现能量的回收，同时，通过合理的控制压缩机，对做功后的乏气进行压缩使之重新变为液态，返回至低温储液罐中，实现低温液体工质的循环。本实用新型有效了利用的克劳德循环实现了低品位余热的回收，减少了能源的浪费，同时避免了余热直接排放所造成的热污染。

(2)本实用新型选用变频泵，同时在换热器上设置温度传感器，可以通过电子芯片的控制，将温度传感器与压缩泵和工质泵的变频系统相关联，实现系统的自动控制，大大的提升了本实用新型系统的自动化程度，提升了本实用新型的实用性。

附图说明

图1为克劳德循环示意图。

图2为本实用新型系统示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-低温储液罐，2-工质泵，3-换热器，4-膨胀机，5-发电机，6-压缩泵，7-第一气液分离器，8-第二气液分离器。

具体实施方式

本发明所采用的理论为克劳德气体液化循环的原理，该原理为克劳德循于1902年首先将活塞式膨胀机应用于制冷循环，开创了液化气体的新方法。在这循环中由于大部分高压气体经过膨胀机的绝热膨胀，使气体的内能以功的形式排出而大大提高了制冷循环的效率。

从图1中可见，先用压缩机将气体压缩成高压气体，经过冷却水，取走压缩热，形成等温压缩过程，然后进入热交换器E1，冷却后的气体分成两部分，其中M部分进入膨胀机中绝热膨胀，另外(1-M)部分进入热交换器E2中。进入膨胀机的气体从高压P2膨胀到低压P1，温度由T3变成T4。膨胀后的低温气体返回到热交换器E2的低压侧，与E2中高压侧的高压气体进行热交换，然后通过E1返回压缩机的吸气口。在E2中被冷却的(1-M)部分高压气进入热交换器E3高压侧，与节流后的低压气体再进行热交换，进一步降低温度，这部分气体离开E3后，经过节流阀节流，节流后的气体进入容器V，然后返回E3、E2、E1的低压侧，最后到压缩机的吸入口，这样几次循环以后在E3的末端积蓄起冷量，使高压气再经过时将冷却到临界温度以下，再节流时就有部分气体被液化。

下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。

如图2所示：一种低品位余热回收系统，包括低温储液罐1，工质泵2，换热器3，膨胀机4，发电机5，压缩泵6，第一气液分离器7，第二气液分离器8；且以上设备均由耐低温的材料所制成。其中，工质泵2通过管线与低温储液罐1的底部相连通，工质泵2通过管线将低温储液罐1中的低温液体工质抽入换热器3中进行换热，换热器3连接有低品位的余热排放管线，且在余热排放管线与换热器连接的进口端和出口端均设置温度传感器，以便实时监控其温度，给系统后续设备的参数调整，提供数据参照；低温液体工质可选用液氮、液氩、液态二氧化碳等低温的液工质，由于液氮、液氩、液态二氧化碳等温度很低，与低品相的余热存在很大的温差，在进行热交换的时候，低品相的余热也能给低温液体工质足够的气化膨胀能量，该膨胀能量推动膨胀机4做功，膨胀机4与发电机5相连，从而驱动发电机进行发电，实现热能→机械能→电能的转换。

膨胀机4还与第一气液分离器7相连，经过膨胀做功后的低温工质，一部分转变为液态，储存与第一气液分离器7的底部，另一部分继续以气态的形式进入第一气液分离器中，并位于第一气液分离器7的顶部，第一气液分离器7的底部通过管线与低温储液罐1的底部相连通，第一气液分离器7底部的液态低温工质进入低温储液罐1中；同时，将第一气液分离器7的顶部通过管线连接压缩泵6，压缩泵6连接第二气液分离器8的顶部，通过压缩泵6的抽吸压缩，将第一气液分离器7顶部的气态低温工质转换为液体低温工质，存储于第二气液分离器8的底部，将第二气液分离器8的底部与低温储液罐1的底部相连通，第二气液分离器8底部的液态低温工质进入低温储液罐1中；将第一气液分离器7的顶部通过管线与低温储液罐1的顶部相连通，第二气液分离器8的顶部通过管线与所述低温储液罐1的顶部相连通，使压缩泵6将三个设备中顶部的气态低温工质进行不断的压缩循环，使之形成液态的低温工质，实现液态低温工质的循环利用，保证本系统的正常循环运行。

为了保证系统的正常运行，防止泵类设备损坏时，系统无法正常的运行，将工质泵2和压缩泵6均并联设置有多台，保证泵的工作运行效率，同时，提供备用的泵，以备其中一个泵出现故障时，系统也能保持正常的运行。

为了便于与换热器上的温度传感器形成自动化的控制联动，工质泵2和压缩泵6均采用变频泵，通过电子芯片的控制，实现工质泵和压缩泵随温度的变化而实现自动的调控。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低品位余热回收系统，其特征在于：包括存储有低温液体工质的低温储液罐(1)，通过管线与所述低温储液罐(1)的底部相连的工质泵(2)，与所述工质泵(2)相连的换热器(3)，与所述换热器(3)相连的膨胀机(4)，与所述膨胀机(4)相连的第一气液分离器(7)，通过管线与所述第一气液分离器(7)的顶部相连的压缩泵(6)，与所述压缩泵(6)相连的第二气液分离器(8)；其中，所述第一气液分离器(7)的底部通过管线与所述低温储液罐(1)的底部相连通，所述第一气液分离器(7)的顶部通过管线与所述低温储液罐(1)的顶部相连通，所述第二气液分离器(8)的顶部与所述压缩泵(6)相连通，所述第二气液分离器(8)的底部通过管线与所述低温储液罐(1)的底部相连通，所述第二气液分离器(8)的顶部通过管线与所述低温储液罐(1)的顶部相连通；所述膨胀机(4)连接有发电机(5)，所述换热器(3)与低品位余热管线相连。

2.根据权利要求1所述的一种低品位余热回收系统，其特征在于：所述低温储液罐(1)和所述换热器(3)均由耐低温的材料所构成。

3.根据权利要求1所述的一种低品位余热回收系统，其特征在于：所述工质泵(2)并联设置有多台。

4.根据权利要求1所述的一种低品位余热回收系统，其特征在于：所述压缩泵(6)并联设置有多台。

5.根据权利要求1所述的一种低品位余热回收系统，其特征在于：所述换热器(3)还设有温度传感器。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种低品位余热回收系统，其特征在于：所述工质泵(2)和所述压缩泵(6)均为变频泵。

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