CN215951558U - 一种化工厂跨季节余热储存利用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种化工厂跨季节余热储存利用系统，属于跨季节储能、化工余热利用及供热领域，包括采集化工厂低温热的余热收集装置、跨季节储存低温热的储热水池、为区域供暖的采暖水箱、提升热量品位的水源热泵、完成热量传递的换热器以及相应功能回路，通过余热收集装置在夏季采集化工厂低温热，并经过换热器将热量储存在储热水池中，在冬季储热水池通过换热器释放热量至采暖水箱，储热水池低温时启用水源热泵提升热量品位，使采暖水箱为区域供暖设施提供热量，实现化工厂跨季节余热储存与利用。本实用新型最大程度地利用化工厂夏季的低温余热为冬季供暖，实现局部地区能源优化和区域供热的多元化。
Description
技术领域
本实用新型涉及跨季节储能、化工余热利用及供热领域，尤其是一种化工厂余热跨季节储存利用系统，用于将化工厂夏季产生的低温热储存，满足冬季等供热高峰时段的热能需求。
背景技术
传统的化工厂低温余热多经过循环水冷却后排放到大气中，既浪费能源又不利于环境保护。在国家“碳中和”的迫切目标下，在国际热能利用的严峻形势下，热量正在变成一种稀有的资源，我国能源政策鼓励多种形式的储能发展。
化工厂产生大量60℃～140℃的低品质余热，低温余热随生产负荷周期性变化波动较大，这些低温余热可以广泛应用于区域供热领域，但是生活或居民供热的冷热负荷在夏季和冬季差别很大，部分工厂只有冬季供热需求，夏季低温余热多且不能有效利用和消纳，多余的热量通常通过冷却装置直接排放到大气中，既造成了热能的极大浪费，又造成了热量回收设备的闲置浪费同时不利于环境保护。
因此急需提供一种化工厂跨季节余热储存利用系统, 最大程度地利用化工厂大量的低温余热，实现局部地区能源和区域供热的多元化，采用跨周期的热量储存既利用，实现“碳中和”。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种化工厂跨季节余热储存利用系统，通过设置余热收集装置、储热水池和采暖水箱，最大程度地利用化工厂大量的低温余热，实现局部地区能源优化和区域供热的多元化。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
一种化工厂跨季节余热储存利用系统，包括采集化工厂低温热的余热收集装置、跨季节储存低温热的储热水池、为区域供暖的采暖水箱、提升热量品位的水源热泵、完成热量传递的换热器以及相应功能回路；所述功能回路包括余热收集装置的放热回路、储热水池的吸热回路、储热水池的放热回路、采暖水箱的吸热回路和水源热泵的循环回路；通过余热收集装置在夏季采集化工厂低温热，并经过换热器将热量储存在储热水池中，在冬季储热水池通过换热器释放热量至采暖水箱，储热水池低温时启用水源热泵提升热量品位，使采暖水箱为区域供暖设施提供热量，实现化工厂跨季节余热储存与利用。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述余热收集装置的放热回路为余热收集装置的出水管路与换热器一的热水进口连接，余热收集装置进水管路与换热器一的热水出口连接；
所述储热水池的吸热回路为储热水池的出水管路依次通过阀门三、循环水泵一连接至换热器一的冷水进口，储热水池的进水管路通过阀门四连接至换热器一的冷水出口；
所述储热水池的放热回路为储热水池的出水管路依次通过阀门一、循环水泵二连接至换热器二的热水进口，储热水池的进水管路通过阀门二连接至换热器二的热水出口；
所述采暖水箱的吸热回路为采暖水箱出水管路依次通过循环水泵三、阀门七连接至换热器二的冷水进口，储热水池的进水管路通过阀门八连接至换热器二的冷水出口；
所述水源热泵的循环回路为采暖水箱出水管路依次通过循环水泵三、阀门五、水源热泵、阀门六连接至换热器二的冷水进口，换热器二的冷水出口管路依次连接阀门九、阀门十、循环水泵四并回流至采暖水箱；阀门五、水源热泵、阀门六管路与阀门七管路并联，阀门八所在管路与阀门九、阀门十、循环水泵四所在管路为两条支路。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：在夏季化工厂产生大量低温余热期，安装在余热收集装置出口管路上的温度传感器一与安装在储热水池中的温度传感器二的温度差大于T1时，启用余热收集装置的放热回路和储热水池的吸热回路；所述温度传感器二温度高于T2时，关闭储热水池的吸热回路，防止造成储热水池损失热量，并加热化工厂余热热水。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述T1的温度范围为5℃～10℃；所述T2的温度范围为90℃～95℃。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：在冬季热负荷高峰期，启动所述储热水池的放热回路和采暖水箱的吸热回路；所述温度传感器二温度在T3以下时，关闭采暖水箱的吸热回路，启用水源热泵的循环回路，水源热泵在储热水池流体提升水体热量品位，通过水源热泵对储热水池中的热量进行提取，将热量输入采暖水箱中。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述T3的温度范围为55℃～70℃。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：安装在采暖水箱中的温度传感器三温度高于T4时，采暖水箱通过循环水泵五向区域供暖设施供暖。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述T4的温度范围为45℃～55℃。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述储热水池作为消防水池使用。
由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：
1、本实用新型通过设置余热收集装置，能够将化工厂难以利用的低品质低温热收集利用，减少了热量排放损失，保护了环境。
2、本实用新型通过设置储热水池，实现了工厂的低温热跨季节储存，在夏季等热负荷低的时段进行储热，在冬季等热负荷高的时段释放预先储存的热量作为区域供热热源，利用水作为储热介质，将周期性性的非采暖季的低品质低温热储存在水池中，经济性高。
3、本实用新型通过设置水源热泵，并输入少量高品位能源，实现了水体低温位热能向高温位转移，节省了大量能源，避免了采用高品位能源用于区域供热的浪费。
4、本实用新型通过设置采暖水箱，实现了局部地区能源和供热的多元化，在采暖季热负荷高峰时段将采暖水箱的热量用于区域采暖，提高了区域供热能力。
5、本实用新型通过将储热水池兼做消防水池使用，能够减少工厂的初始投资和运行费用。
6、本实用新型将化工厂低温热进行跨季节储存，在采暖季热负荷高峰时段将储热提取出来用于区域采暖，提高了低温热量的利用率与区域供热能力，并且避免了高品质能源用于供热的浪费，提高了整个区域的供热利用效率。
附图说明
图1是本实用新型系统框图；
其中，1、余热收集装置，2、储热水池，3-1、换热器一，3-2、换热器二，4、水源热泵，5-1、循环水泵一，5-2、循环水泵二，5-3、循环水泵三，5-4、循环水泵四，5-5、循环水泵五，6-1、阀门一，6-2、阀门二，6-3、阀门三，6-4、阀门四，6-5、阀门五，6-6、阀门六，6-7、阀门七，6-8、阀门八，6-9、阀门九，6-10、阀门十，7、采暖水箱，8-1、温度传感器一，8-2、温度传感器二，8-3、温度传感器三，9供暖设施。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明：
如图1所示，一种化工厂跨季节余热储存利用系统，包括采集化工厂低温热的余热收集装置1、跨季节储存低温热的储热水池2、为区域供暖的采暖水箱7、提升热量品位的水源热泵4、完成热量传递的换热器以及相应功能回路；所述功能回路包括余热收集装置1的放热回路、储热水池2的吸热回路、储热水池2的放热回路、采暖水箱7的吸热回路和水源热泵4的循环回路。
所述余热收集装置1的放热回路为余热收集装置1的出水管路与换热器一3-1的热水进口连接，余热收集装置1进水管路与换热器一3-1的热水出口连接；
所述储热水池2的吸热回路为储热水池2的出水管路依次通过阀门三6-3、循环水泵一5-1连接至换热器一3-1的冷水进口，储热水池2的进水管路通过阀门四6-4连接至换热器一3-1的冷水出口；
所述储热水池2的放热回路为储热水池2的出水管路依次通过阀门一6-1、循环水泵二5-2连接至换热器二3-2的热水进口，储热水池2的进水管路通过阀门二6-2连接至换热器二3-2的热水出口；
所述采暖水箱7的吸热回路为采暖水箱7出水管路依次通过循环水泵三5-3、阀门七6-7连接至换热器二3-2的冷水进口，储热水池2的进水管路通过阀门八6-8连接至换热器二3-2的冷水出口；
所述水源热泵4的循环回路为采暖水箱7出水管路依次通过循环水泵三5-3、阀门五6-5、水源热泵4、阀门六6-6连接至换热器二3-2的冷水进口，换热器二3-2的冷水出口管路依次连接阀门九6-9、阀门十6-10、循环水泵四5-4并回流至采暖水箱7；阀门五6-5、水源热泵4、阀门六6-6管路与阀门七6-7管路并联，阀门八6-8所在管路与阀门九6-9、阀门十6-10、循环水泵四5-4所在管路为两条支路。
所述采暖水箱7供暖管路通过循环水泵五5-5与区域供暖设施9连接。
实施例
在夏季化工厂产生大量低温热，本系统可运行在储热工况，当化工低温热出口温度高于储热水池进水口温度5℃时，启动余热收集装置1放热回路和储热水池2吸热回路：阀门三6-3、阀门四6-4打开，启动循环水泵一5-1，储热水池2中的水通过换热器一3-1吸收低温热余热并回流到储热水池2中进行储存。储热水最高温度可以达到95℃，当温度超过95℃时，关闭储热水池2吸热回路：循环水泵一5-1停止，阀门三6-3、阀门四6-4关闭；储热过程结束，加热余热收集装置1内余热热水。
在冬季等热负荷高峰期，释放储存在储热水池1中的热量，启动储热水池2放热回路：阀门一6-1、阀门二6-2打开，启动循环水泵二5-2，储热水池2中的水通过换热器二3-2释放热量。
启动采暖水箱7吸热回路：阀门七6-7、阀门八6-8打开，启动循环水泵三5-3，采暖水箱7中的水通过换热器二3-2吸收低热量并回流到采暖水箱7中进行储存。
当储热水池2温度降低到60℃时，关闭采暖水箱7吸热回路：阀门七6-7、阀门八6-8关闭，关闭循环水泵三5-3；启动水源热泵回路：阀门五6-5、阀门六6-6、阀门九6-9、阀门十6-10打开，启动循环水泵三5-3、循环水泵四5-4，通过水源热泵4对储热水池2中的热量进行提取，将热量输入采暖水箱7中。
当采暖水箱7温度高于50℃时开启循环水泵五5-5向区域供暖设施9供暖。
综上所述，本实用新型通过设置余热收集装置，能够将化工厂难以利用的低品质低温热收集利用；通过设置储热水池，实现了工厂的低温热跨季节储存；通过设置水源热泵，并输入少量高品位能源，实现了水体低温位热能向高温位转移；通过设置采暖水箱，实现了局部地区能源和供热的多元化，提高了区域供热能力；通过将储热水池兼做消防水池使用，能够减少工厂的初始投资和运行费用；本实用新型将化工厂低温热进行跨季节储存，在采暖季热负荷高峰时段将储热提取出来用于区域采暖，提高了低温热量的利用率与区域供热能力，并且避免了高品质能源用于供热的浪费，提高了整个区域的供热利用效率。
Claims (9)
1.一种化工厂跨季节余热储存利用系统，其特征在于：包括采集化工厂低温热的余热收集装置（1）、跨季节储存低温热的储热水池（2）、为区域供暖的采暖水箱（7）、提升热量品位的水源热泵（4）、完成热量传递的换热器以及相应功能回路；所述功能回路包括余热收集装置（1）的放热回路、储热水池（2）的吸热回路、储热水池（2）的放热回路、采暖水箱（7）的吸热回路和水源热泵（4）的循环回路；通过余热收集装置（1）在夏季采集化工厂低温热，并经过换热器将热量储存在储热水池（2）中，在冬季储热水池（2）通过换热器释放热量至采暖水箱（7），储热水池（2）低温时启用水源热泵（4）提升热量品位，使采暖水箱（7）为区域供暖设施（9）提供热量，实现化工厂跨季节余热储存与利用。
2.根据权利要求1所述的一种化工厂跨季节余热储存利用系统，其特征在于：所述余热收集装置（1）的放热回路为余热收集装置（1）的出水管路与换热器一（3-1）的热水进口连接，余热收集装置（1）进水管路与换热器一（3-1）的热水出口连接；
所述储热水池（2）的吸热回路为储热水池（2）的出水管路依次通过阀门三（6-3）、循环水泵一（5-1）连接至换热器一（3-1）的冷水进口，储热水池（2）的进水管路通过阀门四（6-4）连接至换热器一（3-1）的冷水出口；
所述储热水池（2）的放热回路为储热水池（2）的出水管路依次通过阀门一（6-1）、循环水泵二（5-2）连接至换热器二（3-2）的热水进口，储热水池（2）的进水管路通过阀门二（6-2）连接至换热器二（3-2）的热水出口；
所述采暖水箱（7）的吸热回路为采暖水箱（7）出水管路依次通过循环水泵三（5-3）、阀门七（6-7）连接至换热器二（3-2）的冷水进口，储热水池（2）的进水管路通过阀门八（6-8）连接至换热器二（3-2）的冷水出口；
所述水源热泵（4）的循环回路为采暖水箱（7）出水管路依次通过循环水泵三（5-3）、阀门五（6-5）、水源热泵（4）、阀门六（6-6）连接至换热器二（3-2）的冷水进口，换热器二（3-2）的冷水出口管路依次连接阀门九（6-9）、阀门十（6-10）、循环水泵四（5-4）并回流至采暖水箱（7）；阀门五（6-5）、水源热泵（4）、阀门六（6-6）管路与阀门七（6-7）管路并联，阀门八（6-8）所在管路与阀门九（6-9）、阀门十（6-10）、循环水泵四（5-4）所在管路为两条支路。
3.根据权利要求1所述的一种化工厂跨季节余热储存利用系统，其特征在于：在夏季化工厂产生大量低温余热期，安装在余热收集装置（1）出口管路上的温度传感器一（8-1）与安装在储热水池（2）中的温度传感器二（8-2）的温度差大于T1时，启用余热收集装置（1）的放热回路和储热水池（2）的吸热回路；所述温度传感器二（8-2）温度高于T2时，关闭储热水池（2）的吸热回路，防止造成储热水池（2）损失热量，并加热化工厂余热热水。
4.根据权利要求3所述的一种化工厂跨季节余热储存利用系统，其特征在于：所述T1的温度范围为5℃～10℃；所述T2的温度范围为90℃～95℃。
5.根据权利要求3所述的一种化工厂跨季节余热储存利用系统，其特征在于：在冬季热负荷高峰期，启动所述储热水池（2）的放热回路和采暖水箱（7）的吸热回路；所述温度传感器二（8-2）温度在T3以下时，关闭采暖水箱（7）的吸热回路，启用水源热泵（4）的循环回路，水源热泵（4）在储热水池（2）流体提升水体热量品位，通过水源热泵（4）对储热水池（2）中的热量进行提取，将热量输入采暖水箱（7）中。
6.根据权利要求5所述的一种化工厂跨季节余热储存利用系统，其特征在于：所述T3的温度范围为55℃～70℃。
7.根据权利要求1所述的一种化工厂跨季节余热储存利用系统，其特征在于：安装在采暖水箱（7）中的温度传感器三（8-3）温度高于T4时，采暖水箱（7）通过循环水泵五（5-5）向区域供暖设施（9）供暖。
8.根据权利要求7所述的一种化工厂跨季节余热储存利用系统，其特征在于：所述T4的温度范围为45℃～55℃。
9.根据权利要求1～8任一项所述的一种化工厂跨季节余热储存利用系统，其特征在于：所述储热水池（2）作为消防水池使用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202121460428.6U CN215951558U (zh) | 2021-06-30 | 2021-06-30 | 一种化工厂跨季节余热储存利用系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202121460428.6U CN215951558U (zh) | 2021-06-30 | 2021-06-30 | 一种化工厂跨季节余热储存利用系统 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN215951558U true CN215951558U (zh) | 2022-03-04 |
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| CN202121460428.6U Active CN215951558U (zh) | 2021-06-30 | 2021-06-30 | 一种化工厂跨季节余热储存利用系统 |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115507404A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-23 | 清华大学 | 一种跨季节水热联储联供系统及方法 |
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2021
- 2021-06-30 CN CN202121460428.6U patent/CN215951558U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115507404A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-23 | 清华大学 | 一种跨季节水热联储联供系统及方法 |
| CN115507404B (zh) * | 2022-09-28 | 2024-04-26 | 清华大学 | 一种跨季节水热联储联供系统及方法 |
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