CN215952312U - 一种能实现余热回收的储热调峰系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能实现余热回收的储热调峰系统，包括：第一热交换器，其冷流进口连接有风机；一电加热器，其入口与第一热交换器的冷流出口连通；储热装置，其两端分别为高温端口和低温端口，电加热器的出口分为两路旁通支管传输：一路经储热管路从高温端口进入储热装置，再从低温端口输出、并连通至第一热交换器的热流进口；另一路经放热管路从低温端口进入储热装置，再从高温端口输出、并连通至第一热交换器的热流进口；且储热管路上和放热管路上均设置有用于导通或封闭管路的调节阀；第二热交换器，其热流进口与第一热交换器的热流出口连通；吸收式热泵，与第二热交换器连通并形成换热回路；以解决如何更充分利用工业余热的问题。

Description

一种能实现余热回收的储热调峰系统

技术领域

本实用新型属于余热回收技术领域，具体涉及一种能实现余热回收的储热调峰系统。

背景技术

据统计，我国工业能耗占全社会总能耗的2/3，但是能源利用效率低下(不足50％)，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17％-67％，可回收利用的余热资源为余热总资源的60％，节能空间巨大。热电厂、煤炭、钢铁、化工、石油、食品、印染等行业均有大量的能量消耗释放，但因其热能品位较低、且具有间断性和不稳定性，导致这部分热量难以回收而几乎全部丢弃，例如，锅炉尾部烟气排空温度通常在150℃左右，仍具有一定热量回收潜力。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能实现余热回收的储热调峰系统，以解决如何更充分利用工业余热的问题。

本实用新型采用以下技术方案：一种能实现余热回收的储热调峰系统，包括：

一第一热交换器，其冷流进口连接有风机；

一电加热器，其入口与第一热交换器的冷流出口连通；

一储热装置，其两端分别为高温端口和低温端口，电加热器的出口分为两路旁通支管传输：一路经储热管路从高温端口进入储热装置，再从低温端口输出、并连通至第一热交换器的热流进口；另一路经放热管路从低温端口进入储热装置，再从高温端口输出、并连通至第一热交换器的热流进口；且储热管路上和放热管路上均设置有用于导通或封闭管路的调节阀；

一第二热交换器，其热流进口与第一热交换器的热流出口连通；

一吸收式热泵，与第二热交换器连通并形成换热回路；

其中，电加热器，用于在谷电时加热经第一热交换器输送来的流体；储热装置，用于在储热管路连通时，储存经电加热器输送来的流体的热量，并将流体输送至第一热交换器，还用于在放热管路连通时，释放其内部热量至流体，并将流体输送至第一热交换器；第一热交换器，用于将进入其内部的冷流和经储热装置输送来的流体进行热交换。

进一步的，吸收式热泵包括：

一发生器，其与第二热交换器连通形成换热回路，用于吸收第二热交换器传递来的热量、以将其内的液态制冷剂蒸发为气态制冷剂；

一冷凝器，与发生器连通；

一蒸发器，与冷凝器连通；

一供热管路，将蒸发器和冷凝器连通；用于将低温流体导入蒸发器，再经冷凝器后形成高温流体导出；

一吸收器，与蒸发器连通，用于接收其内部的气态制冷剂；其还与发生器形成回路，在吸收器的进出口分别设置有节流阀和第一循环泵；

其中，冷凝器，用于接收发生器输送来的气态制冷剂，并将气态制冷剂携带的热量释放给供热管路中的流体，气态制冷剂释放热量后形成液态制冷剂、并输送至蒸发器，在蒸发器中、液态制冷剂吸收供热管路中流体的热量，使液态制冷剂转变为气态制冷剂；吸收器，用于在节流阀和第一循环泵的压差与重力差作用下，使发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器中实现介质循环。

进一步的，储热管路上、位于储热装置的两侧分别设置有第一调节阀和第二调节阀。

进一步的，放热管路上、位于储热装置的两侧分别设置有第三调节阀和第四调节阀。

进一步的，第二热交换器的热流出口连通至排空管。

进一步的，冷凝器与蒸发器之间设置有节流机构。

进一步的，供热管路具有一分支管路，分支管路从蒸发器的入口连通至吸收器并导出。

本实用新型的有益效果是：将储热装置和吸收式热泵进行耦合，从而保证对外界供热的连续性和稳定性。在储热装置入口前设置热交换器，从而有效减小换热温差，降低不可逆损失，提高整体系统的效率。供热管路中的流体既作为冷却水又作为冷冻水，从而实现冷却水与冷冻水系统的有效整合，降低设备管道投资，且工艺结构简单。在储热装置进口前设置电加热器，可将低谷电时段电能转化为热能，存储于储热装置中，使系统具备深度调峰能力。

附图说明

图1为本实用新型一种能实现余热回收的储热调峰系统的结构示意图。

其中，1.风机，2.第一热交换器，3.电加热器，4.第一调节阀，5.储热装置，6.第二调节阀，7.第三调节阀，8.第四调节阀，9.吸收器，10.蒸发器，11.节流阀，12.第一循环泵，13.节流机构，14.冷凝器，15.发生器，16.第二循环泵，17.第二热交换器，18.排空管，19.供热管路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型提供了一种能实现余热回收的储热调峰系统，如图1所示，包括第一热交换器2、电加热器3、储热装置5、第二热交换器17和吸收式热泵。

其中，第一热交换器2，其包括冷流进口和冷流出口，其冷流进口连接有风机1，用于导入待余热利用的气体。电加热器3的入口与第一热交换器2的冷流出口连通，其出口连通至储热装置5。电加热器3在峰电时不开启，在谷电时开启，用来加热第一热交换器2输送来的气体，再将高温气体输送至储热装置5中。

储热装置5，其两端分别为高温端口和低温端口，电加热器3的出口分为两路旁通支管传输：一路经储热管路从高温端口进入所述储热装置5，再从低温端口输出、并连通至第一热交换器2的热流进口；另一路经放热管路从低温端口进入储热装置5，再从高温端口输出、并连通至第一热交换器2的热流进口；且储热管路上和放热管路上均设置有用于导通或封闭管路的调节阀。根据储热和放热的需要，选择开启或关闭对应的调节阀，使得在储热时，仅仅开通储热管路，在放热时，仅仅开通放热管路。分成两路的目的是，为了在储热时，流体经高温端口流通至低温端口，而在放热时，流体经低温端口流通至高温端口，可以实现对热量的最大化利用。

第二热交换器17，其热流进口与第一热交换器2的热流出口连通，用于对流体的热量做到最大化的吸收和利用。吸收式热泵，与第二热交换器17连通形成换热回路，其用于通过热交换使用第二热交换器17中流体携带的热量。

综上，电加热器3用于在谷电时加热经第一热交换器2输送来的流体。储热装置5用于在储热管路连通时，储存经电加热器3输送来的流体的热量，并将流体输送至第一热交换器2，还用于在放热管路连通时，释放其内部热量至流体，并将流体输送至第一热交换器2。第一热交换器2用于将进入其内部的冷流和经放热管路输送来的流体进行热交换。

在一些实施例中，吸收式热泵包括发生器15、冷凝器14、蒸发器10和供热管路19。其中，发生器15内部具有由吸收剂和制冷剂组成的工质对，发生器15与第二热交换器17连通形成换热回路，发生器15用于吸收第二热交换器17传递来的热量，以将发生器15内的液态制冷剂蒸发为气态制冷剂。冷凝器14与发生器15连通，蒸发器10与冷凝器14连通。一条供热管路19将蒸发器10和冷凝器14连通，该供热管路19用于将低温流体经蒸发器10导入至冷凝器14，最后形成高温流体导出给用户。吸收器9与蒸发器10连通，用于接收其内部的气态制冷剂；其还与发生器15形成回路，在吸收器9的进出口分别设置有节流阀11和第一循环泵12。

其中，冷凝器14用于接收发生器15输送来的气态制冷剂，并将气态制冷剂携带的热量释放给供热管路19中的流体，气态制冷剂释放热量后形成液态制冷剂、并输送至蒸发器10，在蒸发器10中、液态制冷剂吸收供热管路19中流体的热量，使液态制冷剂转变为气态制冷剂；吸收器9，用于在节流阀11和第一循环泵12的压差与重力差作用下，使发生器15、冷凝器14、蒸发器10和吸收器9中实现介质循环。

在一些实施例中，储热管路经第一调节阀4连接至高温端口，低温端口经第二调节阀6连通至第一热交换器2的热流进口。在一些实施例中，放热管路经第三调节阀7连通至低温端口，高温端口经第四调节阀8连通至第一热交换器2的热流进口。第一热交换器2将经风机1输送来的冷流和经储热装置5输送来的流体进行热交换，可以降低第一热交换器2进出口的温差，降低温差以便减小换热过程中的不可逆损失，提高能量利用率。

在一些实施例中，第二热交换器17的热流出口连通至排空管18，用于排放空气，使得余热利用完后的空气就从排空管18排出了。

在一些实施例中，冷凝器14与蒸发器10之间设置有为了降压的节流机构13。节流机构可以为节流阀。降压可以通过减小制冷剂压力，从而降低蒸发温度。

在一些实施例中，供热管路19还具有一分支管路，分支管路从蒸发器10的入口连通至吸收器9并导出。通过该分支管路可以给吸收器9降温，促进气态制冷剂溶解于吸收剂中，保证吸收器9中的工质对的正常循环。

本实用新型的一种能实现余热回收的储热调峰系统的运行模式如下：

1、在峰电时段，当废气余热资源充足时，携带热量的废气经风机1引入，经第一热交换器2后进入储热装置5中，此阶段第一调节阀4和第二调节阀6打开，第三调节阀7和第四调节阀8关闭，电加热器3停机，废气中绝大部分的热量存储于储热装置5中，以供余热不足时使用。降温后的废气经第二热交换器17进一步降温后排空。经第二热交换器17升温后循环介质、在第二循环泵16的驱动力作用下、输送至发生器15中作为加热热源，工质对中的制冷剂吸热蒸发，气态制冷剂在冷凝器中14中向供热回水释放热量，凝结成液态制冷剂，经节流机构13后进入蒸发器10，气化后的制冷剂进入吸收器9中，在节流阀11和第一循环泵12的作用下，依靠压差与重力差，完成介质循环。

2、在峰电时段，当废气余热资源不足或暂缺时，第一调节阀4和第二调节阀6关闭，第三调节阀7和第四调节阀8打开，低温气体经风机1引入储热装置5中，将存储的热量换出，经第二热交换器17换热，为吸收式热泵提供热源，来加热供热管路19中的低温流体。

3、在谷电时段，电加热器3启动，进一步加热来流低温气体，第一调节阀4和第二调节阀6打开，第三调节阀7和第四调节阀8关闭，升温后的高温气体进入储热装置5中进行热量存储，降温后的低温气体经第二热交换器17进一步换热，作为吸收式热泵的热源，供外界使用。在用电高峰期或余热资源不足，将存储的热量利用风机1提供的低温气体带出，最终通过热交换器和吸收式热泵向外界提供用热。从而达到削峰填谷的目标，具备深度调峰能力。

实施例

本实用新型一种能实现余热回收的储热调峰系统，主要包括风机、换热器、电加热器、储热装置、控制阀门和吸附式热泵。

风机1出口与第一热交换器2冷流进口相连，换热器2冷流出口依次按顺序连接电加热器3、储热装置5、第一热交换器2热流进口，第一热交换器2热流出口连接第二热交换器7热流进口，第二热交换器7热流出口连接排空管。在连接储热装置5主管道上，并联两路旁通支管，一路旁通支管为放热管路，其上分别设有第三调节阀7和第四调节阀8，一路旁通支管为储热管路，在储热管路上位于储热装置5进出口两旁分别设有第一调节阀4和第二调节阀6。

第二热交换器17的冷流出口连接发生器15热源入口，发生器15热源出口经第二循环泵16连接第二热交换器17冷流进口，从而构成一个介质循环回路。发生器15蒸气出口依次连接冷凝器14、节流机构13、蒸发器10、吸收器9，吸收器9与发生器15之间连接有第一循环泵12和节流阀11。外部供热回水分两路，一路连接于吸收器9，另一路依次连接于蒸发器10、冷凝器14，最终，两路升温后的供热供水排出供外界使用。

其中，电加热器3为气体电加热器，储热装置5可为显热储热或潜热储热，储热装置5结构形式可为管壳式、板式或填充床式；储热材料类型根据余热温度进行合理匹配。连接第二循环泵16管路中的循环换热介质选用水。风机1引入的气体可为工业生产排放的中高温烟气及废气，空压机及发动机的排气，空气等。第一热交换器2为气-气换热器，第二热交换器17为气-水换热器。

本实用新型的一种能实现余热回收的储热调峰系统，将储热装置5和吸收式热泵进行耦合，从而保证对外界供热的连续性和稳定性。在储热装置5入口前设置第一热交换器2，从而有效减小换热温差，降低不可逆损失，提高整体系统的效率。供热管路19中的流体既作为冷却水又作为冷冻水，从而实现冷却水与冷冻水系统的有效整合，降低设备管道投资，且工艺结构简单。在储热装置5进口前设置电加热器3，可将低谷电时段电能转化为热能，存储于储热装置5中，使系统具备深度调峰能力。

Claims (7)

1.一种能实现余热回收的储热调峰系统，其特征在于，包括：

一第一热交换器(2)，其冷流进口连接有风机(1)；

一电加热器(3)，其入口与所述第一热交换器(2)的冷流出口连通；

一储热装置(5)，其两端分别为高温端口和低温端口，所述电加热器(3)的出口分为两路旁通支管传输：一路经储热管路从所述高温端口进入所述储热装置(5)，再从所述低温端口输出、并连通至所述第一热交换器(2)的热流进口；另一路经放热管路从所述低温端口进入所述储热装置(5)，再从所述高温端口输出、并连通至所述第一热交换器(2)的热流进口；且所述储热管路上和所述放热管路上均设置有用于导通或封闭管路的调节阀；

一第二热交换器(17)，其热流进口与所述第一热交换器(2)的热流出口连通；

一吸收式热泵，与所述第二热交换器(17)连通并形成换热回路；

其中，所述电加热器(3)，用于在谷电时加热经所述第一热交换器(2)输送来的流体；所述储热装置(5)，用于在储热管路连通时，储存经所述电加热器(3)输送来的流体的热量，并将流体输送至所述第一热交换器(2)，还用于在放热管路连通时，释放其内部热量至流体，并将流体输送至所述第一热交换器(2)；所述第一热交换器(2)，用于将进入其内部的冷流和经储热装置(5)输送来的流体进行热交换。

2.如权利要求1所述的一种能实现余热回收的储热调峰系统，其特征在于，所述吸收式热泵包括：

一发生器(15)，其与所述第二热交换器(17)连通形成换热回路，用于吸收第二热交换器(17)传递来的热量、以将其内的液态制冷剂蒸发为气态制冷剂；

一冷凝器(14)，与所述发生器(15)连通；

一蒸发器(10)，与所述冷凝器(14)连通；

一供热管路(19)，将所述蒸发器(10)和所述冷凝器(14)连通；用于将低温流体导入所述蒸发器(10)，再经所述冷凝器(14)后形成高温流体导出；

一吸收器(9)，与所述蒸发器(10)连通，用于接收其内部的气态制冷剂；其还与所述发生器(15)形成回路，在所述吸收器(9)的进出口分别设置有节流阀(11)和第一循环泵(12)；

其中，所述冷凝器(14)，用于接收所述发生器(15)输送来的气态制冷剂，并将所述气态制冷剂携带的热量释放给供热管路(19)中的流体，气态制冷剂释放热量后形成液态制冷剂、并输送至所述蒸发器(10)，在所述蒸发器(10)中、液态制冷剂吸收供热管路(19)中流体的热量，使液态制冷剂转变为气态制冷剂；所述吸收器(9)，用于在节流阀(11)和第一循环泵(12)的压差与重力差作用下，使所述发生器(15)、冷凝器(14)、蒸发器(10)和吸收器(9)中实现介质循环。

3.如权利要求1或2所述的一种能实现余热回收的储热调峰系统，其特征在于，所述储热管路上、位于所述储热装置的两侧分别设置有第一调节阀(4)和第二调节阀(6)。

4.如权利要求1或2所述的一种能实现余热回收的储热调峰系统，其特征在于，所述放热管路上、位于所述储热装置的两侧分别设置有第三调节阀(7)和第四调节阀(8)。

5.如权利要求1或2所述的一种能实现余热回收的储热调峰系统，其特征在于，所述第二热交换器(17)的热流出口连通至排空管(18)。

6.如权利要求2所述的一种能实现余热回收的储热调峰系统，其特征在于，所述冷凝器(14)与所述蒸发器(10)之间设置有节流机构(13)。

7.如权利要求2所述的一种能实现余热回收的储热调峰系统，其特征在于，所述供热管路(19)具有一分支管路，所述分支管路从所述蒸发器(10)的入口连通至所述吸收器(9)并导出。

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