CN217358108U - 一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统，包括：轴承气氛炉烟气管道、烟气热交换器、热泵装置、驱动机构及冷却机构；所述轴承气氛炉烟气管道与所述烟气热交换器的烟气进口连通；所述热泵装置与所述烟气热交换器连通，并进行热交换；所述热泵装置与所述驱动机构连通，并为所述驱动机构提供驱动蒸汽；所述冷却机构分别与所述热泵装置连通，且形成循环流通回路；通过烟气热交换器配合热泵装置，能够对高温烟气中的余热进行再利用，且热泵装置配合驱动机构，以驱动蒸汽替代电力，实现了能源的梯级利用；同时节省了大量电力资源和运行费用；进一步的，冷却机构对热泵装置进行冷却水的循环流通冷却，提高了水资源利用率。

Description

一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统

技术领域

本实用新型涉及余热综合利用技术领域，特别是涉及一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统。

背景技术

轴承生产需要进行热处理，目前使用较多的是可控气氛热处理炉，主要由加热炉、淬火槽、回火炉等组成。回火炉炉膛两侧一般使用热辐射管的形式对工件进行加热，目前多使用燃气辐射管，辐射管排出的烟气温度可以在 200℃左右，由于废热的品质不高，往往是直接排放到环境中去。

且在炉膛顶部装有通风机，使炉气上下循环，保证炉内气氛和温度均匀；为了保证通风机的使用寿命和工作效率，通风机在高负荷工作下需要进行冷却处理；而通风机在运行过程中通常采用电驱动；因此对能源方面也有很大的需求。

淬火槽主要负责对工件进行淬火，按照工艺要求，淬火油温一般控制在 40-60℃之间，此温度范围既可以保证工件质量，又可以保证冷却的速度和效果；即淬火油一般是间接式换热冷却。

轴承厂属于劳动密集型企业，工人需要使用大量的生活热水，设置燃煤锅炉制备热水，不符合现今的环保要求，也不符合能源梯级利用的节能要求。对工厂来说，锅炉的初投资和运行维护费用也是一笔不小的开支。

目前还缺乏一套能有效整合现有余热利用技术，充分挖据利用气氛炉余热制备多种能源的系统。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中轴承气氛炉余热不能合理利用的缺陷，从而提供一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统，包括：轴承气氛炉烟气管道、烟气热交换器、热泵装置、驱动机构及冷却机构；

所述轴承气氛炉烟气管道与所述烟气热交换器的烟气进口连通；

所述热泵装置与所述烟气热交换器连通，并进行热交换；

所述热泵装置与所述驱动机构连通，并为所述驱动机构提供驱动蒸汽；

所述冷却机构分别与所述热泵装置连通，且形成冷却水循环流通回路。

优选地，所述烟气热交换器包括第一出水口和第一进水口，

所述热泵装置包括热源进口和热源出口，

所述热源进口与所述第一出水口通过高温水管连通，所述热源出口与所述第一进水口通过低温水管连通；

所述热泵装置为第二类吸收式热泵。

优选地，所述热泵装置还包括冷却水进口和冷却水出口，

所述冷却机构包括冷却塔，所述冷却塔设有集水口和放水口，

所述冷却水出口与所述集水口通过第一冷却总管连通，所述放水口与所述冷却水进口通过第二冷却总管连通。

优选地，所述冷却机构还包括冷却水泵，

所述冷却水泵连接在所述第一冷却总管上，且位于所述冷却水出口与所述集水口之间。

优选地，所述热泵装置还设有乏汽进口和蒸汽出口，

所述驱动机构包括汽轮机、传动件及通风机，

所述汽轮机通过所述传动件与所述通风机联动；

所述汽轮机包括蒸汽进口和乏汽出口，

所述乏汽出口通过乏汽管与所述乏汽进口连通，所述蒸汽出口通过蒸汽管与所述蒸汽进口连通；

所述通风机设有通风冷却进口和通风冷却出口，

所述通风冷却进口通过第一冷却支管与所述第二冷却总管连通，且所述第一冷却支管位于所述放水口与所述冷却水进口之间；

所述通风冷却出口通过第二冷却支管与所述第一冷却总管连通，且所述第二冷却支管位于所述冷却水出口与所述冷却水泵之间。

优选地，还包括淬火装置，

所述淬火装置包括淬火进口和淬火出口，

所述淬火进口通过第三冷却支管与所述第二冷却总管连通，且所述第三冷却支管位于所述放水口与所述冷却水进口之间；

所述淬火出口通过第四冷却支管与所述第一冷却总管连通，且所述第四冷却支管位于所述冷却水出口与所述冷却水泵之间。

优选地，还包括低温烟气热交换器，

所述烟气热交换器包括第一侧进口和第一侧出口，所述轴承气氛炉烟气管道与所述第一侧进口连通；

所述低温烟气热交换器包括第二侧进口和第二侧出口，

所述第一侧出口与所述第二侧进口连通，用于低温余热交换；

所述第二侧出口与外部连通，用于废气排放。

优选地，所述第一冷却总管连接有第一余热管，

所述低温烟气热交换器设有第二进水口和第二出水口，

所述第二进水口通过第一余热管与所述第一冷却总管可通断连接，所述第一余热管位于所述冷却水泵与所述集水口之间；

所述第二出水口与用户侧连通，用于提供生活用水。

优选地，所述第一余热管上还设有余热控制阀，

所述余热控制阀与所述冷却水泵通讯连接，所述冷却水泵基于所述余热控制阀的启闭状态控制运转功率。

优选地，还包括储水箱，所述储水箱设有供热进水口和供热出水口，

所述供热进水口通过第二余热管与所述第二出水口连通，所述供热出水口通过供热水管与用户侧连通；

所述储水箱内还设有控制器，

所述控制器与所述余热控制阀通讯连接，所述余热控制阀根据所述控制器的控制信号控制所述第一余热管中冷却水的流量。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

上述技术方案中所提供的一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统，通过烟气热交换器配合热泵装置，能够对高温烟气中的余热进行再利用，且热泵装置配合驱动机构，以驱动蒸汽替代电力，实现了能源的梯级利用；同时节省了大量电力资源和运行费用；进一步的，冷却机构对热泵装置进行冷却水的循环流通冷却，提高了水资源利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种实施方式中提供的一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统结构示意图。

附图标记说明：

1、轴承气氛炉烟气管道；

2、烟气热交换器；21、第一侧进口；22、第一侧出口；23、第一出水口； 24、第一进水口；

3、低温烟气热交换器；31、第二侧进口；32、第二侧出口；33、第二进水口；331、第一余热管；3311、余热控制阀；34、第二出水口；341、第二余热管；

4、热泵装置；41、热源进口；411、高温水管；42、热源出口；421、低温水管；43、冷却水进口；431、第二冷却总管；44、冷却水出口；441、第一冷却总管；45、乏汽进口；46、蒸汽出口；

5、冷却机构；51、冷却塔；511、集水口；512、放水口；52、冷却水泵；

6、驱动机构；61、汽轮机；611、蒸汽进口；612、乏汽出口；62、传动件；63、通风机；631、通风冷却进口；6311、第一冷却支管；632、通风冷却出口；6321、第二冷却支管；

7、淬火装置；71、淬火进口；711、第三冷却支管；72、淬火出口；721、第四冷却支管；

8、储水箱；81、供热进水口；82、供热出水口；83、控制器；

9、用户侧。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供了一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统，如图1所示的，包括：轴承气氛炉烟气管道1、烟气热交换器2、热泵装置4、驱动机构6及冷却机构5；轴承气氛炉烟气管道1，用于流通轴承零件在生产过程中进行热处理的高温烟气；烟气热交换器2用于余热回收，热泵装置4 为利用热源的热能实现从低温向高温输送热能的设备；驱动机构6用于对轴承气氛炉进行通风循环，从而保证炉内气氛和温度均匀；冷却机构5对热泵装置进行冷却降温处理，且热泵装置4为驱动机构6提供驱动蒸汽。

具体的，轴承气氛炉烟气道与烟气交换器的烟气进口连通，便于将轴承气氛炉烟气管道1在进行热处理产生的热量降温并进行余热回收；热泵装置 4与烟气热交换器2连通，便于进行热交换工作；热泵装置4与驱动机构6 连通，并为驱动机构6提供驱动蒸汽；冷却机构5对热泵装置形成循环流通的回路，用于对热泵装置4进行冷却。

当热泵装置4配合烟气热交换器2进行热交换时，热源水在烟气交换器中进行热交换，完成热交换的高温热源水进入热泵装置4中工作，经热泵装置4降温后再次返回烟气热交换器2中再次进行热交换；且在热泵装置4工作过程中会产生水蒸汽；此时，热泵装置4产生的水蒸气会流入与热泵装置 4连通的驱动机构6，并为驱动机构6提供蒸汽动力，而水蒸汽在驱动机构6 中完成驱动工作后会再次返回热泵装置4继续加热；冷却机构5与热泵装置4连通，利用冷却水循环流通为热泵装置4冷却，提高了水资源利用率。

通过烟气热交换器2配合热泵装置4，能够对高温烟气中的余热进行再利用，且热泵装置4配合驱动机构6，以驱动蒸汽替代电力，实现了能源的梯级利用，同时，节省了大量电力资源和运行费用；冷却机构6对热泵装置 4形成循环流通冷却，提高了水资源利用率。

具体的，烟气热交换器2还包括第一出水口23和第一进水口24，热泵装置4包括热源进口41与热源出口42；热源进口41与第一出水口23通过高温水管411连通，使得烟气热交换器2中完成热交换的热源水通过高温水管411流入热泵装置4，并由热泵装置4内的冷凝器进行冷却；热源出口42 与第一进水口24通过低温水管421连通，使得经热泵装置4冷却后的热源水通过低温水管421再次流入烟气热交换器2，并重新进行热交换工作；且在本实施例中，热泵装置4优选为第二类吸收式热泵。

具体的，热泵装置4还包括冷却水进口43和冷却水出口44，冷却机构5 包括冷却塔51，冷却塔51用于提供冷却水，并对完成冷却工作后的冷却水进行冷却处理；冷却塔51设有集水口511放水口512，集水口511用于回收完成冷却工作的冷却水，放水口512用于输出冷却水；且冷却水出口44与集水口511通过第一冷却总管441连通，放水口512与冷却水进口43通过第二冷却总管431连通，使得冷却水由放水口512流出，经第二冷却总管431流至冷却水进口43进入热泵装置4，待冷却工作完成后，由冷却水出口44流出，经第一冷却总管441流至集水口511进入冷却塔51，待冷却塔51对冷却水再次冷却后再次由放水口512流出，依次进行冷却循环。

具体的，冷却机构5还包括冷却水泵52，冷却水泵52用于调整完成冷却工作后的冷却水的流量，同时起循环增压效果；且冷却水泵52连接在第一冷却总管441上，且位于冷却水出口44与集水口511之间，便于将热泵装置 4内完成冷却工作的冷却水由冷却水出口44输送至冷却塔51的集水口511 或第一余热管331。

具体的，利用气氛炉余热供应动能和热能的系统还包括淬火装置7，淬火装置7用于对工件进行淬火处理；且淬火装置7包括淬火进口71和淬火出口72，淬火进口71用于引入冷却水对淬火油进行冷却，淬火出口72用于将完成冷却工作的冷却水排出；进一步的，淬火进口71通过第三冷却支管711 与第二冷却总管431连通，且第三冷却支管711位于放水口512与冷却水进口43之间，便于由放水口512引出冷却塔51内的冷却水对淬火油进行冷却；淬火出口72通过第四冷却支管721与第一冷却总管441连通，且第四冷却支管721位于冷却水出口44与冷却水泵52之间，便于对淬火油冷却的冷却水流通，使得冷却水可在冷却水泵52的增压作用下快速循环。

具体的，热泵装置4设有蒸汽出口46和乏汽进口45；驱动机构6包括汽轮机61、传动件62及通风机63，汽轮机61用于提供驱动力，通风机63 用于保证轴承气氛炉内的气氛和温度均匀，传动件62用于联动汽轮机61和通风机63，将汽轮机61产生的驱动力传递至通风机63；进一步的，汽轮机 61通过传动件62与通风机63联动并传递驱动力；汽轮机61设有蒸汽进口 611和乏汽出口612，且乏汽出口612通过乏汽管与乏汽进口45连通，用于回收在汽轮机61内完成驱动工作的水蒸气，蒸汽出口46通过蒸汽管与蒸汽进口611连通，用于热泵装置4向汽轮机61提供驱动蒸汽。

具体的，热泵装置4工作时将产生的水蒸汽由热泵装置4的蒸汽出口46 通过蒸汽管流入汽轮机61的蒸汽进口611并提供驱动力，当水蒸汽完成驱动工作后由汽轮机61的乏汽出口612通过乏汽管流回热泵装置4的乏汽进口 45。

具体的，通风机63设有通风冷却进口631和通风冷却出口632，通风冷却进口631用于冷却水流入，通风冷却出口632用于完成冷却的冷却水流出；且通风冷却进口631通过第一冷却支管6311与第二冷却总管431连通，第一冷却支管6311位于放水口512和冷却水进口43之间，便于由放水口512引出冷却塔51内的冷却水对通风机63进行冷却；通风冷却出口632通过第二冷却支管6321与第一冷却总管441连通，第二冷却支管6321位于冷却水出口44和冷却水泵52之间，便于通风机63内的冷却水流通，使得冷却水可在冷却水泵52的增压作用下快速循环。

具体的，低温烟气热交换器3还设有第二进水口33和第二出水口34，第二进水口33用于收集完成冷却工作后的冷却水，且第二进水口33通过第一余热管331与第一冷却总管441可通断连接，第一余热管331位于冷却水泵52和集水口511之间，一方面便于收集流经第一冷却总管441的冷却水，另一方面，可通过冷却水泵52的循环增压效果调节第一余热管331内冷却水的流速；第二出水口34与用户侧9连通，用于提供经热处理后的生活用水。

此外，且在第一余热管331上还设有余热控制阀3311，用于控制由第一冷却总管441流出的冷却水的流量；余热控制阀3311与冷却水泵52通讯连接，使得冷却水泵52可基于余热控制阀3311的启闭情况控制运转功率，降低了系统运行能耗；因此，在本实施例中，所采用的冷却水泵52为受信号控制的自动变频冷却水泵52。

综上，热泵装置4、通风机63与淬火装置7共用一套冷却机构5，极大的降低了建设成本和维护成本。

具体的，利用气氛炉余热供应动能和热能的系统，还包括低温烟气热交换器3，低温烟气热交换器3用于将热量传递到冷流体；其中，烟气热交换器2包括第一侧进口21和第一侧出口22；且低温烟气热交换器3包括第二侧进口31和第二侧出口32；进一步的，轴承气氛炉烟气管道1与第一侧进口21连通，用于将轴承气氛炉烟气管道1在进行热处理产生的热量进行余热回收进行二次利用；第一侧出口22与第二侧进口31连通，用于对烟气热交换器2中回收的余热再次回收进行三次利用；第二侧出口32与外部连通，用于将利用完的废气排放。

具体的，利用气氛炉余热供应动能和热能的系统还包括储水箱8，储水箱8设有供热进水口81和供热出水口82；同时，低温烟气热交换器3还设有第二出水口34，第二出水口34通过第二余热管341与供热进水口81连通，用于存储经低温烟气热交换器3处理后的冷却水；供热出水口82通过供热水管与用户侧9连通，用于向用户侧9提供热水或供暖；且充分利用冷却水余热供应生活热水，进一步提升系统经济效益。

此外，为增强保温效果，在本实施例中所选用的储水箱8为保温热水箱。

具体的，储水箱8内还设有控制器83，控制器83与余热控制阀3311通讯连接，余热控制阀3311可根据控制器83的控制信号控制所述第一余热管 331中冷却水的流量；优选地，在本实施例中，所采用的余热控制阀3311为可接收控制信号的自动调节流量阀；通过控制器83配合余热控制阀3311使得整个系统运行能够实现自动化，提升了便利性和可靠性。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统，其特征在于，包括：轴承气氛炉烟气管道、烟气热交换器、热泵装置、驱动机构及冷却机构；

所述轴承气氛炉烟气管道与所述烟气热交换器的烟气进口连通；

所述热泵装置与所述烟气热交换器连通，并进行热交换；

所述热泵装置与所述驱动机构连通，并为所述驱动机构提供驱动蒸汽；

所述冷却机构分别与所述热泵装置连通，且形成冷却水循环流通回路。

2.根据权利要求1所述的一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统，其特征在于，

所述烟气热交换器包括第一出水口和第一进水口，

所述热泵装置包括热源进口和热源出口，

所述热源进口与所述第一出水口通过高温水管连通，所述热源出口与所述第一进水口通过低温水管连通；

所述热泵装置为第二类吸收式热泵。

3.根据权利要求1所述的一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统，其特征在于，

所述热泵装置还包括冷却水进口和冷却水出口，

所述冷却机构包括冷却塔，所述冷却塔设有集水口和放水口，

所述冷却水出口与所述集水口通过第一冷却总管连通，所述放水口与所述冷却水进口通过第二冷却总管连通。

4.根据权利要求3所述的一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统，其特征在于，所述冷却机构还包括冷却水泵，

所述冷却水泵连接在所述第一冷却总管上，且位于所述冷却水出口与所述集水口之间。

5.根据权利要求4所述的一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统，其特征在于，

所述热泵装置还设有乏汽进口和蒸汽出口，

所述驱动机构包括汽轮机、传动件及通风机，

所述汽轮机通过所述传动件与所述通风机联动；

所述汽轮机包括蒸汽进口和乏汽出口，

所述乏汽出口通过乏汽管与所述乏汽进口连通，所述蒸汽出口通过蒸汽管与所述蒸汽进口连通；

所述通风机设有通风冷却进口和通风冷却出口，

所述通风冷却进口通过第一冷却支管与所述第二冷却总管连通，且所述第一冷却支管位于所述放水口与所述冷却水进口之间；

所述通风冷却出口通过第二冷却支管与所述第一冷却总管连通，且所述第二冷却支管位于所述冷却水出口与所述冷却水泵之间。

6.根据权利要求4所述的一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统，其特征在于，还包括淬火装置，

所述淬火装置包括淬火进口和淬火出口，

所述淬火进口通过第三冷却支管与所述第二冷却总管连通，且所述第三冷却支管位于所述放水口与所述冷却水进口之间；

所述淬火出口通过第四冷却支管与所述第一冷却总管连通，且所述第四冷却支管位于所述冷却水出口与所述冷却水泵之间。

7.根据权利要求4所述的一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统，其特征在于，还包括低温烟气热交换器，

所述烟气热交换器包括第一侧进口和第一侧出口，所述轴承气氛炉烟气管道与所述第一侧进口连通；

所述低温烟气热交换器包括第二侧进口和第二侧出口，

所述第一侧出口与所述第二侧进口连通，用于低温余热交换；

所述第二侧出口与外部连通，用于废气排放。

8.根据权利要求7所述的一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统，其特征在于，所述第一冷却总管连接有第一余热管，

所述低温烟气热交换器设有第二进水口和第二出水口，

所述第二进水口通过第一余热管与所述第一冷却总管可通断连接，所述第一余热管位于所述冷却水泵与所述集水口之间；

所述第二出水口与用户侧连通，用于提供生活用水。

9.根据权利要求8所述的一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统，其特征在于，所述第一余热管上还设有余热控制阀，

所述余热控制阀与所述冷却水泵通讯连接，所述冷却水泵基于所述余热控制阀的启闭状态控制运转功率。

10.根据权利要求9所述的一种利用气氛炉余热供应动能和热能的系统，其特征在于，

还包括储水箱，所述储水箱设有供热进水口和供热出水口，

所述供热进水口通过第二余热管与所述第二出水口连通，所述供热出水口通过供热水管与用户侧连通；

所述储水箱内还设有控制器，

所述控制器与所述余热控制阀通讯连接，所述余热控制阀根据所述控制器的控制信号控制所述第一余热管中冷却水的流量。

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