工業(yè)低品位余熱能源供應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于節(jié)能環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種工業(yè)低品位余熱能源供應(yīng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要消耗大量的能源，并在生產(chǎn)工藝流程中產(chǎn)生大量的余熱。隨著我國(guó)工業(yè)節(jié)能工作的不斷推進(jìn)，中高品味的工業(yè)余熱目前已經(jīng)得到了較為有效的利用，但諸如100°C以下的液體、400°C以下的煙氣等工業(yè)低品位余熱，仍廣泛且大量存在于鋼鐵、有色金屬、建材、石化、化工和電力等高能耗行業(yè)中。這部分余熱因其能源品位低，傳統(tǒng)的利用方式無(wú)法滿足要求，通常未被充分利用，造成了大量的能源浪費(fèi)，且加劇了環(huán)境污染。
[0003]城鎮(zhèn)居民生活和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中存在著大量的采暖、用電和生活用水等用能需求。這些生產(chǎn)和生活用能主要來(lái)自化石能源，造成了嚴(yán)重的大氣污染。尤其是煤炭的大量使用，是北方地區(qū)采暖期霧霾天氣的主要成因之一。因此，在能源消費(fèi)量較大的地區(qū)，若采取有效的方式，將城鎮(zhèn)周邊的工業(yè)企業(yè)所產(chǎn)生的低品位余熱回收利用起來(lái)，替代化石能源，滿足城鎮(zhèn)居民及工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)生活的用能需求，必將有力推動(dòng)我國(guó)節(jié)能減排和大氣污染防治工作。
[0004]近幾年來(lái)，隨著節(jié)能技術(shù)的不斷進(jìn)步，一些低品位余熱回收利用方法和裝置開(kāi)始出現(xiàn)。其中:利用低品位余熱供暖開(kāi)始有了一些小范圍的工程應(yīng)用嘗試;采用有機(jī)朗肯循環(huán)的低品位余熱發(fā)電系統(tǒng)初步進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段;通過(guò)熱栗提升余熱品味再加以利用的系統(tǒng)也被提出。然而，這些方法和裝置的應(yīng)用存在諸多限制，比如:若僅用來(lái)供暖，會(huì)導(dǎo)致余熱在非采暖期內(nèi)無(wú)法使用;若僅用于發(fā)電，能源利用效率不高;而通過(guò)新增熱栗來(lái)提升余熱品味，不僅需要消耗一部分高品位的電能，而且還提高了系統(tǒng)的投資建設(shè)成本。
[0005]可見(jiàn)，目前尚缺少一種能對(duì)工業(yè)低品位余熱在全年里都能實(shí)現(xiàn)高效化和規(guī)?；厥绽玫姆椒把b置系統(tǒng)，滿足城鎮(zhèn)居民和工業(yè)企業(yè)的采暖、用電和生活熱水等多種用能需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種工業(yè)低品位余熱能源供應(yīng)系統(tǒng)，在余熱利用端輸出熱、電和生活熱水，滿足城鎮(zhèn)居民和工業(yè)企業(yè)的采暖、用電和生活熱水等多種用能需求，在全年里實(shí)現(xiàn)余熱的高效化和規(guī)?；C合利用。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
工業(yè)低品位余熱能源供應(yīng)系統(tǒng)，包括余熱采集子系統(tǒng)、能源站子系統(tǒng)、供熱子系統(tǒng)、有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)和生活熱水供應(yīng)子系統(tǒng)；
所述的余熱采集子系統(tǒng)由余熱采集循環(huán)栗、余熱換熱器及連接管路和控制閥依次連接而成；
所述的能源站子系統(tǒng)由蓄熱器、供能循環(huán)栗、回水箱及連接管路和控制閥組成；
所述的供熱子系統(tǒng)主要由供熱首站換熱器、供熱循環(huán)栗及供熱管路和控制閥組成，連接至城鎮(zhèn)集中供熱管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)集中供熱；
所述的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)由有機(jī)工質(zhì)循環(huán)栗、預(yù)熱器、蒸發(fā)器、螺桿膨脹機(jī)、冷凝器、儲(chǔ)液罐及管路和控制閥依次連接形成循環(huán)回路，并由所述螺桿膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)供電；
所述的生活熱水供應(yīng)子系統(tǒng)主要由生活熱水供水栗經(jīng)相應(yīng)的管路和控制閥輸送至用戶，實(shí)現(xiàn)生活熱水供應(yīng)。
[0008]所述的余熱米集子系統(tǒng)、供熱子系統(tǒng)、有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)和生活熱水供應(yīng)子系統(tǒng)的末端均分別與所述的能源站子系統(tǒng)的蓄熱器和回水箱相連，以維持系統(tǒng)的質(zhì)量和能量平衡;所述的生活熱水供應(yīng)子系統(tǒng)與所述的能源站子系統(tǒng)的蓄熱器相接。
[0009]所述的低品位余熱是指60?100°C的液體和200?400°C的煙氣等工業(yè)余熱。
[0010]所述的余熱采集子系統(tǒng)，能源站子系統(tǒng)、供熱子系統(tǒng)和生活熱水供應(yīng)子系統(tǒng)的換熱工質(zhì)為水，所述有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)的工質(zhì)為低沸點(diǎn)的有機(jī)工質(zhì)。
[0011 ]所述的控制閥均為電磁式的，并裝有射頻控制裝置。
[0012]所述的余熱采集循環(huán)栗、供能循環(huán)栗、供熱一次網(wǎng)循環(huán)栗、有機(jī)工質(zhì)循環(huán)栗和生活熱水供水栗均設(shè)有變頻設(shè)施，并裝有射頻控制裝置。
[0013]所述的余熱采集子系統(tǒng)中:余熱換熱器外接低品位余熱，根據(jù)熱源形式的不同，換熱器類型相應(yīng)的是水-水換熱器或氣-水換熱器中的一種。
[0014]所述的能源站子系統(tǒng)中:蓄熱器將所述余熱采集子系統(tǒng)所采集的熱能蓄集起來(lái)，并通過(guò)供能循環(huán)栗實(shí)現(xiàn)平滑輸出；通過(guò)控制相關(guān)閥門，蓄熱器中所蓄積的熱水能根據(jù)需求通過(guò)供能循環(huán)栗部分或全部栗送至所述的供熱子系統(tǒng)的供熱首站換熱器中，或至所述有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)的蒸發(fā)器和預(yù)熱器中進(jìn)行換熱，同時(shí)，還能進(jìn)一步地通過(guò)生活熱水供水栗栗送至所述的生活熱水供應(yīng)子系統(tǒng)中；從蓄熱器出來(lái)的熱水經(jīng)供能循環(huán)栗輸送，完成換熱后，部分通過(guò)回水箱，其余部分直接通過(guò)逆止閥，經(jīng)由所述余熱采集子系統(tǒng)中的余熱采集循環(huán)栗，最終全部回到所述的余熱采集子系統(tǒng)中；回水箱具有補(bǔ)水和蓄水供能，以維持取換熱循環(huán)的質(zhì)量平衡;蓄熱器和回水箱中均設(shè)有傳感系統(tǒng)，包括溫度、壓力和水位傳感器。
[0015]所述的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)中:預(yù)熱器和蒸發(fā)器均為管殼式有機(jī)工質(zhì)-水換熱器，有機(jī)工質(zhì)在其中與熱水換熱后，變成高壓的氣體工質(zhì)，驅(qū)動(dòng)螺桿膨脹機(jī)做功，從而推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；經(jīng)過(guò)膨脹之后的氣體工質(zhì)，在冷凝器中經(jīng)外接冷卻水冷凝成液態(tài)進(jìn)入到儲(chǔ)液罐，再通過(guò)工質(zhì)栗回到預(yù)熱器和蒸發(fā)器中，完成整個(gè)有機(jī)朗肯循環(huán)并發(fā)電并網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)供電。
[0016]所述的供熱子系統(tǒng)中:供熱首站換熱器為液-液式換熱器，供熱回水在其中換熱后，由供熱循環(huán)栗經(jīng)一次管網(wǎng)輸送至城鎮(zhèn)集中供熱管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)供熱。
[0017]所述的生活熱水供應(yīng)子系統(tǒng)中:生活熱水經(jīng)由生活熱水供水栗從所述能源站子系統(tǒng)中的蓄熱器輸送至用戶，實(shí)現(xiàn)生活熱水供應(yīng)。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
1.能對(duì)工業(yè)低品位余熱在全年里都能實(shí)現(xiàn)高效化和規(guī)?；厥绽?，替代化石能源，促進(jìn)節(jié)能減排和大氣污染防治；
2.滿足城鎮(zhèn)居民和工業(yè)企業(yè)的采暖、用電和生活熱水等多種用能需求。
[0019]
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理示意圖。
[0021 ]其中:余熱采集循環(huán)栗1;余熱換熱器2;蓄熱器3;供能循環(huán)栗4;供熱首站換熱器5;回水箱6;蒸發(fā)器7;預(yù)熱器8;供熱循環(huán)栗9;有機(jī)工質(zhì)循環(huán)栗10;螺桿膨脹機(jī)11;發(fā)電機(jī)12;冷凝器13;儲(chǔ)液罐14;蓄熱器傳感系統(tǒng)(包括溫度、壓力、水位)15;回水箱傳感系統(tǒng)(包括溫度、壓力、水位)16;生活熱水供水栗17;控制閥1801?1814。
[0022]
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步地說(shuō)明。
[0024]實(shí)施例1:如圖1所示，工業(yè)低品位余熱能源供應(yīng)系統(tǒng)，包括余熱采集子系統(tǒng)、能源站子系統(tǒng)、供熱子系統(tǒng)、有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)和生活熱水供應(yīng)子系統(tǒng)。
[0025]余熱采集子系統(tǒng)由余熱采集循環(huán)栗1、余熱換熱器2、及連接管路和控制閥1801、1810、1814組成;能源站子系統(tǒng)由蓄熱器3、供能循環(huán)栗4、回水箱6及連接管路和控制閥1802?1809組成;供熱子系統(tǒng)由供熱首站換熱器5、供熱循環(huán)栗9及供熱管路和控制閥1811組成；有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)由有機(jī)工質(zhì)循環(huán)栗10、預(yù)熱器8、蒸發(fā)器7、螺桿膨脹機(jī)11、冷凝器13、儲(chǔ)液罐14、發(fā)電機(jī)12及連接管路和控制閥1813組成;生活熱水供應(yīng)子系統(tǒng)由生活熱水供水栗17及連接管路和控制閥1812組成。
[0026 ]余熱米集子系統(tǒng)、供熱子系統(tǒng)、有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)和生活熱水供應(yīng)子系統(tǒng)的末端均分別與能源站子系統(tǒng)的蓄熱器3和回水箱6相連，以維持系統(tǒng)的質(zhì)量和能量平衡；生活熱水供應(yīng)子系統(tǒng)與能源站子系統(tǒng)的蓄熱器3相接。
[0027]在余熱采集子系統(tǒng)中，低溫?fù)Q熱器2外接85°C左右的熱水余熱，控制余熱采集循環(huán)栗1的循環(huán)水流量，使進(jìn)入能源站子系統(tǒng)中的蓄熱