一種工藝冷卻水餘熱回收系統的製作方法

2023-05-17 11:35:36 1

專利名稱：一種工藝冷卻水餘熱回收系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工藝冷卻水餘熱回收系統，尤其涉及一種可以有效提高生產工藝冷卻水餘熱品位的回收系統。
背景技術：
目前，工業爐窯排放的250°C以上的煙氣所攜帶的中高品位餘熱，大部分實現了餘熱回收利用，或用於餘熱發電、或用於生產蒸汽、或用於提供高溫熱水等，為相關行業節約了大量能源、創造了巨大經濟效益、為節能減排工作做出了重要貢獻。但是，對於低品位餘熱的有效利用技術還很不成熟，化工、冶金、電力、建材等行業產生的大量25°C 60°C的工藝冷卻水，由於能源品位低、回收利用難，這些冷卻水的餘熱遠沒有得到充分利用，絕大部分是通過冷水塔或空氣冷卻器排放到大氣中，不僅造成能源浪費，空氣冷卻器和冷水塔的運行還耗電、耗水，產生環境熱汙染。 為解決工藝冷卻水造成的能源浪費、耗電、耗水和環境熱汙染問題，相關工程技術人員就如何有效利用低品位冷卻水的餘熱做了大量工作，主要是利用冷卻水的餘進行冬季供暖或直接利用冷卻水的餘熱供暖、或採用熱泵技術將冷卻水的溫度提升後供暖，在供暖期，對局部地區的冷卻水的餘熱進行了回收利用。金昌鐵業(集團)有限責任公司利用球團豎爐冷卻水餘熱採暖，停用了一臺2t/h採暖鍋爐，取得了顯著的節能效果(劉宏雄，應用球團豎爐冷卻水餘熱採暖的實踐，節能，2008年第5期)。蘇保青完成了「用熱泵回收電廠冷凝熱集中供熱技術研究」(山西能源與節能，2007年第3期，18 19頁)，利用高溫水源熱泵(工質為134 a，熱泵冷水進水溫度35 40°C，熱泵熱水回水溫度不低於55 60°C，熱泵熱水出水溫度75 80°C，熱泵機組的能效係數不低於4. 5)，回收電廠冷卻水的低品位餘熱作為生活小區冬季集中供熱的熱源，節能減排效果顯著，冷卻水向環境排放的廢熱得到大幅度削減；發明專利「一種熱電廠餘熱回收及熱水梯級加熱供熱方法」(申請號200910090917. 4)公開了 利用熱泵技術，從發電廠的冷卻水吸熱，通過一級或多級加熱，將水溫提升到中溫(60 80°C )或高溫(110°C )後輸送到市區集中供熱換熱站，在冬季為市區集中供熱；實用新型專利「熱電廠冷卻水餘熱回收節能供熱系統」(授權公告號CN 202008182U)公開了 利用熱泵技術提升電廠冷卻水的溫度，作為小區冬季集中供熱的熱源。大部分冷卻水的溫度在60°C以下，熱能品位太低不能直接利用。採用熱泵技術提高冷卻水溫度後，能源品位得到提高，在冬季供暖期得到了部分推廣應用，但是熱泵技術提升冷卻水溫度需要消耗優質電能，在電力供應緊張和電價較高的地區，利用熱泵技術提升冷卻水溫度在冬季供暖並不經濟。此外，採用熱泵技術提升冷卻水的溫度，最大經濟提升溫度一般為85°C，這一溫度範圍的熱水用戶非常有限。基於技術現狀，我國冷卻水餘熱回收的案例大多集中在我國北半部，且只能在採暖期進行回收利用。而在非採暖期，以及我國南半部，冷卻水的大量餘熱根本沒有得到有效利用，絕大部分通過冷水塔或空氣冷卻器排放到大氣中，不僅造成能源浪費，還耗電、耗水，產生環境熱汙染問題。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種能夠有效地將冷卻水低品位的餘熱轉換成高品位的能源後進行高效綜合利用的生產工藝冷卻水餘熱回收系統。為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是包括主生產線以及安裝在主生產線內的冷卻水管，所述的冷卻水管 的入口與冷水池相連通，出口與熱水池相連通，熱水池通過高溫供水母管與低溫換熱器的入口相連，低溫換熱器的出口經低溫回水母管與冷水池相連，所述的低溫換熱器還通過管路與熱源水池相連通，經低溫換熱器加熱的熱源水經過熱源水管路與高溫換熱器相連，高溫換熱器的出口連接熱用戶，所述的主生產線的煙道上還安裝有餘熱鍋爐，餘熱鍋爐的入口與凝結水箱相連通，出口經蒸汽管直接與高溫換熱器相連、或通過汽輪機與高溫換熱器相連通，蒸汽在高溫換熱器內放熱後的冷凝水通過管路與凝結水箱相連。所述的高溫供水母管與低溫回水母管之間還設置有帶有冷水器閥的冷水器。所述的低溫換熱器與熱源水池相連通的管路還依次設置有熱源水閥和熱源水泵。[0011 ] 所述的冷水池與冷卻水管之間的管路上還安裝有冷水泵和冷水閥門。所述的熱水池與高溫供水母管之間安裝有熱水池出口閥門及熱水泵。所述的高溫供水母管與低溫換熱器之間還安裝有換熱器閥門。所述的凝結水箱與餘熱鍋爐相連通的管路上安裝有餘熱鍋爐給水泵及餘熱鍋爐給水閥門。所述的餘熱鍋爐上還安裝有引風機。所述的餘熱鍋爐與高溫換熱器相連通的蒸汽管上安裝有蒸汽旁路閥。所述的餘熱鍋爐與高溫換熱器之間還安裝有汽輪機，汽輪機與發電機連接，所述的汽輪機還通過主蒸汽閥與高溫換熱器相連。本實用新型利用主生產線的餘熱發電系統提供高溫蒸汽作為熱源，將低品位的冷卻水餘熱轉變成高品位的熱能，以實現工藝冷卻水餘熱的有效利用。即通過低溫換熱器、高溫換熱器和主生產線的餘熱發電系統提供的高溫蒸汽，將冷卻水低品位的餘熱進行提升，最終轉換成滿足熱用戶要求的高品位熱能，大幅度提高冷卻水餘熱利用的應用領域，冷卻水的餘熱利用率可接近100%，徹底解決傳統技術導致的冷卻水餘熱僅用於冬季供暖、非供暖期能源浪費的問題，徹底解決了冷卻水系統的冷水塔和空氣冷卻器的耗電、耗水和環境熱汙染問題。

圖I為本實用新型的整體結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步詳細說明。參見圖1，本實用新型包括主生產線22以及安裝在主生產線22內的冷卻水管23，所述的冷卻水管23的入口與冷水池8相連通，出口與熱水池24相連通，冷水池8與冷卻水管23之間的管路上還安裝有冷水泵9和冷水閥門，熱水池24通過高溫供水母管26與帶有換熱器閥27的低溫換熱器I的入口相連，且在熱水池24與高溫供水母管26之間安裝有熱水池出口閥門及熱水泵25，低溫換熱器I的出口經低溫回水母管5與冷水池8相連，高溫供水母管26與低溫回水母管5之間還設置有帶有冷水器閥7的冷水器6。所述的低溫換熱器I還通過管路及安裝在管路上的熱源水閥2和熱源水泵3與熱源水池4相連通，經低溫換熱器I加熱的熱源水經過熱源水管路與高溫換熱器20相連，高溫換熱器的出口連接熱用戶19，所述的主生產線22的煙道11上還安裝有帶有引風機14的餘熱鍋爐12，餘熱鍋爐12的入口與凝結水 箱21相連通，且在其相連的管路設置有給水泵10及餘熱鍋爐給水閥門，餘熱鍋爐12的出口或經蒸汽管16直接與高溫換熱器20相連、或經汽輪機17與高溫換熱器20相連，且在蒸汽管16上還分別安裝有蒸汽旁路閥13和主蒸汽閥15，經高溫換熱器20換熱後的冷凝水通過管路與凝結水箱21相連；所述的汽輪機17和發電機18相連。本實用新型的工作過程如下冷水泵9將冷水池8內54°C左右的冷卻水輸送到冷卻水管23，冷卻水管23內流動的冷卻水對主生產線22的相關設備冷卻降溫、避免過熱失效，同時冷卻水吸升溫到60°C左右後離開主生產線22，進入熱水池24。熱水池24內60°C左右的冷卻水經熱水泵25輸送至高溫供水母管26後，分成兩路一路冷卻水進入低溫換熱器1，向溫度較低的熱源水放熱後溫度降低到54°C左右後進入低溫回水母管5 ;另一路冷卻水進入冷水器6，直接向環境放熱、溫度降低到54°C左右後進入低溫回水母管5。低溫回水母管5內54°C左右的冷卻水最終返回冷水池8。在供熱側，熱源水池4內25 °C左右的低溫熱源水被熱源水泵3輸送至低溫加熱器1，從溫度為60°C左右的高溫冷卻水吸熱後溫度升高到55°C以上，隨後進入高溫加熱器20，被來自汽輪機17或餘熱鍋爐12的高溫蒸汽加熱到90— 150°C，或更高，溫度滿足要求後向熱用戶19供熱。在高溫換熱器20的汽水側，主生產線22排放的200— 550°C左右的高溫煙氣經煙道11進入餘熱鍋爐12，放熱後溫度降低到150°C以下，經引風機14排向大氣。凝結水箱21內溫度低於100°C的凝結水由余熱鍋爐給水泵10送入餘熱鍋爐12，與高溫煙氣換熱後，轉變成溫度為180—450°C左右的高溫蒸汽，離開餘熱鍋爐12的高溫蒸汽分成兩路一路進入汽輪機17推動發電機18發電，蒸汽溫度降低到300°C以下後經蒸汽管16進入高溫換熱器20，放熱後轉變成溫度低於100°C的凝結水後返回凝結水箱21 ;另一路蒸汽離開餘熱鍋爐12後經不經過汽輪機17，而是直接經蒸汽管16進入高溫換熱器20，放熱後轉變成10(TC以下的凝結水，隨後返回凝結水箱21。在熱源水池4和低溫換熱器I之間的連接管道上設置熱源水泵3和熱源水閥2。熱源水泵3提供熱源水流經低溫換熱器I、高溫換熱器20以及整個管道最終達到熱用戶19所需要的動力。熱源水閥2用於調整流經低溫換熱器I和高溫換熱器20，最終供給熱用戶19的熱源水量的大小。在高溫供水母管26與低溫換熱器I和冷水器6的連接管道上分別設置了換熱器閥27和冷水器閥7，分別用於調節或關閉進入低溫換熱器I或冷水器6的冷卻水量。在餘熱鍋爐12、汽輪機17與高溫換熱器20的連接蒸汽管道上，分別設置蒸汽旁路閥13和主蒸汽閥15，分別用於調整、關斷餘熱鍋爐12、汽輪機17向高溫換熱器20提供的高溫蒸汽。本實用新型的技術效果有I、通過低溫換熱器，高溫冷卻水的低品位餘熱傳遞給熱源水；通過高溫換熱器，餘熱發電系統的高溫蒸汽將熱量傳遞給吸收了冷卻水低品位餘熱的熱源水，使熱源水的溫度大幅度提升，滿足熱用戶的溫度及高品位能源的要求。利用主生產線的煙氣餘熱發電系統提供的高溫蒸汽，可以大幅度提升工藝冷卻水的餘熱品位，可以輕易地將熱源水的溫度提升到90— 150°C、或更高，遠高於傳統熱泵提供的85°C經濟水溫的熱源水，熱能品位得到大幅度提升後，冷卻水的餘熱利用範圍大幅度拓寬，餘熱利用率最高可以接近100%，節能減排效果顯著。2、低溫換熱器與冷水器並列布置，流經低溫換熱器和冷水器的冷卻水量可以通過
調節閥進行靈活調節，既保證避免通過冷水器的冷卻水流量過大導致的能源浪費和環境熱汙染問題，又有效保證熱用戶的熱需求降低時，有足夠的冷卻水通過冷水器散熱，滿足主生產線的冷卻要求。3、高溫換熱器的蒸汽熱源包括餘熱鍋爐提供的蒸汽和汽輪機提供的蒸汽。當汽輪機向高溫換熱器提供的蒸汽對熱源水加熱後，熱源水的溫升滿足熱用戶的要求時，將餘熱鍋爐生產的蒸汽全部引入汽輪機發電，保證高品位的熱能用於發電，蒸汽的部分能源轉變成電能後，利用蒸汽低品位的熱能供熱，實現能源的高效梯級利用。當汽輪機為高溫換熱器提供的蒸汽能量不足以將熱源水的溫度提升至熱用戶要求的溫度時，利用餘熱鍋爐出口的高品位蒸汽直接加熱高溫換熱器的熱源水，以優先滿足熱用戶的供熱要求。本實用新型的效果為主生產線冷卻水通過低溫換熱器將低品位的餘熱傳遞給低溫熱源水；主生產線排放的高溫煙氣餘熱回收，高品位的餘熱發電，低品位的餘熱進一步提高熱源水的溫度，以滿足熱用戶的供熱要求。本實用新型將冷卻水的餘熱品位大幅度提高，應用範圍大幅度拓寬，既可以滿足供暖期的供熱，還可以滿足特定用戶生產工藝對高溫水的要求，冷卻水的餘熱資源幾乎可以實現100%利用。不僅提高了能源利用率，還避免了冷水塔、空氣冷卻器的耗水、耗電，也消除了大量冷卻水餘熱直接向大氣排放導致的環境熱汙染。綜上所述，本實用新型通過設置低溫換熱器1，高位換熱器20，以及餘熱鍋爐12和汽輪機17，發電機18等，可以將很難直接利用的低品位工藝冷卻水的餘熱轉變成高品位的熱能，以滿足熱用戶19對高品位熱能的要求，在低品位餘熱向高品位熱能提質的過程中，與傳統熱泵技術不同，不需要優質的電能，而是利用主生產線22排放的高溫煙氣的廢熱。此外，本實用新型還可以將熱源水的溫度提升至90— 150°C，或更高，遠高出了傳統熱泵技術提高到經濟溫度85°C的限制，大幅度拓寬了冷卻水餘熱資源的使用範圍，完全突破了採用傳統技術提供的冷卻水餘熱資源僅僅用於冬季供暖的限制，冷卻水的回收利用時間可以延長至一年四季，餘熱資源利用率可以接近100%利用。本實用新型正常運行時，冷水器6不需要投運，徹底解決了冷水器6運行耗電、耗水和環境熱汙染問題。因此，相對於冷卻水餘熱單純用於冬季供暖、以及熱泵技術，本實用新型節能減排優勢顯著。由技術常識可知，本實用新型可以通過其它的不脫離其精神實質或必要特徵的實施方案來實現。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，並不是僅有的。所有在本實用新型範圍內或在等同於本實用新型的範圍內的改變均被本實用新型包含ο
權利要求1.一種生產工藝冷卻水餘熱回收系統，其特徵在於包括主生產線(22)以及安裝在主生產線(22)內的冷卻水管(23)，所述的冷卻水管(23)的入口與冷水池(8)相連通，出口與熱水池(24)相連通，熱水池(24)通過高溫供水母管(26 )與低溫換熱器(I)的入口相連，低溫換熱器(I)的出口經低溫回水母管(5 )與冷水池(8 )相連，所述的低溫換熱器(I)還通過管路與熱源水池(4)相連通，經低溫換熱器(I)加熱的熱源水經過熱源水管路與高溫換熱器(20)相連，高溫換熱器(20)的出口連接熱用戶(19)，所述的主生產線(22)的煙道(11)上還安裝有餘熱鍋爐(12)，餘熱鍋爐(12)的入口與凝結水箱(21)相連通，出口經蒸汽管(16)直接與高溫換熱器(20)相連、或通過汽輪機與高溫換熱器相連通，蒸汽在高溫換熱器(20)內放熱後的冷凝水通過管路與凝結水箱(21)相連。
2.根據權利要求I所述的生產工藝冷卻水餘熱回收系統，其特徵在於所述的高溫供水母管(26)與低溫回水母管(5)之間還設置有帶有冷水器閥(7)的冷水器(6)。
3.根據權利要求I所述的生產工藝冷卻水餘熱回收系統，其特徵在於所述的低溫換熱器(I)與熱源水池(4 )相連通的管路還依次設置有熱源水閥(2 )和熱源水泵(3 )。
4.根據權利要求I所述的生產工藝冷卻水餘熱回收系統，其特徵在於所述的冷水池(8)與冷卻水管(23)之間的管路上還安裝有冷水泵(9)和冷水閥門。
5.根據權利要求I所述的生產工藝冷卻水餘熱回收系統，其特徵在於所述的熱水池(24 )與高溫供水母管(26 )之間安裝有熱水池出口閥門及熱水泵(25 )。
6.根據權利要求I所述的生產工藝冷卻水餘熱回收系統，其特徵在於所述的高溫供水母管(26 )與低溫換熱器(I)之間還安裝有換熱器閥門(27 )。
7.根據權利要求I所述的生產工藝冷卻水餘熱回收系統，其特徵在於所述的凝結水箱(21)與餘熱鍋爐(12)相連通的管路上安裝有餘熱鍋爐給水泵(10)及餘熱鍋爐給水閥門。
8.根據權利要求I所述的生產工藝冷卻水餘熱回收系統，其特徵在於所述的餘熱鍋爐(12)上還安裝有引風機(14)。
9.根據權利要求I所述的生產工藝冷卻水餘熱回收系統，其特徵在於所述的餘熱鍋爐(12)與高溫換熱器(20)相連通的蒸汽管(16)上安裝有蒸汽旁路閥(13)。
10.根據權利要求9所述的生產工藝冷卻水餘熱回收系統，其特徵在於所述的餘熱鍋爐(12)與高溫換熱器(20)之間還安裝有汽輪機(17)，汽輪機(17)與發電機(18)連接，所述的汽輪機(17 )還通過主蒸汽閥(15 )與高溫換熱器(20 )相連。
專利摘要一種生產工藝冷卻水餘熱回收系統，包括安裝在主生產線內的冷卻水管，冷卻水管的入口、出水分別與冷水池、熱水池相連通，熱水池通過高溫供水母管與低溫換熱器相連，低溫換熱器的出口經低溫回水母管與冷水池相連，低溫換熱器還通過管路與熱源水池相連通，經低溫換熱器加熱的熱源水經過熱源水管路與高溫換熱器相連，高溫換熱器的出口連接熱用戶，主生產線的煙道上還安裝有餘熱鍋爐，餘熱鍋爐的汽水側其入口與凝結水箱相連通、其出口或高溫換熱器直接相連通、或通過汽輪機與高溫換熱器相連通。能夠有效地將冷卻水低品位的餘熱轉換成高品位的能源後進行高效綜合利用。
文檔編號F01K11/02GK202648227SQ20122026887
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月7日 優先權日2012年6月7日
發明者何秀錦 申請人:何秀錦