一種工業廢熱再利用裝置製造方法
2023-05-18 19:22:21 2
一種工業廢熱再利用裝置製造方法
【專利摘要】一種工業廢熱再利用裝置,汙水專用板式換熱器的一次側的進口通過汙水升壓泵房連通到工業廢熱取水點;二次側的出口通過熱源循環水泵連通到熱泵的蒸發器,從蒸發器出來後連通回二次側的進口;冷凝器的出口通過工藝管網連通到需加熱區的加熱設備,降溫後再通過熱水循環水泵連通回冷凝器的進口;熱源循環水泵和熱水循環水泵均與電控操作櫃電連接;汙水專用板式換熱器、熱源循環水泵、熱泵、熱水循環水泵和電控操作櫃均固定在撬體上。本發明完全達到了模塊化、標準化、規範化,安全性也大大提高;系統的驅動源可以單一的電力、天然氣等,也可以是天然氣等+太陽能的雙能源驅動源;具有更優秀的耐蝕能力、可靠性;更出色的傳熱效率並大大節省費用。
【專利說明】一種工業廢熱再利用裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及空調【技術領域】,尤其是涉及一種工業廢熱再利用裝置。
【背景技術】
[0002]在現有的空調行業中,空調主機和配套設備、工藝管路、電氣自動化等是分體的,需要將系統內的設備運到現場後,按設計要求在使用現場進行分散安裝,達不到模塊化、標準化、規範化的要求,同時分體情況下佔地面積較大、現場工程量較大、施工安全性較低,在運抵現場前達不到系統的模擬運行的要求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於設計一種新型的工業廢熱再利用裝置,解決上述問題。
[0004]為了實現上述目的,本發明採用的技術方案如下:
[0005]一種工業廢熱再利用裝置,包括汙水專用板式換熱器、熱源循環水泵、熱泵、動力源、熱水循環水泵、電控操作櫃和撬體;所述汙水專用板式換熱器的包括一次側和二次側,所述熱泵包括蒸發器和冷凝器;所述熱泵還與所述動力源相接;
[0006]所述汙水專用板式換熱器的所述一次側的進口通過汙水升壓泵房連通到工業廢熱取水點;所述二次側的出口通過所述熱源循環水泵連通到所述熱泵的蒸發器,從所述蒸發器出來後連通回所述二次側的進口;
[0007]所述冷凝器的出口通過工藝管網連通到需加熱區的加熱設備,降溫後再通過所述熱水循環水泵連通回所述冷凝器的進口;
[0008]所述熱源循環水泵和所述熱水循環水泵均與所述電控操作櫃電連接;
[0009]所述汙水專用板式換熱器、所述熱源循環水泵、所述熱泵、所述熱水循環水泵和所述電控操作櫃均固定在所述撬體上。
[0010]優選的,所述汙水專用板式換熱器為銅基材料板材的汙水專用板式換熱器。
[0011]優選的,所述銅基材料板材的表面鍍有鎳合金+鈀+特氟龍的複合材料。
[0012]優選的,所述撬體為角鋼、槽鋼、或工字鋼製成的底盤。
[0013]優選的,所述熱源循環水泵和所述熱水循環水泵均與所述電控操作櫃電連接,是指用電纜連接。
[0014]優選的,所述動力源為電源和/或天然氣源和/或太陽能集熱器。
[0015]工業廢熱再利用裝置,是將制熱設備、換熱設備、循環設備、工藝管線、電氣與自動控制系統等組裝在獨立撬體上的一個整體設備。撬裝是設備框架和設備整體組合的一種形式。是指一組設備固定在一個角鋼、槽鋼、或工字鋼製成的底盤上,同時,撬裝還包括已經將閥門、泵等設備安裝好了的一個整體式集合,與系統上其他設備連接時,無需再在中間安裝閥門、儀表等設備。只需用管線聯通即可。
[0016]對於熱泵及附屬設備來說,撬裝的形象表達是汙水專用板式換熱器一次側汙水系統和熱泵冷凝器熱水系統進出接管、熱泵進出口接管、水泵進出水接口、板式換熱器一次側和二次側進出口接管、公共底座、工藝管道、閥門、溫控、儀表、配電線路等設備處在同一大的底盤上。在上述配件的外面也可以根據需要,有一個類似於貨櫃的外殼,保護設備,夕卜殼內還可以設置其他的物品比如空調、辦公用品等等。
[0017]橇裝可以縮短設計周期和建設周期,提高設計效率,加快工程建設速度,本發明熱泵系統設備採用模塊化、標準化設計。熱泵系統設備橇裝化、標準化不僅能優化設計,還能實現提前預製、提前採購,生產廠家內完成模擬運行、達到縮短建設周期,現場吊裝方便、操作集中,佔地少。
[0018]本發明熱泵系統流程包括汙水系統、熱源水系統、熱水系統、補水系統、燃氣系統、配電系統、自動控制系統、安全檢測系統等流程,為提高設計效率,加快建設速度,適應本發明熱泵的特點,本發明熱泵系統的主要設備採取了橇裝方式。
[0019]1、橇裝化設備的技術特點
[0020](I)縮短設計周期
[0021]工藝專業根據汙水量和溫度、需熱量和溫度、天然氣參數等基礎數據選用適宜的熱泵機組、汙水專用板式換熱器、水泵、橇裝規格,編制技術規格書,對供貨範圍、技術要求、檢驗、運輸、和服務提出詳細條款,由成橇車間根據規格書負責橇內的整體設計和安裝,詳細設計過程中配管人員只需要進行橇外的安裝和與橇塊的接口的安裝,加快了設計進度。同樣,也縮短了儀表、供配電、給水、燃氣等輔助專業的設計周期。
[0022](2)廠內模擬運行
[0023]可根據合同中約定的汙水量和溫度、需熱量和溫度、天然氣參數等基礎數據,在生產廠家模擬平臺上完成設備的模擬運行,這樣設備在出廠前根據現場情況的模擬時如出現的運行參數與設計參數不符的問題,可以在生產廠內解決,避免將來在現場運行時出現問題無法解決的情況。
[0024](3)縮短施工周期
[0025]橇裝設備在出廠之前已配管安裝完畢,到現場後,施工單位不需要對橇內的管道等進行安裝,大大減少了施工單位的工程量。現場安裝方便、迅速,節省現場施工時間,消除施工周期緊張。
[0026](4)根據生產靈活調整拆裝位置
[0027]橇裝設備屬可移動式裝置,現場搬運吊裝方便,可以迅速的拆裝到其他工業廢熱取水點。特別是在需要調整裝置的位置時,短期或臨時使用完畢後又可移到另外的工業廢熱取水點使用。
[0028](5)布置緊湊節約佔地
[0029]橇裝化設備相對布置緊湊,操作集中,佔地少,特別是對於地形複雜,場地平整困難,且平整費用高的地方,橇裝化能減少佔地面積,快速安裝,減少投資,設備基礎及構築物布置集中,管道布置集中,有利於今後的檢測和維修。
[0030](6)各站場的安裝布置顯得整齊、統一
[0031]對於大型工程的安裝工作,不可能只由一兩個人來做,一般參與的設計人員都比較多。橇裝化設備的利用,讓大家各自負責的站場,只要平面布置相似,整個站場的配管安裝都會基本類似。這樣的站場布局不僅統一化,而且也便於將來管理者的操作。
[0032](7)更加節能[0033]緊湊的工藝管線,大大降低了沿程管阻,從而降低了循環水泵的運行費用,增加了設備和工藝管線附件的使用壽命。
[0034]2、熱泵知識介紹
[0035]「熱泵」這一術語是借鑑「水泵」 一詞得來。熱泵是將低溫位熱能「泵送」(交換傳遞)到高溫位以便提供利用的一種能量傳遞和溫度提升設備。熱泵根據驅動方式不同分為電力或天然氣(蒸汽)驅動。其中天然氣驅動的熱泵機組能效比為2.0左右,在增加少量耗電的情況下,利用石油及石化行業的零散天然氣作為動力,提取汙水中充足的低品位熱源,節約燃煤或燃油,減少能源消耗,減少煙塵和氮氧化物排放量,降低運行費用。
[0036]水源熱泵機組根據驅動源的不同分為吸收式水源熱泵和壓縮式水源熱泵,其中吸收式水源熱泵主要以蒸汽、天然氣或原油等為驅動源,壓縮式水源熱泵以電能等驅動。
[0037](I)熱泵原理
[0038]①吸收式水源熱泵原理
[0039]溴化鋰熱泵是以溴化鋰溶液為吸收劑,以水為製冷劑,利用水在高真空下蒸發吸熱達到吸收低溫熱源熱能的目的。
[0040]工作原理:較高溫度的廢熱在熱源循環水泵的作用下,進入熱泵的蒸發器中,將熱量傳遞給進入其中的冷媒水後,變成較低溫度的廢熱回到專用板式換熱中。
[0041]驅動源,如天然氣,在發生器中通過燃燒將放出的熱量傳遞給溴化鋰稀溶液,變成煙氣排出。
[0042]吸收器中的溴化鋰稀溶液在溶液泵的增壓下,經過溶液熱交換器進入熱泵的高溫發生器中,溴化鋰稀溶液在發生器中吸收驅動源放出的熱量後,其中的水變成水蒸汽進入冷凝器中,將熱量傳遞給系統熱水後變成水汽混合物,被收集在水槽中的水在冷媒泵的作用下,進入蒸發器中後滴淋在廢熱換熱管上經過閃蒸獲得了熱量變成水蒸汽,進入吸收吸器中。在發生器中因失去水而由稀溶液變成的溴化鋰濃溶液,通過溶液熱交換器放出熱量後進入吸收器中,與進入其中的水蒸汽相結合,再次變成了溴化鋰稀溶液。
[0043]較低溫度的系統熱水在熱水循環水泵的作用下首先進入吸收器中,吸收溴化鋰濃溶液與冷媒水結合時放出的熱量,完成熱水的第一次被加熱;然後再進入冷凝器中,吸收更高溫度的冷媒蒸汽在其中放出的熱量,完成熱水的第二次被加熱,變成較高溫度的系統熱水進入需熱區。
[0044]熱泵機組構成:再生器、冷凝器、蒸發器、吸收器、蒸發器、溶液泵、冷劑泵、溶液熱交換器、自動抽氣裝置、控制系統、計量檢測元件組成。
[0045]水源熱泵的輸出溫度取決於熱源水溫度的高低,一般來說,被加熱介質的最高溫度可以聞於熱源水出口溫度40 C以上。
[0046]②壓縮式水源熱泵原理
[0047]一臺壓縮式熱泵裝置,主要有蒸發器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥四部分組成,通過讓工質不斷完成蒸發(吸取環境中的熱量)_壓縮(溫度再升高)_冷凝(放出熱量)_節流-再蒸發的熱力循環過程,從而將環境裡的熱量轉移到水中。
[0048]熱泵機組通過三個能量變化階段進行工作。
[0049]第一階段:機組中的液態製冷劑在蒸發器中與低品位熱源進行熱交換,吸收熱量蒸發成氣體,實現製冷劑的蒸發提取低品位熱能階段。[0050]第二階段:蒸發吸收的氣體被吸入壓縮機進行壓縮,變成高溫、高壓的氣體推進冷凝器,實現熱量由低品位熱能向高品位人能的轉化階段。
[0051]第三階段:被推進冷凝器的高溫高壓的氣體與換熱介質進行熱交換釋放高品位熱能,並變成液態。實現了高品位熱能的輸出階段。
[0052]在整個能量轉換的過程中,製冷劑把從蒸發器內吸收來的低品位熱能與輸入的電能之和,一同轉化給換熱介質,達到了熱泵將低品位熱能轉化為高品位熱能的目的。
[0053]在利用低品位熱能的同時,只消耗了少部分電能,從而達到節能的目的。
[0054](2)熱泵運行達到的效果
[0055]吸收式水源熱泵機組能效比在1.8?2.3,以天然氣、蒸汽等為動力源,配合少量的電能消耗,提取汙水中的低品位熱能,可以大幅度減少燃料的消耗,特別是減少燃料油的消耗,降低運行成本。
[0056]壓縮式水源熱泵機組能效比在3.5?5.8左右,以電力為動力,提取汙水中的低品位熱能,替代現有的燃料,節能降耗,降低運行成本。
[0057]採用熱泵機組後,節省外排汙水處理過程中的汙水冷卻費用。可以節省加熱爐等制熱設備的更新改造費用。
[0058](3)熱泵技術推廣應用的條件
[0059]到目前為止,熱泵技術已經相當成熟,設備本身不會影響熱泵技術的大面積推廣,熱泵技術大面積推廣的關鍵在熱源方面和應用。具體要求有以下幾點:
[0060]①熱源穩定而且是可再生的,可循環利用;
[0061]熱源介質的低腐蝕性,對設備的損耗比較小;
[0062]對熱源的熱量提取不會導致原有生態平衡的傾斜和影響周圍的環境。
[0063]②加熱溫度一般只能滿足100°C以下的用熱需求。
[0064]③有充足的動力,根據熱泵機組的不同可選用電力或天然氣等。
[0065]針對不同的環境,可採用的熱源主要有:空氣源熱泵、土壤源熱泵、水源熱泵等。在熱電廠、化工企業、石油生產加工企業等有大量冷卻循環水、外排汙水和石油開採企業具有大量的回注水,溫度在30°C以上,其流量穩定,不結霜,也不會對外界環境造成壞的影響。
[0066]3、汙水專用板式換熱器
[0067]本發明橇裝化設備安裝了我公司獨有的汙水專用板式換熱器。
[0068]為了增加換熱性能,板材選用具有良好的換熱係數的銅基材料;為了增加耐腐蝕和耐磨性能,採用銅基體上表面覆蓋高耐蝕特殊合金——鎳鈀合金的工藝路線,完全避免了材料因電化學腐蝕穿孔的可能;同時為了解決因油的粘附性而形成堵塞的問題,要合金材料中又增加了特氟龍成份,可以很好地解決因油形成的堵塞問題。這裡選用的是就是這種油田回注水專用板式換熱器,它是以銅基材料為主,在其表面鍍有一種鎳合金+鈀+特氟龍的複合材料,具有以下特點:
[0069](I)更優秀的耐蝕能力
[0070](2)採用材料組合方式大幅提高材料使用的可靠性
[0071](3)更出色的傳熱效率,採用銅及銅合金作為基體材料與表面新技術相結合,傳熱係數大大提高,單位面積換熱能力已接近316L和鈦板的一倍。
[0072](4)更經濟的價格,用銅基表面覆蓋高耐蝕特殊合金替代鎳、鈦等高價緊缺材料,大大節省費用。
[0073](5)成功將特氟龍與合金成份一起覆蓋在基材的表面,大大降低了因油而產生的堵塞問題。
[0074]使用條件:溫度-40-180°C,壓力1.0MPa。
[0075]使用介質:燒鹼及鹼性環境、海水、工業循環水系統、含高氯離子的水及有機溶劑等環境,含H2S的氣相及液相環境。
[0076]4、成熟的自動化控制系統與管理系統
[0077](I)高精度的數字PID控制系統,匯集所有機組數據信息,使調節閥裝置的工作動作更細緻,通過對屏蔽泵的旋轉速度和輸出功率進行控制、精確調節冷劑流量及熱水出口溫度,很好地滿足了各種高精度的溫度控制場所的使用需求,極大地提高了機組的運轉效率。
[0078](2)積50餘年經驗獨立研發的專家診斷預警系統,對機組可能出現的異常狀態進行了十分精細的分析和監測(液晶顯示系統),其中對運行狀態中的各種參數自動做出準確的分析和預測(52個項目);將機組的異常狀態進行科學細緻的分類(81個項目),自動診斷並進行主動修復,極大地保證了機組高效穩定地運行。
[0079](3)直燃型熱泵機組可以使用遠程電話聯網監控系統,全年365天遠程監控機組的運行狀況和工況數據,力保每臺機組都在負荷範圍內高效運轉,代替客戶進行集中運行管理,真正做到機組無人化值守。
[0080](4)對機組可能出現的異常狀態進行十分精細的分析和監測(中文液晶顯示系統),其中對運行狀態中的各種參數自動做出準確的分析和預測(54項),對機組的異常狀態進行科學細緻的分類(84項),自動診斷並進行主動修復,極大地保證了機組高效穩定地運行。
[0081](5)在橇裝設備的專用板式換熱器一次側,增加進出口壓力差的檢測,實現壓差報警,以便更好的確定板式換熱器的堵塞和損壞情況。
[0082](6)在橇裝設備熱水輸出管上增加調節閥,以便可以調節被加熱介質的溫度。
[0083](7)在補水系統中,增加膨脹水箱液位與進水控制閥、補水和水處理設備的聯動。
[0084]本發明的有益效果可以總結如下:
[0085]1、本發明結合石油、化工、電廠和供熱行業的實際情況,將現在熱泵系統分散、現場安裝的情況進行了徹底的改變,使之在出廠前就將熱泵及配套設備、工藝管路系統、電氣自動控制系統等整體生產安裝完畢,並在出廠前根據每一臺裝置的用戶實際參數,進行了整機運轉近似實戰的檢驗,完全達到了模塊化、標準化、規範化,在現場組對完畢後可以一次性試車投入運行,整體性能的優越,使之節能效果比常規安裝方法提高了百分之十左右,運行的安全性也大大提高。
[0086]2、本發明橇裝化設備安裝了我公司獨有的汙水專用板式換熱器。它是以銅基材料為主,在其表面鍍有一種鎳合金+鈀+特氟龍的複合材料,具有以下特點:(1)更優秀的耐蝕能力;(2)採用材料組合方式大幅提高材料使用的可靠性;(3)更出色的傳熱效率,採用銅及銅合金作為基體材料與表面新技術相結合,傳熱係數大大提高,單位面積換熱能力已接近316L和鈦板的一倍;(4)更經濟的價格,用銅基表面覆蓋高耐蝕特殊合金替代鎳、鈦等高價緊缺材料,大大節省費用;(5)成功將特氟龍與合金成份一起覆蓋在基材的表面,大大降低了因油而產生的堵塞問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0087]圖1為本發明的的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0088]為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白,以下結合附圖及實施例,對本發明進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明,並不用於限定本發明。
[0089]如圖1所示的一種工業廢熱再利用裝置,包括汙水專用板式換熱器1、熱源循環水泵2、熱泵3、熱水循環水泵4、電控操作櫃5和撬體6 ;所述汙水專用板式換熱器I的包括一次側和二次側,所述熱泵3包括蒸發器和冷凝器;所述熱泵3還與所述天然氣源8和/或所述太陽能集熱器9相接;所述汙水專用板式換熱器I的所述一次側的進口通過汙水升壓泵房連通到工業廢熱取水點;所述二次側的出口通過所述熱源循環水泵2連通到所述熱泵3的蒸發器,從所述蒸發器出來後連通回所述二次側的進口 ;所述冷凝器的出口通過工藝管網7連通到需加熱區的加熱設備,降溫後再通過所述熱水循環水泵4連通回所述冷凝器的進口 ;所述熱源循環水泵2和所述熱水循環水泵4均與所述電控操作櫃5電連接;所述汙水專用板式換熱器1、所述熱源循環水泵2、所述熱泵3、所述熱水循環水泵4和所述電控操作櫃5均固定在所述撬體6上。
[0090]在更加優選的實施例中,所述汙水專用板式換熱器I為銅基材料板材的汙水專用板式換熱器I。所述撬體6為角鋼、槽鋼、或工字鋼製成的底盤。所述熱源循環水泵2和所述熱水循環水泵4均與所述電控操作櫃5電連接,是指用電纜連接。
[0091]在更加優選的實施例中,所述銅基材料板材的表面鍍有鎳合金+鈀+特氟龍的複合材料。
[0092]本發明的工藝流程如下:在工業廢熱取水點處理後的回注汙水經汙水升壓泵房升壓後,進入各橇裝熱泵系統;一定流量和溫度的一次側汙水分別進入橇裝熱泵系統的汙水專用板式換熱器1,完成將熱量傳遞給二次側熱源循環水後,溫度下降後經汙水回水管線進入回注水罐;進入汙水專用板式換熱器I二次側的熱源循環水獲取了一次側的回注汙水熱量,溫度由某一值升高,在熱源循環水泵2作用下進入熱泵的蒸發器中,將熱量傳遞給經噴淋後的冷劑水,溫度由高溫降至低溫,重新進入汙水專用板式換熱器I進行下一個循環換熱過程;低溫的系統熱水在熱水循環水泵的作用下,進入熱泵機組的吸收器和冷凝器中,吸收熱量後變成溫度較高的系統熱水,進入需加熱區,完成換熱後溫度降至某一值後重新回到橇裝熱泵系統的熱泵機組,進入下一個換熱循環過程。
[0093]本工業廢熱再利用裝置驅動源可以電力、天然氣、太陽能等,同時也可以是上述驅動源+太陽能的雙能源系統,太陽能驅動系統主要有太陽能集熱器、和蓄能器兩部件組成,太陽能集熱器是通過獨特的太陽能槽式集熱器採集太陽能,也就是將反射鏡上的太陽能聚集到真空管上加熱工作介質導熱油,可使介質最高溫度達300°C以上,高溫工作介質進入熱泵主機驅動熱泵工作。蓄能器蓄存多餘太陽能熱量,可解決夜間或陰雨天對驅動能源的需求。[0094]太陽能集熱器是吸收太陽能關將產生的熱能傳遞經傳熱工質的裝置,是組成太陽能熱利用系統的關鍵部件。槽式太陽能集熱器主要是由聚光鏡、跟目裝置、集熱管、機架四部分組成,可全時跟蹤太陽,以確保最大的集熱效率,集熱器的特點:
[0095]超高的集興效率,高達95%以上,是普通太陽能熱水器的4倍;
[0096]超聞的集熱溫度,最聞可達300°C以上;
[0097]太陽能專用反射鏡面;
[0098]可全天跟蹤太陽,以確保最大的集熱效率;
[0099]360。安全保護系統;
[0100]集熱器可安裝在屋頂、車庫頂和空地上,最大限度地減少對土地的佔用;
[0101]採用模塊化設計可分拆裝箱運輸,極為簡單、經濟;
[0102]現在組裝方便靈活;
[0103]12級抗風設計,可無憂使用20年。
[0104]以上通過具體的和優選的實施例詳細的描述了本發明,但本領域技術人員應該明白,本發明並不局限於以上所述實施例,凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換等,均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種工業廢熱再利用裝置,其特徵在於:包括汙水專用板式換熱器、熱源循環水泵、熱泵、動力源、熱水循環水泵、電控操作櫃和撬體;所述汙水專用板式換熱器的包括一次側和二次側,所述熱泵包括蒸發器和冷凝器;所述熱泵還與所述動力源相接; 所述汙水專用板式換熱器的所述一次側的進口通過汙水升壓泵房連通到工業廢熱取水點;所述二次側的出口通過所述熱源循環水泵連通到所述熱泵的蒸發器,從所述蒸發器出來後連通回所述二次側的進口; 所述冷凝器的出口通過工藝管網連通到需加熱區的加熱設備,降溫後再通過所述熱水循環水泵連通回所述冷凝器的進口; 所述熱源循環水泵和所述熱水循環水泵均與所述電控操作櫃電連接; 所述汙水專用板式換熱器、所述熱源循環水泵、所述熱泵、所述熱水循環水泵和所述電控操作櫃均固定在所述撬體上。
2.根據權利要求1所述的工業廢熱再利用裝置,其特徵在於:所述汙水專用板式換熱器為銅基材料板材的汙水專用板式換熱器。
3.根據權利要求2所述的工業廢熱再利用裝置,其特徵在於:所述銅基材料板材的表面鍍有鎳合金+鈀+特氟龍的複合材料。
4.根據權利要求1所述的工業廢熱再利用裝置,其特徵在於:所述撬體為角鋼、槽鋼、或工字鋼製成的底盤。
5.根據權利要求1所述的工業廢熱再利用裝置,其特徵在於:所述熱源循環水泵和所述熱水循環水泵均與所述電控操作櫃電連接。
6.根據權利要求1所述的工業廢熱再利用裝置,其特徵在於:所述動力源為電源和/或天然氣源和/或太陽能集熱器。
【文檔編號】F25B27/02GK103486761SQ201310472605
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月11日 優先權日:2013年10月11日
【發明者】肖強, 邵德廷, 王松松, 於海洋, 郝玲 申請人:肖強, 邵德廷