適用于高原地區(qū)的高效熱能回收利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了適用于高原地區(qū)的高效熱能回收利用系統(tǒng)，包括：預(yù)熱池、升溫釜、反應(yīng)釜、冷端結(jié)晶釜、擦洗液保溫釜和上清液沉淀池；預(yù)熱池、升溫釜、反應(yīng)釜、冷端結(jié)晶釜和蒸餾水箱均設(shè)有熱交換器，擦洗液保溫釜內(nèi)設(shè)有恒溫器；其特征在于：所述系統(tǒng)還設(shè)有導(dǎo)熱油箱，導(dǎo)熱油箱連接有加熱導(dǎo)熱油的聚光式太陽能光熱裝置；水箱熱端和預(yù)熱池連接有用于向其供熱的太陽能光熱裝置；水箱熱端和水箱冷端之間設(shè)有高溫?zé)岜?，水箱熱端和升溫釜之間設(shè)有熱交換器；水箱冷端與冷端結(jié)晶釜之間設(shè)有熱交換器；反應(yīng)釜連接有抽真空裝置。該系統(tǒng)使得工業(yè)生產(chǎn)所需的電力消耗大大下降，可大幅減少光伏電站的裝機(jī)容量，極大地降低了固定投資。
【專利說明】適用于高原地區(qū)的高效熱能回收利用系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種適用于高原地區(qū)，特別是偏遠(yuǎn)高原地區(qū)的高效熱能回收利用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高原地區(qū)，特別是地理位置偏遠(yuǎn)的高原地區(qū)，普遍人煙稀少，晝夜溫差大，基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，交通不便，水電供應(yīng)嚴(yán)重不足。但是同時(shí)，高原地區(qū)又貯藏著大量的礦產(chǎn)資源有待開發(fā)。
[0003]如高原地區(qū)的鹽湖中含有多種高價(jià)值的礦物鹽，如鋰、鉀等具有戰(zhàn)略意義的鹽。但是鹽湖中的礦物鹽含量普遍較低，大規(guī)模開采利用難度較大。受限于惡劣的自然條件，近年來的開采工藝主要是鹽湖水曬鹽法、礦床開采等方法，其中曬鹽法是最環(huán)保的開采方法。在曬鹽法開采礦物鹽的過程中，結(jié)晶操作直接影響著開采效率。一般而言，鹽湖鹵水要經(jīng)歷制鹵、濃縮、結(jié)晶等多個(gè)過程，生產(chǎn)周期達(dá)10個(gè)月之久，生產(chǎn)效率慢。加速礦物鹽結(jié)晶有利于縮短開采時(shí)間，提高產(chǎn)率。
[0004]目前的加速結(jié)晶方法主要是太陽池自然蒸發(fā)，該方法集中利用日照提高鹵水溫度，加速礦物鹽析出，但此法嚴(yán)重依賴自然天氣，受日照強(qiáng)度、風(fēng)雨等因素的影響，對(duì)于產(chǎn)量的提高具有一定的局限性，還是沒有從根本上改變“靠天吃飯”的狀況。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種適用于高原地區(qū)的高效熱能利用系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:
[0007]適用于高原地區(qū)的高效熱能回收利用系統(tǒng)，包括:預(yù)熱池、升溫釜、反應(yīng)釜、冷端結(jié)晶釜、擦洗液保溫釜和上清液沉淀池；預(yù)熱池、升溫釜、反應(yīng)釜、冷端結(jié)晶釜和蒸餾水箱均設(shè)有熱交換器，擦洗液保溫釜內(nèi)設(shè)有恒溫器；預(yù)熱池設(shè)有連接至升溫釜的管路，升溫釜設(shè)有連接至反應(yīng)釜的管路，反應(yīng)釜設(shè)有連接至冷端結(jié)晶釜和擦洗液保溫釜的管路，冷端結(jié)晶釜設(shè)有連接至上清液沉淀池的管路；
[0008]所述系統(tǒng)還設(shè)有導(dǎo)熱油箱，導(dǎo)熱油箱連接有加熱導(dǎo)熱油的聚光式太陽能光熱裝置，以及連接至反應(yīng)釜內(nèi)的熱交換器和蒸餾水箱熱交換器的閉合導(dǎo)熱油管路；
[0009]水箱熱端和預(yù)熱池連接有用于向其供熱的太陽能光熱裝置；
[0010]水箱熱端和水箱冷端之間設(shè)有高溫?zé)岜?，水箱熱端和升溫釜之間設(shè)有熱交換器；水箱冷端與冷端結(jié)晶釜之間設(shè)有熱交換器；
[0011]反應(yīng)釜連接有抽真空裝置，抽真空裝置設(shè)有將蒸汽導(dǎo)入預(yù)熱池內(nèi)的熱交換器并延伸至蒸餾水箱的管路；蒸餾水箱設(shè)有將蒸餾水導(dǎo)入反應(yīng)釜和擦洗液保溫釜的管路。
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，預(yù)熱池由至少兩個(gè)預(yù)熱池串聯(lián)而成。
[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，水箱熱端連接有用于向其輔助供熱的電加熱裝置。[0014]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，上述系統(tǒng)中使用的高溫?zé)岜镁哂?
[0015]實(shí)現(xiàn)熱交換產(chǎn)生熱水的多點(diǎn)熱平衡換熱器，其具有冷水輸入端，其出口端輸出的熱水經(jīng)過水泵和單向閥后接入水箱熱端；
[0016]熱泵壓縮機(jī)，其壓縮輸出的冷媒依次經(jīng)過蒸發(fā)器、節(jié)流器后提供給多點(diǎn)熱平衡換熱器，冷媒從多點(diǎn)熱平衡換熱器輸出后又被熱泵壓縮機(jī)吸入循環(huán)；
[0017]所述的多點(diǎn)熱平衡換熱器由多組換熱器串聯(lián)而成，各組換熱器間設(shè)有交叉流道。
[0018]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，多點(diǎn)熱平衡換熱器的熱水出口端設(shè)有溫度調(diào)節(jié)閥，溫度調(diào)節(jié)閥的輸出連接水泵。
[0019]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，熱泵壓縮機(jī)與蒸發(fā)器之間設(shè)有氣液分離器。
[0020]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，多點(diǎn)熱平衡換熱器的冷水輸入端設(shè)有除污儀。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0022]本實(shí)用新型的系統(tǒng)，可以充分利用高原地區(qū)豐富的太陽，高效地回收熱能，并為生產(chǎn)提供穩(wěn)定的供熱，滿足生產(chǎn)的需要。同時(shí)，本實(shí)用新型系統(tǒng)可以副產(chǎn)淡水，進(jìn)一步滿足生產(chǎn)和生活需要。
[0023]本實(shí)用新型的系統(tǒng)，可以充分利用高原地區(qū)豐富的太陽，高效地回收熱能，并為生產(chǎn)提供穩(wěn)定的供熱，滿足生產(chǎn)的需要。同時(shí)，本實(shí)用新型系統(tǒng)可以副產(chǎn)淡水，進(jìn)一步滿足生產(chǎn)和生活需要。
[0024]本實(shí)用新型的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)合理，使用液體和熱泵進(jìn)行熱能交換，使的鹵水僅在各種釜內(nèi)進(jìn)行結(jié)晶，不會(huì)使鹵水輸送管路結(jié)垢。利用高溫導(dǎo)熱油對(duì)鹵水進(jìn)行快速補(bǔ)熱，可以滿足水在減壓狀態(tài)下大量蒸發(fā)時(shí)所需要的熱量，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化操作，在有陽光的情況下，約I?2小時(shí)即可完成一批鹵水的濃縮結(jié)晶，在午間熱量充足的情況下，10?30min即可完成一批鹵水的濃縮結(jié)晶，大大加快了鹵水的濃縮，便于從鹵水中提取各種礦物鹽，使得生產(chǎn)更為可控，避免了“靠天吃飯”。
[0025]使用多級(jí)預(yù)熱池串聯(lián)，每個(gè)預(yù)熱池中的鹵水量相對(duì)減少，結(jié)合逆流換熱，可以更快地得到溫度更高的鹵水，同時(shí)提高換熱效率，滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要。
[0026]與使用電阻式加熱器對(duì)液體進(jìn)行加熱相比，本實(shí)用新型的系統(tǒng)可在相同耗電的前提下提升2?3倍的制熱量，同時(shí)回收了生產(chǎn)流程中絕大部分熱能，實(shí)現(xiàn)了高原地區(qū)的高效熱能回收利用，與大幅減少了高原地區(qū)工業(yè)化提取裝置所需要的能源，大大減少了固定投資量，綠色環(huán)保。
[0027]本系統(tǒng)所使用的高溫?zé)岜?，換熱效率高，通過一級(jí)熱泵即可在高原地區(qū)將水箱熱端的溫度提升85°C，換熱效率高。同時(shí)，熱泵不與腐蝕性強(qiáng)的鹵水直接接觸，使用壽命長，可以穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是本實(shí)用新型系統(tǒng)高溫?zé)岜玫慕Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3是本實(shí)用新型系統(tǒng)多點(diǎn)熱平衡換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】[0031]下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
[0032]參照?qǐng)D1?3，適用于高原地區(qū)的高效熱能回收利用系統(tǒng)，包括預(yù)熱池1、升溫釜8、反應(yīng)釜2、冷端結(jié)晶釜4、擦洗液保溫釜3和上清液沉淀池5 ;預(yù)熱池1、升溫釜8、反應(yīng)釜2、和冷端結(jié)晶釜4內(nèi)均設(shè)有熱交換器，擦洗液保溫釜3內(nèi)設(shè)有恒溫器；預(yù)熱池I設(shè)有連接至升溫釜8的管路，升溫釜8設(shè)有連接至反應(yīng)釜2的管路，反應(yīng)釜2設(shè)有連接至冷端結(jié)晶釜4和擦洗液保溫釜3的管路，冷端結(jié)晶釜4設(shè)有連接至上清液沉淀池5的管路，
[0033]所述系統(tǒng)還設(shè)有導(dǎo)熱油箱60，導(dǎo)熱油箱60連接有加熱導(dǎo)熱油的聚光式太陽能光熱裝置，以及連接至反應(yīng)釜內(nèi)的熱交換器和蒸餾水箱熱交換器的閉合導(dǎo)熱油管路；
[0034]水箱熱端61和預(yù)熱池I連接有用于向其供熱的太陽能光熱裝置；
[0035]水箱熱端61和水箱冷端62之間設(shè)有高溫?zé)岜茫錈岫?1和升溫釜I之間設(shè)有熱交換器；水箱冷端62與冷端結(jié)晶爸4之間設(shè)有熱交換器；
[0036]反應(yīng)釜2連接有抽真空裝置21，抽真空裝置21設(shè)有將蒸汽導(dǎo)入預(yù)熱池I內(nèi)的熱交換器并延伸至蒸餾水箱22的管路；蒸餾水箱22設(shè)有將水導(dǎo)入蒸餾水加熱器并延伸至反應(yīng)釜2和擦洗液保溫釜3的管路。
[0037]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，預(yù)熱池由至少兩個(gè)預(yù)熱池串聯(lián)而成。不同的預(yù)熱池之間相對(duì)獨(dú)立，可以對(duì)其中容納的鹵水進(jìn)行逐級(jí)加熱，保證預(yù)熱末端的鹵水可以較快達(dá)到所需要的溫度。
[0038]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，水箱熱端連接有用于向其輔助供熱的電加熱裝置。通過使用輔助供熱裝置，可以將富余的電力轉(zhuǎn)化為熱能，加速生產(chǎn)。同時(shí)也避免了直接加熱鹵水導(dǎo)致加熱裝置結(jié)垢，影響加熱效率。
[0039]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，擦洗液保溫釜3設(shè)有連接至沖洗液沉淀池9的管路。
[0040]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，上述系統(tǒng)中使用的高溫?zé)岜?具有:
[0041]實(shí)現(xiàn)熱交換產(chǎn)生熱水的多點(diǎn)熱平衡換熱器71，其具有冷水輸入端，其出口端輸出的熱水經(jīng)過水泵713和單向閥714后接入水箱熱端61 ；
[0042]熱泵壓縮機(jī)72，其壓縮輸出的冷媒依次經(jīng)過蒸發(fā)器721、節(jié)流器722后提供給多點(diǎn)熱平衡換熱器71，冷媒從多點(diǎn)熱平衡換熱器71輸出后又被熱泵壓縮機(jī)72吸入循環(huán)；
[0043]所述的多點(diǎn)熱平衡換熱器71由多組換熱器715串聯(lián)而成，各組換熱器715間設(shè)有交叉流道716。
[0044]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，多點(diǎn)熱平衡換熱器71的熱水出口端設(shè)有溫度調(diào)節(jié)閥717，溫度調(diào)節(jié)閥717的輸出連接水泵713。
[0045]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，熱泵壓縮機(jī)72與蒸發(fā)器721之間設(shè)有氣液分離器723。
[0046]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，多點(diǎn)熱平衡換熱器71的冷水輸入端設(shè)有除污儀718。
[0047]下面結(jié)合從鹽湖中提取碳酸鋰，進(jìn)一步說明本實(shí)用新型系統(tǒng)。
[0048]高效熱能回收利用提取碳酸鋰的方法，包括如下步驟:
[0049]I)利用聚光式太陽能光熱裝置，將導(dǎo)熱油加熱至200°C以上，備用；
[0050]2)通過太陽能光熱裝置以及輔可選的輔助電加熱裝置將水箱熱端內(nèi)的水加熱至80°C以上，同時(shí)將預(yù)熱池中的鹵水進(jìn)行預(yù)熱，將預(yù)熱后的鹵水導(dǎo)入升溫釜；
[0051 ] 3)將水箱熱端內(nèi)的熱水循環(huán)導(dǎo)入升溫釜內(nèi)的換熱盤管，將升溫釜中的鹵水加熱至70°C以上；
[0052]4)將升溫釜中的溫度達(dá)70°C以上鹵水導(dǎo)入反應(yīng)釜內(nèi)，抽真空進(jìn)行減壓濃縮，同時(shí)將加熱后的導(dǎo)熱油導(dǎo)入反應(yīng)釜內(nèi)的熱交換器對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行快速補(bǔ)熱，保證鹵水可以持續(xù)快速沸騰，快速蒸發(fā)濃縮；將減壓濃縮中產(chǎn)生的蒸汽通過管路導(dǎo)入預(yù)熱池內(nèi)的熱交換器進(jìn)行冷卻，釋放出的熱先對(duì)二級(jí)預(yù)熱池(高溫)進(jìn)行加熱，冷凝后的熱水導(dǎo)入一級(jí)預(yù)熱池(低溫)的換熱器，這樣通過逆流換熱，使得鹵水與蒸汽(熱水)之間保持較大的溫差，既可以將二級(jí)預(yù)熱溫中的鹵水有效地預(yù)熱，又可以充分回收蒸汽中的潛熱；得到的蒸餾水收集在蒸餾水禮，備用;
[0053]5)將反應(yīng)釜內(nèi)結(jié)晶后的高溫上清通過管路導(dǎo)入冷端結(jié)晶釜，將水箱冷端內(nèi)的液態(tài)導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)導(dǎo)入冷端結(jié)晶釜內(nèi)的換熱盤管，將冷端結(jié)晶釜內(nèi)的高溫上清液冷卻，溫度降低后，上清液中的鹽飽和結(jié)晶，得到K、Na鹽；冷卻結(jié)晶后的常溫或低溫上清液導(dǎo)入上清液沉淀池，進(jìn)行進(jìn)一步的回收處理或補(bǔ)充至鹽湖中，減少其對(duì)鹽湖生態(tài)的破壞；
[0054]6)使用導(dǎo)熱油對(duì)蒸餾水進(jìn)行加熱，使用加熱后的蒸餾水對(duì)沉積在反應(yīng)釜內(nèi)的碳酸鋰粗結(jié)晶鹽進(jìn)行擦洗，溶解其中的K、Na鹽，收集擦洗液導(dǎo)入擦洗液保溫釜，保溫沉降，進(jìn)一步回收其中的碳酸鋰；收集、干燥反應(yīng)釜內(nèi)的碳酸鋰結(jié)晶；
[0055]7)當(dāng)設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，使用加熱后的蒸餾水或擦洗液保溫釜內(nèi)的上清液對(duì)系統(tǒng)與鹵水接觸的裝置和管路進(jìn)行沖洗，冼去管路中、反應(yīng)釜、擦洗液保溫釜內(nèi)因?yàn)殚L期運(yùn)行而生成的鹽垢，回收沖洗液中的熱能之后將沖洗液回湖。
[0056]按上述生產(chǎn)工藝，約I?2小時(shí)即可完成一批鹵水的濃縮結(jié)晶，在午間熱量充足的情況下，10?30min即可完成一批鹵水的濃縮結(jié)晶。按一天8?10小時(shí)的工作時(shí)間計(jì)算，當(dāng)天即可完成多批鹵水的濃縮結(jié)晶，收集得到的碳酸鋰可以統(tǒng)一集中在擦洗液保溫釜內(nèi)保溫過夜，待晶體長大后繼續(xù)后處理得到純度高達(dá)90%以上的碳酸鋰結(jié)晶，完全擺脫了 “靠天吃飯”的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝。
[0057]本實(shí)用新型系統(tǒng)，可以回收利用系統(tǒng)中近60?70%的熱能，可以使配套的太陽能光伏發(fā)電電站的裝機(jī)容量降低至原裝機(jī)容量的25?33%，大幅減少了固定投資。
[0058]試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在海拔3700以上的高原地區(qū)，采用聚光式太陽能光熱裝置，一般在上午10:00左右即可達(dá)到100°C以上的溫度，直至18:30左右，其溫度依然可以保護(hù)在120°C以上，完全可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，徹底改變了現(xiàn)有鹽湖的生產(chǎn)工藝。
【權(quán)利要求】
1.適用于高原地區(qū)的高效熱能回收利用系統(tǒng)，包括:預(yù)熱池、升溫釜、反應(yīng)釜、冷端結(jié)晶釜、擦洗液保溫釜和上清液沉淀池；預(yù)熱池、升溫釜、反應(yīng)釜、冷端結(jié)晶釜和蒸餾水箱均設(shè)有熱交換器，擦洗液保溫釜內(nèi)設(shè)有恒溫器；預(yù)熱池設(shè)有連接至升溫釜的管路，升溫釜設(shè)有連接至反應(yīng)釜的管路，反應(yīng)釜設(shè)有連接至冷端結(jié)晶釜和擦洗液保溫釜的管路，冷端結(jié)晶釜設(shè)有連接至上清液沉淀池的管路，其特征在于: 所述系統(tǒng)還設(shè)有導(dǎo)熱油箱，導(dǎo)熱油箱連接有加熱導(dǎo)熱油的聚光式太陽能光熱裝置，以及連接至反應(yīng)釜內(nèi)的熱交換器和蒸餾水箱熱交換器的閉合導(dǎo)熱油管路； 水箱熱端和預(yù)熱池連接有用于向其供熱的太陽能光熱裝置； 水箱熱端和水箱冷端之間設(shè)有高溫?zé)岜?，水箱熱端和升溫釜之間設(shè)有熱交換器；水箱冷端與冷端結(jié)晶釜之間設(shè)有熱交換器； 反應(yīng)釜連接有抽真空裝置，抽真空裝置設(shè)有將蒸汽導(dǎo)入預(yù)熱池內(nèi)的熱交換器并延伸至蒸餾水箱的管路；蒸餾水箱設(shè)有將蒸餾水導(dǎo)入反應(yīng)釜和擦洗液保溫釜的管路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效熱能回收利用系統(tǒng)，其特征在于:預(yù)熱池由至少兩個(gè)預(yù)熱池串聯(lián)而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效熱能回收利用系統(tǒng)，其特征在于:水箱熱端連接有用于向其輔助供熱的電加熱裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效熱能回收利用系統(tǒng)，其特征在于:所述的高溫?zé)岜镁哂? 實(shí)現(xiàn)熱交換產(chǎn)生熱水的多點(diǎn)熱平衡換熱器，其具有冷水輸入端，其出口端輸出的熱水經(jīng)過水泵和單向閥后接入水箱熱端； 熱泵壓縮機(jī)，其壓縮輸出的冷媒依次經(jīng)過蒸發(fā)器、節(jié)流器后提供給多點(diǎn)熱平衡換熱器，冷媒從多點(diǎn)熱平衡換熱器輸出后又被熱泵壓縮機(jī)吸入循環(huán)； 所述的多點(diǎn)熱平衡換熱器由多組換熱器串聯(lián)而成，各組換熱器間設(shè)有交叉流道。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效熱能回收利用系統(tǒng)，其特征在于:所述的多點(diǎn)熱平衡換熱器的熱水出口端設(shè)有溫度調(diào)節(jié)閥，溫度調(diào)節(jié)閥的輸出連接水泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效熱能回收利用系統(tǒng)，其特征在于:所述的熱泵壓縮機(jī)與蒸發(fā)器之間設(shè)有氣液分離器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效熱能回收利用系統(tǒng)，其特征在于:所述的多點(diǎn)熱平衡換熱器的冷水輸入端設(shè)有除污儀。
【文檔編號(hào)】C01D15/08GK203612978SQ201320767059
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】朱彬元, 彭福明, 余昊, 吳太林, 彭浩 申請(qǐng)人:西藏金睿資產(chǎn)管理有限公司, 東莞市永淦節(jié)能科技有限公司