一種低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)，包括：低溫?zé)嵩?，用于產(chǎn)生可供回收利用的低溫?zé)崃?，并通過一載體所攜帶；第一循環(huán)泵，與所述低溫?zé)嵩聪噙B；第一用熱單元群，分別與所述循環(huán)泵和所述低溫?zé)嵩聪噙B，回收從所述循環(huán)泵輸出的低溫?zé)崃浚⒒厥者^低溫?zé)崃康乃鲚d體重新返回所述低溫?zé)嵩?，以吸取低溫?zé)崃?；蒸發(fā)器，與所述循環(huán)泵與所述低溫?zé)嵩椿蛘咚鲇脽釂卧哼B接，利用低溫?zé)崃繉λ稣舭l(fā)器內(nèi)的有機(jī)工質(zhì)加熱形成蒸汽；膨脹機(jī)，與所述蒸發(fā)器相連，用于使所述蒸汽膨脹做功；凝汽器，用于將從所述膨脹機(jī)輸出的膨脹蒸汽進(jìn)行冷凝液化；第二循環(huán)泵，連接所述凝汽器和所述蒸發(fā)器，將從所述凝汽器中輸出的冷凝液循環(huán)導(dǎo)入所述蒸發(fā)器。
【專利說明】
-種低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及能量回收的系統(tǒng)集成技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種將傳統(tǒng)低溫?zé)峄厥?與ORC發(fā)電集成運(yùn)行的低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)快速增長的需求和煉油技術(shù)的發(fā)展，煉廠的產(chǎn)能不斷增加，節(jié)能壓力也 隨之增大。在公用工程方面，作為蒸汽系統(tǒng)補(bǔ)充的低溫余熱回收利用受到了普遍重視，目前 對于低溫余熱的回收利用，可分為將低溫?zé)嶂苯幼鳛榧訜釤嵩吹?同級利用"和將低溫?zé)徂D(zhuǎn) 化為工藝可用的動力、冷或較高溫位的熱的"升級利用"。針對不同工廠的不同裝置方法也 不盡相同，如何有效經(jīng)濟(jì)地回收低溫余熱，使其利用率最大化尤為關(guān)鍵。
[0003] 低溫?zé)峄厥盏耐壚弥校瑥V泛采用W熱水作為傳熱媒質(zhì)，通過建立水站將一套 或多套工藝裝置的低溫?zé)峒谢厥?，再W熱水代替低溫位蒸汽加熱，實(shí)現(xiàn)低溫?zé)崃康挠行?利用。也有部分工廠根據(jù)熱源的部位和熱量選擇適宜的用戶，直接利用工藝介質(zhì)代替蒸汽 換熱。
[0004] 低溫?zé)峄厥丈壚梅椒ㄖ?，可采用諸如熱累、低溫制冷、低溫海水淡化、低溫朗 肯循環(huán)發(fā)電等技術(shù)。其中，有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)發(fā)電被廣泛運(yùn)用在工業(yè)廢熱回收、太陽熱能 發(fā)電等領(lǐng)域上。ORC發(fā)電過程W低沸點(diǎn)的有機(jī)物作為發(fā)電工質(zhì)，通過低溫?zé)嵩磳⒂袡C(jī)工質(zhì)加 熱為氣態(tài)，并進(jìn)入膨脹機(jī)做功發(fā)電。從膨脹機(jī)排出的低壓低溫蒸汽進(jìn)入凝汽器，冷卻后的有 機(jī)工質(zhì)通過累輸送到蒸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)工質(zhì)的循環(huán)利用。ORC發(fā)電過程供熱系統(tǒng)間熱負(fù)荷可調(diào)， 能夠根據(jù)工廠熱源情況變化靈活調(diào)配，但ORC發(fā)電也普遍存在發(fā)電效率較低，相比投資較 大，從而導(dǎo)致投資回收期長的問題。
[0005] 然而，在低溫?zé)峄厥?同級利用"過程中，由于設(shè)計(jì)過程中熱源與熱阱的熱負(fù)荷基 本相匹配，傳熱媒質(zhì)用量相對穩(wěn)定，當(dāng)熱源或者熱阱因開停工、裝置減產(chǎn)等運(yùn)行工況變化 時(shí)，整體的低溫?zé)峄厥障到y(tǒng)會產(chǎn)生波動，對富余/缺少熱量的去向/來源的可調(diào)節(jié)能力較差， 因此會降低整個(gè)低溫?zé)峄厥障到y(tǒng)的熱回收效率。
[0006] 相比直接加熱過程，"升級利用"中的ORC發(fā)電具備可調(diào)節(jié)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，其可根據(jù) 熱源變化進(jìn)行靈活調(diào)配。但在ORC發(fā)電系統(tǒng)中，由于低溫?zé)嵩醇訜岙a(chǎn)生有機(jī)蒸汽的溫度、壓 力限制，有機(jī)蒸汽洽值較小，導(dǎo)致ORC發(fā)電效率低，系統(tǒng)整體熱回收效率較低。與此同時(shí)，ORC 發(fā)電系統(tǒng)的增建需要對發(fā)電設(shè)備、±建、系統(tǒng)集成等多個(gè)方面進(jìn)行投資，相比ORC系統(tǒng)整體 較低的熱回收效率，致使ORC發(fā)電系統(tǒng)的操作經(jīng)濟(jì)性差，總體投資回收期長的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本實(shí)用新型的目的在于解決工藝熱水系統(tǒng)單獨(dú)應(yīng)用時(shí)工況調(diào)整靈活性不足，W及 ORC發(fā)電單獨(dú)應(yīng)用的操作經(jīng)濟(jì)性較差的問題，提供一種將傳統(tǒng)低溫?zé)峄厥张cORC發(fā)電相集成 互補(bǔ)的低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)。
[000引為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型提供一種低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)，包括：
[0009] 低溫?zé)嵩?，用于產(chǎn)生可供回收利用的低溫?zé)崃浚龅蜏責(zé)崃客ㄟ^一載體所攜帶；
[0010] 第一循環(huán)累，與所述低溫?zé)嵩聪噙B，用W實(shí)現(xiàn)所述低溫?zé)崃康难h(huán)；
[0011] 第一用熱單元群，分別與所述循環(huán)累和所述低溫?zé)嵩聪噙B，用于回收從所述循環(huán) 累輸出的低溫?zé)崃?，并將回收過低溫?zé)崃恐蟮乃鲚d體重新返回所述低溫?zé)嵩?，W吸取 低溫?zé)崃浚?br>[0012] 蒸發(fā)器，一端與所述循環(huán)累相連，另一端與所述低溫?zé)嵩椿蛴脽釂卧嶂蟮?低溫?zé)嵩戳鞴上噙B，利用從所述循環(huán)累中輸出的低溫?zé)崃繉λ稣舭l(fā)器內(nèi)的有機(jī)工質(zhì)加熱 形成蒸汽；
[0013] 膨脹機(jī)，與所述蒸發(fā)器相連，用于使所述蒸汽膨脹做功；
[0014] 凝汽器，與所述膨脹機(jī)相連，用于將從所述膨脹機(jī)輸出的膨脹蒸汽進(jìn)行冷凝液化；
[0015] 第二循環(huán)累，連接所述凝汽器和所述蒸發(fā)器，將從所述凝汽器中輸出的冷凝液循 環(huán)導(dǎo)入所述蒸發(fā)器。
[0016] 根據(jù)本實(shí)用新型提出的低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)，還包括蒸汽冷凝水系 統(tǒng)，其具有兩條傳輸路線，其中一條傳輸路線是使蒸汽凝水經(jīng)由第二用熱單元群回收熱量 后進(jìn)入凝水處理系統(tǒng);另一條傳輸路線是將蒸汽凝水直接導(dǎo)入所述蒸發(fā)器。
[0017] 根據(jù)本實(shí)用新型提出的低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)，還包括采暖系統(tǒng)，連接 在所述第一循環(huán)累和所述蒸發(fā)器之間。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果：
[0019] (1)本實(shí)用新型將低溫?zé)崴到y(tǒng)與ORC發(fā)電系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，充分考慮了低溫?zé)崴?收熱量和ORC發(fā)電回收熱量的相互影響，運(yùn)用合理的控制系統(tǒng)，有效的改善工藝熱水系統(tǒng)單 獨(dú)應(yīng)用時(shí)工況調(diào)整靈活性不足，W及ORC單獨(dú)應(yīng)用的操作經(jīng)濟(jì)性較差的問題，提高系統(tǒng)總體 的低溫?zé)峄厥招省?br>[0020] (2)本實(shí)用新型工藝靈活，可W根據(jù)工廠實(shí)際情況，有效選擇和更換其中的用熱單 元群，比如因冬季夏季工況變化引起的間斷性熱源變化，可W靈活切換熱回收系統(tǒng)，W實(shí)現(xiàn) 熱回收系統(tǒng)的靈活操作。
[0021] (3)本實(shí)用新型可集成除氧水預(yù)熱系統(tǒng)和低溫?zé)崴到y(tǒng)，大大減少實(shí)際生產(chǎn)中動 力相關(guān)的蒸汽消耗。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本實(shí)用新型的低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)的第一具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0023] 圖2為本實(shí)用新型的低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)的第二具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0024] 圖3為本實(shí)用新型的低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)的第S具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0025] 圖4為本實(shí)用新型的低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)的第四具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示 意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0027] 請參閱圖1，為本實(shí)用新型的低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)的第一具體實(shí)施例 的結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中，本實(shí)用新型采用低溫?zé)崴厥障到y(tǒng)與ORC發(fā)電系統(tǒng)集成工 藝，使工藝熱水系統(tǒng)與ORC發(fā)電系統(tǒng)的集成互補(bǔ)，運(yùn)用合理的控制系統(tǒng)用W解決工藝熱水系 統(tǒng)單獨(dú)應(yīng)用時(shí)工況調(diào)整靈活性不足，W及ORC發(fā)電單獨(dú)應(yīng)用的操作經(jīng)濟(jì)性較差的問題。
[0028] 如圖1所示，本實(shí)用新型采用熱水將低溫?zé)嵩吹臒崃考谢厥?，其中一股流股根?jù) 下游用熱單元群所需要的熱負(fù)荷進(jìn)行流量分配，經(jīng)用熱單元群后返回低溫?zé)嵩囱h(huán)回收低 溫?zé)嵩礋崃?。另一股流股將分配后的熱量傳遞至ORC發(fā)電系統(tǒng)的蒸發(fā)器，經(jīng)蒸發(fā)器換熱后的 熱水返回低溫?zé)嵩慈?，完成低溫?zé)崴厥障到y(tǒng)循環(huán)過程。蒸發(fā)器內(nèi)的有機(jī)工質(zhì)加熱后形 成蒸汽進(jìn)入膨脹機(jī)做功發(fā)電，膨脹機(jī)出口蒸汽通過凝汽器后過冷液化，由循環(huán)累輸送至蒸 發(fā)器，完成ORC發(fā)電系統(tǒng)循環(huán)過程。
[0029] 在該實(shí)施例中，本實(shí)用新型是利用回收的低溫?zé)釋M(jìn)除氧器前的除氧水進(jìn)行第一 步預(yù)熱，適用于動力站的除氧水系統(tǒng)W及裝置區(qū)內(nèi)的除氧水系統(tǒng)。
[0030] 請參閱圖2,為本實(shí)用新型的低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)的第二具體實(shí)施例 的結(jié)構(gòu)示意圖。該實(shí)施例同時(shí)與蒸汽冷凝水系統(tǒng)相結(jié)合，可通過第二用熱單元群對蒸汽凝 水中的低溫?zé)崃窟M(jìn)行回收，也可將蒸汽凝水直接導(dǎo)入蒸發(fā)器進(jìn)入后續(xù)的ORC發(fā)電過程。
[0031] 圖3是本實(shí)用新型的將低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)與采暖系統(tǒng)相集成的實(shí)施 例，圖4為本實(shí)用新型根據(jù)季節(jié)變化對間斷性低溫蒸汽等熱源進(jìn)行有效回收利用的具體實(shí) 施例。
[0032] W下W某一工廠的數(shù)據(jù)為案例進(jìn)行說明。
[0033] 該工廠原有存在低溫?zé)嵩春陀脽釂卧畔⑷绫?所示，工廠應(yīng)用循環(huán)水冷卻低溫 熱源，循環(huán)水消耗量為313t/h;采用0.5MPag低壓蒸汽加熱用熱單元，蒸汽消耗量為30.4t/ h。
[0034] 表1工廠原有低溫?zé)嵩醇坝脽釂卧畔?br>[0035]
[0036]
[0037] 該工廠應(yīng)用本實(shí)用新型圖I中的結(jié)構(gòu):采用熱水將低溫?zé)嵩吹臒崃考谢厥?，其?一股流股根據(jù)下游用熱單元所需要的熱負(fù)荷進(jìn)行流量分配，經(jīng)用熱單元后返回低溫?zé)嵩囱?環(huán)回收低溫?zé)嵩礋崃?。另一股流股將分配后的熱量傳遞至ORC發(fā)電系統(tǒng)的蒸發(fā)器，經(jīng)蒸發(fā)器 換熱后的熱水返回低溫?zé)嵩慈?，完成低溫?zé)崴厥障到y(tǒng)循環(huán)過程。蒸發(fā)器內(nèi)的有機(jī)工質(zhì) 加熱后形成蒸汽進(jìn)入膨脹機(jī)做功發(fā)電，膨脹機(jī)出口蒸汽通過凝汽器后過冷液化，由循環(huán)累 輸送至蒸發(fā)器，完成ORC發(fā)電系統(tǒng)循環(huán)過程。各流股信息數(shù)據(jù)如表2所示。
[003引表2流股信息表 [00391
[0040] 工廠在應(yīng)用專利工藝后，該部分的能源消耗量如表3所示。
[0041] 表3采用專利前后公用工程能源消耗對比
[0042]
[0043] 本實(shí)用新型在降低能耗的同時(shí)，相比較單獨(dú)采用低溫?zé)崴到y(tǒng)，在工況變化的情 況下具有良好的可調(diào)節(jié)能力?，F(xiàn)該工廠用熱單元進(jìn)行檢修維修，則流股4和流股5的流量將 調(diào)整為0。若工廠采用單獨(dú)的低溫?zé)崴到y(tǒng)，此時(shí)由于缺少用熱單元系統(tǒng)內(nèi)需要引入備用冷 卻裝置將低溫?zé)崴疅崃恳瞥９S采用專利低溫?zé)崴到y(tǒng)與ORC發(fā)電系統(tǒng)集成工藝，此時(shí)可 將原有的流股3全部引入ORC發(fā)電系統(tǒng)，由ORC發(fā)電系統(tǒng)取熱后，返回低溫?zé)嵩刺幹匦氯帷?表4是在該種工況變化條件下，采用單獨(dú)低溫?zé)崴到y(tǒng)、集成低溫?zé)崴到y(tǒng)與ORC發(fā)電系統(tǒng) 的能耗對比。
[0044] 表4工況變化時(shí)單獨(dú)低溫?zé)崴到y(tǒng)、集成低溫?zé)崴cORC發(fā)電的能源消耗量
[0045]
[0046] 由表4可知，在低溫?zé)崴到y(tǒng)下游出現(xiàn)用熱波動/變化時(shí)，采用低溫?zé)崴cORC發(fā)電 集成系統(tǒng)仍然可W實(shí)現(xiàn)熱能的有效回收，而單獨(dú)采用低溫?zé)崴到y(tǒng)時(shí)，需要額外支付原有 熱水的冷卻費(fèi)用。
[0047] 綜上所述，本實(shí)用新型W熱水為媒介回收利用低溫余熱和ORC發(fā)電的系統(tǒng)集成，增 強(qiáng)了面對不同工況系統(tǒng)的控制能力，提高低溫余熱的利用率。用戶可在滿足低溫?zé)嵊脽釂?元群需求下，運(yùn)用控制系統(tǒng)，將熱量合理、有效分配在用熱單元群和ORC發(fā)電系統(tǒng)之間。在集 成低溫?zé)崴厥障到y(tǒng)和ORC發(fā)電系統(tǒng)的同時(shí)，還可同時(shí)集成工廠內(nèi)部的蒸汽給水及凝水系 統(tǒng)、工藝熱水循環(huán)系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、季節(jié)變化產(chǎn)生間斷性的低溫?zé)嵩碬及對放空的低壓蒸汽 的回收再利用。而且，本實(shí)用新型在低溫?zé)嵩从脽嵝枨笞兓瘯r(shí)，可實(shí)現(xiàn)低溫?zé)崃康暮侠碚{(diào) 配，從而有效保證系統(tǒng)整體的熱回收效率，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
[004引本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可W理解:附圖只是一個(gè)實(shí)施例的示意圖，附圖中的模塊或 流程并不一定是實(shí)施本實(shí)用新型所必須的。
[0049] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可W理解:實(shí)施例中的裝置中的模塊可W按照實(shí)施例描述分 布于實(shí)施例的裝置中，也可W進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)裝置中。上 述實(shí)施例的模塊可W合并為一個(gè)模塊，也可W進(jìn)一步拆分成多個(gè)子模塊。
[0050] 最后應(yīng)說明的是：W上實(shí)施例僅用W說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對其限制； 盡管參照前述實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解： 其依然可W對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同 替換;而運(yùn)些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)方案 的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)，其特征在于，包括： 低溫?zé)嵩?，用于產(chǎn)生可供回收利用的低溫?zé)崃?，所述低溫?zé)崃客ㄟ^一載體所攜帶； 第一循環(huán)栗，與所述低溫?zé)嵩聪噙B，用以實(shí)現(xiàn)所述低溫?zé)崃康难h(huán)； 第一用熱單元群，分別與所述循環(huán)栗和所述低溫?zé)嵩聪噙B，用于回收從所述循環(huán)栗輸 出的低溫?zé)崃浚⒒厥者^低溫?zé)崃恐蟮乃鲚d體重新返回所述低溫?zé)嵩?，以吸取低?熱量； 蒸發(fā)器，一端與所述循環(huán)栗相連，另一端與所述低溫?zé)嵩椿蛴脽釂卧嶂蟮牡蜏?熱源流股相連，利用從所述循環(huán)栗中輸出的低溫?zé)崃繉λ稣舭l(fā)器內(nèi)的有機(jī)工質(zhì)加熱形成 蒸汽； 膨脹機(jī)，與所述蒸發(fā)器相連，用于使所述蒸汽膨脹做功； 凝汽器，與所述膨脹機(jī)相連，用于將從所述膨脹機(jī)輸出的膨脹蒸汽進(jìn)行冷凝液化； 第二循環(huán)栗，連接所述凝汽器和所述蒸發(fā)器，將從所述凝汽器中輸出的冷凝液循環(huán)導(dǎo) 入所述蒸發(fā)器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)，其特征在于，還包括蒸汽冷 凝水系統(tǒng)，其具有兩條傳輸路線，其中一條傳輸路線是使蒸汽凝水經(jīng)由第二用熱單元群回 收熱量后進(jìn)入凝水處理系統(tǒng);另一條傳輸路線是將蒸汽凝水直接導(dǎo)入所述蒸發(fā)器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫?zé)峄厥障嚓P(guān)的能量集成系統(tǒng)，其特征在于，還包括采暖系 統(tǒng)，連接在所述第一循環(huán)栗和所述蒸發(fā)器之間。
【文檔編號】F01K25/08GK205638584SQ201620424365
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】張楠, 樓宇航, 夏凌風(fēng), 李昀衡, 顏寧
【申請人】北京宜能高科科技有限公司