CN108488061A - 热能回收*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热能回收***，其包括提供供应流体的流体供应源、第一热交换装置、储液装置、高温热交换装置以及第一热源。流体供应源、第一热交换装置、储液装置以及高温热交换装置以管线连接。供应流体依序通过第一热交换装置、储液装置、高温热交换装置后输出。第一热源、高温热交换装置以及第一热交换装置以管线互相连接，第一导热流体在其中循环。第一导热流体自第一热源进入高温热交换装置，再进入第一热交换装置。第一导热流体以较高的温度进入高温热交换装置与供应流体热交换，第一导热流体以较低的温度进入第一热交换装置与供应流体热交换。

Description

热能回收***

技术领域

本发明是关于一种热能回收***；具体而言，本发明是关于一种针对机具运转产生热能的热能回收***。

背景技术

将例如电能或其他能源转换为动能是广为应用于各产业中的机械原理。以压缩机为例，压缩机主要是加压流体来产生高压流体，而高压流体已经广泛地运用在运输、清洁、恒温等技术领域上，更是气动元件、管道运输等主要动力来源。因此，压缩机已经在众多领域中成为不可或缺的脚色。

然而在能源转换的过程中，往往会伴随着产生高热而造成能源的损失。例如在现有的压缩机中，空气压缩机是通过例如是压缩空间或转动叶轮等的机械能来增加空气的气压，然而在空气加压的过程中，机械能也会转换为热能。若只是通过外部流体来吸收，空气压缩机所产生的热能就没有再利用，形成浪费。为了能够让压缩机所消耗的机械能有效利用，如何有效回收并再利用压缩机所产生的热能成为了需要解决的主要课题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以有效回收热能的热能回收***，以使未被应用的热能得以回收再利用。

本发明的热能回收***包括提供供应流体的流体供应源、第一热交换装置、储液装置、高温热交换装置以及第一热源。流体供应源、第一热交换装置、储液装置以及高温热交换装置以管线连接。供应流体依序通过第一热交换装置、储液装置、高温热交换装置后输出。第一热源、高温热交换装置以及第一热交换装置以管线互相连接，第一导热流体在第一热源、高温热交换装置以及第一热交换装置之间循环。第一导热流体自第一热源进入高温热交换装置，再进入第一热交换装置。第一导热流体以第一温度进入高温热交换装置与供应流体热交换，第一导热流体以比第一温度低的第二温度进入第一热交换装置与供应流体热交换。

在本发明的一实施例中，热能回收***更包括以管线互相连接的第二热源以及第二热交换装置，且第二导热流体在第二热源以及第二热交换装置之间循环。第二热交换装置再经另一管线传输流体供应源以及第一热交换装置之间的供应流体，且第二导热流体与供应流体在第二热交换装置中热交换。

在本发明的一实施例中，第一导热流体离开第一热源时具有第一温度，第二导热流体离开第二热源时具有第二温度，且第一温度高于第二温度。

在本发明的一实施例中，热能回收***更包括以管线互相连接的第三热源以及第三热交换装置，且第三导热流体在第三热源以及第三热交换装置之间循环。第三热交换装置再经另一管线传输流体供应源以及储液装置之间的供应流体。第一热交换装置以及第三热交换装置分别取得供应流体，再分别输出至储液装置，且第三导热流体与供应流体在第三热交换装置中热交换。

在本发明的一实施例中，第三导热流体离开第三热源时具有第三温度，第一导热流体在高温热交换装置以及第一热交换装置之间具有回收温度，且回收温度与第三温度相近。

在本发明的一实施例中，热能回收***更包括以管线连接至高温热交换装置的加热装置。来自高温热交换装置的供应流体经加热装置加热后输出。

在本发明的一实施例中，热能回收***更包括纯化装置和第四热交换装置。纯化装置以管线连接至加热装置。第四热交换装置，以管线连接至所述纯化装置，再经另一管线传输所述流体供应源以及所述储液装置之间的所述供应流体。第四热交换装置以及第一热交换装置分别取得供应流体，再分别输出至储液装置。部分通过所述加热装置的所述供应流体经另一管线依序通过所述纯化装置及所述第四热交换装置，并与流往所述储液装置的所述供应流体热交换。

在本发明的一实施例中，高温热交换装置以及第一热交换装置加热供应流体，并冷却第一导热流体。

在本发明的一实施例中，高温热交换装置以另一管线连接至储液装置。供应流体自储液装置流出，通过高温热交换装置后输出或流回储液装置。

在本发明的一实施例中，高温热交换装置以及第一热交换装置包含板式热交换器。

与现有技术相对比，本发明通过前述的高温热交换装置，可使供应流体在自储液装置流出后还能再回收第一热源产生的热能，藉以提升热能的回收效率，也同时确保了对供应流体的加热效果。具体而言，本发明的实施例的热能回收***可以回收第一热源所产生的热能，且第一热源所加热的第一导热流体在高温热交换装置以及第一热交换装置中与供应流体热交换，让热能可以再次回收，且储液装置位于第一热交换装置以及高温热交换装置之间，因此可以分别加热进入储液装置之前的供应流体以及自储液装置流出的供应流体，藉以让供应流体的温度落在适当范围，同时提升整体的热能回收效果。

附图说明

图1为本发明热能回收***的第一实施例示意图。

图2为本发明热能回收***的第二实施例示意图。

图3为本发明热能回收***的第三实施例示意图。

图4为本发明热能回收***的第四实施例示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

本发明提供一种热能回收***，其较佳可回收包含例如是空气压缩机或其他机具运转时产生的热源，并提供由回收热源加热过后的供应流体。供应流体较佳可为水或其他液体，可应用于工业清洗、产业工艺或生活上。此外，热能回收***更可以包含其他可以产生热能的热源，本发明的应用并不限于热源的种类。

图1为本发明的第一实施例中热能回收***的示意图。在图1所示的实施例中，热能回收***100包括提供供应流体F1的流体供应源110、第一热交换装置120、储液装置130、高温热交换装置140以及第一热源150，其中第一热源150例如是空气压缩机等在运转过程产生热能的机具。流体供应源110、第一热交换装置120、储液装置130以及高温热交换装置140以管线111、管线121、管线131连接，藉以传输供应流体F1，进而自高温热交换装置140通过管线141输出。第一热源150与高温热交换装置140以管线151连接，高温热交换装置140与第一热交换装置120以管线143连接，第一热交换装置120、第一热源150再以管线123连接，第一热源150、高温热交换装置140、第一热交换装置120以及管线151、管线143、管线123形成回路，第一导热流体H1在回路中循环。因此，第一导热流体H1和供应流体F1都会通过高温热交换装置140并在其中进行热交换，第一导热流体H1和供应流体F1也都会通过第一热交换装置120并在其中进行热交换。

在本发明的第一实施例中，供应流体F1依序通过第一热交换装置120、储液装置130、高温热交换装置140后输出。第一导热流体H1例如是吸收第一热源150的热能的冷却水或冷却流体，第一导热流体H1自第一热源150进入高温热交换装置140，再进入第一热交换装置120。第一导热流体H1以第一温度进入高温热交换装置140与供应流体F1热交换后，第一导热流体H1以低于第一温度的第二温度进入第一热交换装置120与供应流体F1热交换。

举例而言，本发明第一实施例的流体供应源110例如供应温度为摄氏25度的供应流体F1，而第一热源150例如将第一导热流体H1的温度加热至摄氏95度。当储液装置130中的供应流体F1的温度例如是摄氏68度时，供应流体F1在高温热交换装置140中就可以和第一导热流体H1热交换，进而加热到摄氏80度。同时，第一导热流体H1的温度在流出高温热交换装置140时例如是摄氏70度，因此第一导热流体H1还能在第一热交换装置120中将供应流体F1的温度加热至摄氏68度，进而流到储液装置130。另一方面，当第一热源150例如是空气压缩机时，第一导热流体H1经过两次降温后可以再回去吸收空气压缩机(第一热源150)所产生的热能，进而提供良好的冷却效果。本发明并不限于上述流体的温度以及热源的种类，在其他实施例中更可以让流体在其他温度之间热交换，进而回收其他种类的热源所产生的热能。

由于在本发明第一实施例的热能回收***100中，第一导热流体H1通过高温热交换装置140与第一热交换装置120的顺序与供应流体F1进入高温热交换装置140与第一热交换装置120的顺序相反，因此第一导热流体H1的热能可以在高温热交换装置140以及第一热交换装置120释放，进而提升第一热源150的热能回收效率。同时，供应流体F1自储液装置130流出后还会在高温热交换装置140吸收来自较高温的第一导热流体H1的热能，进而输出带有高温的供应流体F1。因此，本实施例的热能回收***100可以分两次回收来自第一热源150的热能，供应流体F1在流出储液装置130后还能进一步加热，进一步补偿供应流体F1在储液装置130散失的热能或提升到所需的工作温度，并达到热能回收的最大化。

具体而言，上述实施例中的第一热交换装置120以及高温热交换装置140加热供应流体F1，并冷却第一导热流体H1。另一方面，第一热交换装置120以及高温热交换装置140包含例如板式热交换器，进而节省体积以及增加热回收效率。换句话说，第一热交换装置120以及高温热交换装置140较佳在不混合供应流体F1以及第一导热流体H1的前提下传递供应流体F1以及第一导热流体H1之间的热能。

以下将再以其他实施例说明本发明的技术内容。说明内容会着重于各实施例之间的不同之处及其功效，各实施例中类似的元件请参照上述第一实施例的说明内容，以下将不再赘述。

图2为本发明的第二实施例中热能回收***的示意图。请参照图2，第二实施例的热能回收***200包括流体供应源210、第二热交换装置260、第一热交换装置220、储液装置230、高温热交换装置240、第一热源250以及第二热源270。与第一实施例不同的是，第二实施例的热能回收***200包括第二热交换装置260以及第二热源270，且第二热源270以管线271、管线261连接第二热交换装置260并形成另一回路，第二导热流体H3在第二热源270以及第二热交换装置260形成的回路里面循环。本实施例的第二热交换装置260再经另一管线263传输流体供应源210以及第一热交换装置220之间的供应流体F2。

本发明第二实施例中的供应流体F2自管线211流到第二热交换装置260，管线271中的第二导热流体H3例如是吸收第二热源270的热能的冷却水或冷却液体，供应流体F2和第二导热流体H3在第二热交换装置260中热交换。因此，第二热交换装置260以及第一热交换装置220可以依序加热所述供应流体F2，并通过分阶段的加热来提升热能回收的效率。

详细来说，在本发明第二实施例中，第一导热流体H2离开第一热源250时，在管线251中具有第一温度，第二导热流体H3离开第二热源270时，在管线271中具有第二温度，其中第一温度高于第二温度。也就是说，第二热源270例如是产出导热流体H3的温度较低的压缩机，第二热交换装置260可以预先藉由较低温的第二导热流体H3加热供应流体F2，再通过第一导热流体H2在第一热交换装置220以及高温热交换装置240中加热。

举例而言，本实施例的流体供应源210供应温度例如是摄氏25度的供应流体F2，第二热源270将第二导热流体H3的温度加热至例如是摄氏35度。在第二热交换装置260，供应流体F2的温度就可以通过第二导热流体H3所带来的热能增加至摄氏33度，接着再在第一热交换装置220加热至例如是摄氏68度。因此，供应流体F2的加热效率可以提升，同时第一热交换装置220因为温差降低，也可以处理更大量的流体。本发明并不限于上述的流体的温度范围。

另一方面，本发明第二实施例的热能回收***200更包括以管线241连接至高温热交换装置240的加热装置280。加热装置280可以加热来自高温热交换装置240的供应流体F2，藉以进一步确保供应流体F2以适当的温度输出。同时，高温热交换装置240以另一管线285连接至储液装置230。供应流体F2自储液装置230流出，通过高温热交换装置240以及加热装置280后输出或流回储液装置230。换句话说，高温热交换装置240和储液装置230之间还以管线形成回路回收没有输出的供应流体F2。

举例而言，供应流体F2在流过管线281后，可以经由管线283输出，也可以经由管线285流回到储液装置230中，藉以储存备用。本发明并不限于上述实施例的连接方式，在其他实施例中更可以将高温热交换装置240连接至管线285上，供应流体F2可以经过高温热交换装置240后直接流回储液装置230，供应流体F2也可以直接藉由管线241进入管线283输出。换句话说，本发明实施例中可以输出又同时可以流回储液装置的管线并不限于与加热装置连接，亦可以与高温热交换装置连接。

图3为本发明的第三实施例中热能回收***的示意图。请参照图3，第三实施例的热能回收***300包括流体供应源310、第二热交换装置360、第一热交换装置320、第三热交换装置390、储液装置330、高温热交换装置340、加热装置380、第一热源350、第二热源370以及第三热源3100。与第二实施例不同的是，热能回收***300包括第三热交换装置390以及第三热源3100。

本实施例的第三热源3100以管线3101、管线391连接第三热交换装置390并形成第三个回路，而第三导热流体H6在第三热源3100以及第三热交换装置390形成的回路里面循环。第三热交换装置390再经另一管线393、管线395传输流体供应源310以及储液装置330之间的供应流体F3。第一热交换装置320以及第三热交换装置390分别取得供应流体F3，再分别输出至储液装置330。管线3101中的第三导热流体H6例如是吸收第三热源3100的热能的冷却水或冷却液体，来自管线3101的第三导热流体H6与来自管线393的供应流体F3在第三热交换装置390中热交换。

换句话说，第一热交换装置320以及第三热交换装置390在储液装置330以及第二热交换装置360之间是以并联的方式连接。因此，本实施例的供应流体F3可以在流到储液装置330之前，在第三热交换装置390吸收第三导热流体H6的热能，或是在第一热交换装置320吸收第一导热流体H4的热能。由于第一导热流体H4经过高温热交换装置340后温度会降低，因此可以和第三热交换装置390一起加热供应流体F3到相同或相近的温度。也就是说，本实施例的第三热源3100例如是产出第三导热流体H6的温度较第一热源350的产出第一导热流体H4的温度低，且较第二热源370产出的第二导热流体H5的温度高的压缩机。

本发明第三实施例的第三导热流体H6离开第三热源3100时具有第三温度，第一导热流体H4在高温热交换装置340以及第一热交换装置320之间具有回收温度，且回收温度与第三温度相近。举例而言，本发明第三实施例的第二导热流体H5在管线371的温度例如是摄氏30至40度，第三导热流体H6在管线3101的温度以及第一导热流体H4在管线341的温度例如是摄氏40至70度，第一导热流体H4在管线351的温度例如是摄氏70至100度。因此，本实施例的供应流体F3可以经由上述这些导热流体H5、H6、H4分段加热，进而达到适当的温度。本发明并不限于上述的流体的温度范围。

图4为本发明的第四实施例中热能回收***的示意图。请参照图4，第四实施例的热能回收***400包括流体供应源410、第二热交换装置460、第一热交换装置420、第三热交换装置490、储液装置430、高温热交换装置440、加热装置480、第一热源450、第二热源470以及第三热源4100、纯化装置4120、第四热交换装置4110。第四实施例中的热能回收***400与上述第三实施例的热能回收***300相似，惟不同之处在于热能回收***400包括第四热交换装置4110以及纯化装置4120。

本发明第四实施例中的纯化装置4120接收来自加热装置480的供应流体F4，纯化装置4120将纯化过的部分供应流体F4传输至管线4123，再将纯化过程中所产生的杂质与另一部分供应流体F4传输至管线4121。第四热交换装置4110经管线4121与纯化装置4120连接，再经由另一管线4111及管线4113传输流体供应源410以及储液装置430之间的供应流体F4。换句话说，第一热交换装置420、第三热交换装置490以及第四热交换装置4110在储液装置430以及第二热交换装置460之间是以并联的方式连接，因此第四热交换装置4110、第一热交换装置420以及第三热交换装置490分别取得供应流体F4，再分别输出至储液装置430。同时，来自纯化装置4120的供应流体F4中，部份含有杂质的供应流体F4自管线4121进入到第四热交换装置4110，并与来自第二热交换装置460的供应流体F4热交换，提高流往储液装置430的供应流体F4的温度，而来自管线4121的供应流体F4再经由管线4115排出。因此，本实施例的纯化装置4120可以输出纯化过的供应流体F4，同时还可以回收来自具有杂质的供应流体F4的热能。

因此，本实施例的供应流体F4中还可以取部分已经加热过的供应流体F4来加热未加热的流体，进一步提升热能回收效率。

由上述可知，本发明的实施例的热能回收***可以回收第一热源所产生的热能，且第一热源所加热的第一导热流体在高温热交换装置以及第一热交换装置中与供应流体热交换，让热能可以再次回收，且储液装置位于第一热交换装置以及高温热交换装置之间，因此可以分别加热进入储液装置之前的供应流体以及自储液装置流出的供应流体，藉以让供应流体的温度落在适当范围，同时提升整体的热能回收效果。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种热能回收***，其特征在于，包括：

流体供应源，提供供应流体

第一热交换装置；

储液装置；

高温热交换装置，所述流体供应源、所述第一热交换装置、所述储液装置以及所述高温热交换装置以管线连接，所述供应流体依序通过所述第一热交换装置、所述储液装置、所述高温热交换装置后输出；以及

第一热源，与所述高温热交换装置以及所述第一热交换装置以管线互相连接，第一导热流体在所述第一热源、所述高温热交换装置以及所述第一热交换装置之间循环；

其中所述第一导热流体自所述第一热源进入所述高温热交换装置，再进入所述第一热交换装置，所述第一导热流体以第一温度进入所述高温热交换装置与所述供应流体热交换，所述第一导热流体以第二温度进入所述第一热交换装置与所述供应流体热交换，所述第一温度高于所述第二温度。

2.如权利要求1所述的热能回收***，其特征在于，更包括：

第二热源；以及

第二热交换装置，以管线与所述第二热源连接，第二导热流体在所述第二热源以及所述第二热交换装置之间循环，再经另一管线传输所述流体供应源以及所述第一热交换装置之间的所述供应流体；

其中所述第二导热流体与所述供应流体在所述第二热交换装置中热交换。

3.如权利要求2所述的热能回收***，其特征在于，所述第一导热流体离开所述第一热源时具有第一温度，所述第二导热流体离开所述第二热源时具有第二温度，所述第一温度高于所述第二温度。

4.如权利要求2所述的热能回收***，其特征在于，更包括：

第三热源；以及

第三热交换装置，以管线与所述第三热源连接，第三导热流体在所述第三热源以及所述第三热交换装置之间循环，再经另一管线传输所述流体供应源以及所述储液装置之间的所述供应流体；

其中所述第一热交换装置以及所述第三热交换装置分别取得所述供应流体，再分别输出至所述储液装置，且所述第三导热流体与所述供应流体在所述第三热交换装置中热交换。

5.如权利要求4所述的热能回收***，其特征在于，所述第三导热流体离开所述第三热源时具有第三温度，所述第一导热流体在所述高温热交换装置以及所述第一热交换装置之间具有回收温度，所述回收温度与所述第三温度相近。

6.如权利要求2所述的热能回收***，其特征在于，更包括：

加热装置，以管线连接至所述高温热交换装置，所述供应流体自所述高温热交换装置经所述加热装置加热后输出。

7.如权利要求6所述的热能回收***，其特征在于，更包括：

纯化装置，以管线连接至所述加热装置；以及

第四热交换装置，以管线连接至所述纯化装置，再经另一管线传输所述流体供应源以及所述储液装置之间的所述供应流体；

其中所述第四热交换装置以及所述第一热交换装置分别取得所述供应流体，再分别输出至所述储液装置，且部分通过所述加热装置的所述供应流体经另一管线依序通过所述纯化装置及所述第四热交换装置，并与流往所述储液装置的所述供应流体热交换。

8.如权利要求1所述的热能回收***，其特征在于，所述高温热交换装置以及所述第一热交换装置加热所述供应流体，并冷却所述第一导热流体。

9.如权利要求1所述的热能回收***，其特征在于，所述高温热交换装置以另一管线连接至所述储液装置，所述供应流体自所述储液装置流出，通过所述高温热交换装置后输出或流回所述储液装置。

10.如权利要求1所述的热能回收***，其特征在于，所述高温热交换装置以及所述第一热交换装置包含板式热交换器。