CN205638584U - 一种低温热回收相关的能量集成*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种低温热回收相关的能量集成***，包括：低温热源，用于产生可供回收利用的低温热量，并通过一载体所携带；第一循环泵，与所述低温热源相连；第一用热单元群，分别与所述循环泵和所述低温热源相连，回收从所述循环泵输出的低温热量，并将回收过低温热量的所述载体重新返回所述低温热源，以吸取低温热量；蒸发器，与所述循环泵与所述低温热源或者所述用热单元群连接，利用低温热量对所述蒸发器内的有机工质加热形成蒸汽；膨胀机，与所述蒸发器相连，用于使所述蒸汽膨胀做功；凝汽器，用于将从所述膨胀机输出的膨胀蒸汽进行冷凝液化；第二循环泵，连接所述凝汽器和所述蒸发器，将从所述凝汽器中输出的冷凝液循环导入所述蒸发器。

Description

一种低温热回收相关的能量集成***

技术领域

本实用新型涉及能量回收的***集成技术领域，特别涉及一种将传统低温热回收与ORC发电集成运行的低温热回收相关的能量集成***。

背景技术

随着经济快速增长的需求和炼油技术的发展，炼厂的产能不断增加，节能压力也随之增大。在公用工程方面，作为蒸汽***补充的低温余热回收利用受到了普遍重视，目前对于低温余热的回收利用，可分为将低温热直接作为加热热源的“同级利用”和将低温热转化为工艺可用的动力、冷或较高温位的热的“升级利用”。针对不同工厂的不同装置方法也不尽相同，如何有效经济地回收低温余热，使其利用率最大化尤为关键。

低温热回收的同级利用中，广泛采用以热水作为传热媒质，通过建立水站将一套或多套工艺装置的低温热集中回收，再以热水代替低温位蒸汽加热，实现低温热量的有效利用。也有部分工厂根据热源的部位和热量选择适宜的用户，直接利用工艺介质代替蒸汽换热。

低温热回收升级利用方法中，可采用诸如热泵、低温制冷、低温海水淡化、低温朗肯循环发电等技术。其中，有机朗肯循环(ORC)发电被广泛运用在工业废热回收、太阳热能发电等领域上。ORC发电过程以低沸点的有机物作为发电工质，通过低温热源将有机工质加热为气态，并进入膨胀机做功发电。从膨胀机排出的低压低温蒸汽进入凝汽器，冷却后的有机工质通过泵输送到蒸发器，实现工质的循环利用。ORC发电过程供热***间热负荷可调，能够根据工厂热源情况变化灵活调配，但ORC发电也普遍存在发电效率较低，相比投资较大，从而导致投资回收期长的问题。

然而，在低温热回收“同级利用”过程中，由于设计过程中热源与热阱的热负荷基本相匹配，传热媒质用量相对稳定，当热源或者热阱因开停工、装置减产等运行工况变化时，整体的低温热回收***会产生波动，对富余/缺少热量的去向/来源的可调节能力较差，因此会降低整个低温热回收***的热回收效率。

相比直接加热过程，“升级利用”中的ORC发电具备可调节能力强的特点，其可根据热源变化进行灵活调配。但在ORC发电***中，由于低温热源加热产生有机蒸汽的温度、压力限制，有机蒸汽焓值较小，导致ORC发电效率低，***整体热回收效率较低。与此同时，ORC发电***的增建需要对发电设备、土建、***集成等多个方面进行投资，相比ORC***整体较低的热回收效率，致使ORC发电***的操作经济性差，总体投资回收期长的缺点。

发明内容

本实用新型的目的在于解决工艺热水***单独应用时工况调整灵活性不足，以及ORC发电单独应用的操作经济性较差的问题，提供一种将传统低温热回收与ORC发电相集成互补的低温热回收相关的能量集成***。

为达上述目的，本实用新型提供一种低温热回收相关的能量集成***，包括：

低温热源，用于产生可供回收利用的低温热量，所述低温热量通过一载体所携带；

第一循环泵，与所述低温热源相连，用以实现所述低温热量的循环；

第一用热单元群，分别与所述循环泵和所述低温热源相连，用于回收从所述循环泵输出的低温热量，并将回收过低温热量之后的所述载体重新返回所述低温热源，以吸取低温热量；

蒸发器，一端与所述循环泵相连，另一端与所述低温热源或用热单元取热之后的低温热源流股相连，利用从所述循环泵中输出的低温热量对所述蒸发器内的有机工质加热形成蒸汽；

膨胀机，与所述蒸发器相连，用于使所述蒸汽膨胀做功；

凝汽器，与所述膨胀机相连，用于将从所述膨胀机输出的膨胀蒸汽进行冷凝液化；

第二循环泵，连接所述凝汽器和所述蒸发器，将从所述凝汽器中输出的冷凝液循环导入所述蒸发器。

根据本实用新型提出的低温热回收相关的能量集成***，还包括蒸汽冷凝水***，其具有两条传输路线，其中一条传输路线是使蒸汽凝水经由第二用热单元群回收热量后进入凝水处理***；另一条传输路线是将蒸汽凝水直接导入所述蒸发器。

根据本实用新型提出的低温热回收相关的能量集成***，还包括采暖***，连接在所述第一循环泵和所述蒸发器之间。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型将低温热水***与ORC发电***有机结合，充分考虑了低温热水回收热量和ORC发电回收热量的相互影响，运用合理的控制***，有效的改善工艺热水***单独应用时工况调整灵活性不足，以及ORC单独应用的操作经济性较差的问题，提高***总体的低温热回收效率。

(2)本实用新型工艺灵活，可以根据工厂实际情况，有效选择和更换其中的用热单元群，比如因冬季夏季工况变化引起的间断性热源变化，可以灵活切换热回收***，以实现热回收***的灵活操作。

(3)本实用新型可集成除氧水预热***和低温热水***，大大减少实际生产中动力相关的蒸汽消耗。

附图说明

图1为本实用新型的低温热回收相关的能量集成***的第一具体实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的低温热回收相关的能量集成***的第二具体实施例的结构示意图；

图3为本实用新型的低温热回收相关的能量集成***的第三具体实施例的结构示意图。

图4为本实用新型的低温热回收相关的能量集成***的第四具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，为本实用新型的低温热回收相关的能量集成***的第一具体实施例的结构示意图。在该实施例中，本实用新型采用低温热水回收***与ORC发电***集成工艺，使工艺热水***与ORC发电***的集成互补，运用合理的控制***用以解决工艺热水***单独应用时工况调整灵活性不足，以及ORC发电单独应用的操作经济性较差的问题。

如图1所示，本实用新型采用热水将低温热源的热量集中回收，其中一股流股根据下游用热单元群所需要的热负荷进行流量分配，经用热单元群后返回低温热源循环回收低温热源热量。另一股流股将分配后的热量传递至ORC发电***的蒸发器，经蒸发器换热后的热水返回低温热源取热，完成低温热水回收***循环过程。蒸发器内的有机工质加热后形成蒸汽进入膨胀机做功发电，膨胀机出口蒸汽通过凝汽器后过冷液化，由循环泵输送至蒸发器，完成ORC发电***循环过程。

在该实施例中，本实用新型是利用回收的低温热对进除氧器前的除氧水进行第一步预热，适用于动力站的除氧水***以及装置区内的除氧水***。

请参阅图2，为本实用新型的低温热回收相关的能量集成***的第二具体实施例的结构示意图。该实施例同时与蒸汽冷凝水***相结合，可通过第二用热单元群对蒸汽凝水中的低温热量进行回收，也可将蒸汽凝水直接导入蒸发器进入后续的ORC发电过程。

图3是本实用新型的将低温热回收相关的能量集成***与采暖***相集成的实施例，图4为本实用新型根据季节变化对间断性低温蒸汽等热源进行有效回收利用的具体实施例。

以下以某一工厂的数据为案例进行说明。

该工厂原有存在低温热源和用热单元信息如表1所示，工厂应用循环水冷却低温热源，循环水消耗量为313t/h；采用0.5MPag低压蒸汽加热用热单元，蒸汽消耗量为30.4t/h。

表1工厂原有低温热源及用热单元信息

该工厂应用本实用新型图1中的结构：采用热水将低温热源的热量集中回收，其中一股流股根据下游用热单元所需要的热负荷进行流量分配，经用热单元后返回低温热源循环回收低温热源热量。另一股流股将分配后的热量传递至ORC发电***的蒸发器，经蒸发器换热后的热水返回低温热源取热，完成低温热水回收***循环过程。蒸发器内的有机工质加热后形成蒸汽进入膨胀机做功发电，膨胀机出口蒸汽通过凝汽器后过冷液化，由循环泵输送至蒸发器，完成ORC发电***循环过程。各流股信息数据如表2所示。

表2流股信息表

工厂在应用专利工艺后，该部分的能源消耗量如表3所示。

表3采用专利前后公用工程能源消耗对比

本实用新型在降低能耗的同时，相比较单独采用低温热水***，在工况变化的情况下具有良好的可调节能力。现该工厂用热单元进行检修维修，则流股4和流股5的流量将调整为0。若工厂采用单独的低温热水***，此时由于缺少用热单元***内需要引入备用冷却装置将低温热水热量移除。工厂采用专利低温热水***与ORC发电***集成工艺，此时可将原有的流股3全部引入ORC发电***，由ORC发电***取热后，返回低温热源处重新取热。表4是在该种工况变化条件下，采用单独低温热水***、集成低温热水***与ORC发电***的能耗对比。

表4工况变化时单独低温热水***、集成低温热水与ORC发电的能源消耗量

由表4可知，在低温热水***下游出现用热波动/变化时，采用低温热水与ORC发电集成***仍然可以实现热能的有效回收，而单独采用低温热水***时，需要额外支付原有热水的冷却费用。

综上所述，本实用新型以热水为媒介回收利用低温余热和ORC发电的***集成，增强了面对不同工况***的控制能力，提高低温余热的利用率。用户可在满足低温热用热单元群需求下，运用控制***，将热量合理、有效分配在用热单元群和ORC发电***之间。在集成低温热水回收***和ORC发电***的同时，还可同时集成工厂内部的蒸汽给水及凝水***、工艺热水循环***、采暖***、季节变化产生间断性的低温热源以及对放空的低压蒸汽的回收再利用。而且，本实用新型在低温热源用热需求变化时，可实现低温热量的合理调配，从而有效保证***整体的热回收效率，保障***稳定运行。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种低温热回收相关的能量集成***，其特征在于，包括：

低温热源，用于产生可供回收利用的低温热量，所述低温热量通过一载体所携带；

第一循环泵，与所述低温热源相连，用以实现所述低温热量的循环；

第一用热单元群，分别与所述循环泵和所述低温热源相连，用于回收从所述循环泵输出的低温热量，并将回收过低温热量之后的所述载体重新返回所述低温热源，以吸取低温热量；

蒸发器，一端与所述循环泵相连，另一端与所述低温热源或用热单元取热之后的低温热源流股相连，利用从所述循环泵中输出的低温热量对所述蒸发器内的有机工质加热形成蒸汽；

膨胀机，与所述蒸发器相连，用于使所述蒸汽膨胀做功；

凝汽器，与所述膨胀机相连，用于将从所述膨胀机输出的膨胀蒸汽进行冷凝液化；

第二循环泵，连接所述凝汽器和所述蒸发器，将从所述凝汽器中输出的冷凝液循环导入所述蒸发器。

2.根据权利要求1所述的低温热回收相关的能量集成***，其特征在于，还包括蒸汽冷凝水***，其具有两条传输路线，其中一条传输路线是使蒸汽凝水经由第二用热单元群回收热量后进入凝水处理***；另一条传输路线是将蒸汽凝水直接导入所述蒸发器。

3.根据权利要求1所述的低温热回收相关的能量集成***，其特征在于，还包括采暖***，连接在所述第一循环泵和所述蒸发器之间。