专利名称：低品位余热利用装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用低品位余热的方法、以及低品位余热利用装置。
技术背景 现有技术中吸收式直燃机余热回收方案主要分为两类，一类是通过在直燃机烟道上安装烟气换热器回收烟气显热，一类是通过在直燃机烟道上安装冷凝式换热器回收烟气的显热和部分潜热。对循环冷却水的余热回收，一般采用电驱式热泵来实现。图I为目前常规的吸收式直燃机余热回收的工艺流程。目前常规吸收式直燃机系统在采暖季运行时开启制热模式，其形式非常类似于燃气锅炉，燃气205进入吸收式直燃机I燃烧后直接将热量传递给采暖水直燃机支路210，升温后形成采暖水干路211输出。对传统流程改进的流程常见为加装烟气换热器202，从采暖水干路208上分出采暖水烟气换热支路209进入烟气换热器202换热后直接返回采暖水干路211。调节阀203和204分别设置在209和210上，用来调节采暖水干路208的流量在采暖水烟气换热支路209和采暖水直燃机支路210的分配。由于采暖水干路208进入系统的温度较高，吸收式直燃机排烟206仅有显热可被置换出，余热回收能力有限。如果采暖水干路208的温度较低，则对烟气换热器202的要求较高，必须既能处理显热换热，又能处理潜热换热，经济性不佳。现有技术方案存在两大技术缺陷，一是对直燃机烟气的余热回收未做到梯级利用，烟气的物理性质在气态段和冷凝段有着非常大的差异，一般直燃机的排烟温度在160°C以上，冷凝温度在80°C左右，如不区分为两类换热器梯级利用，则换热器的经济性会变得较差，换热面积较大；二是直燃机烟气热量与其额定热功率不匹配，采用制冷工况吸收余热时，即使算入烟气的潜热也仅能满足其额定功率的25%左右，其余冷量由于找不到对应余热源而白白浪费。
实用新型内容针对相关技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种利用低品位余热的方法、及低品位余热利用装置，以提高直燃机系统热利用效率。为实现上述目的，一方面本实用新型提供了一种利用低品位余热的方法，包括将吸收式直燃机排出的烟气，引入烟气换热器中并在其中对烟气进行显热回收；将回收显热后的烟气，引入烟气冷凝式换热器中并在其中对该回收显热后的烟气进行潜热回收；以及将被回收潜热后的烟气排放掉，其中，吸收式直燃机在采暖季时在制冷季模式下运行，所回收的显热被置换到从吸收式直燃机的循环采暖水出口排出的热水中，所回收的潜热被置换到从吸收式直燃机的循环冷冻水出口排出的冷冻水中。优选地，本实用新型方法还包括将从循环冷冻水出口排出的冷冻水，引入循环冷却水换热器中吸收其中冷却水所含热量；将吸收冷却水热量后的冷冻水、与吸收潜热后的冷冻水汇合后返回吸收式直燃机中进行放热，然后将放热后的冷冻水从循环冷冻水出口排出。[0008]优选地，本实用新型方法还包括将从循环冷冻水出口排出的冷冻水、与吸收潜热后的冷冻水汇合；将汇合后的冷冻水弓I入循环冷却水换热器中吸收其中冷却水所含热量；以及将吸收冷却水所含热量后的冷冻水返回吸收式直燃机中进行放热，然后将放热后的冷冻水从循环冷冻水出口排出。优选地，从吸收式直燃机排出的烟气温度在160°C以上，其冷凝温度为80°C。另一方面本实用新型还提供一种低品位余热利用装置，其包括吸收式直燃机，具有循环采暖水出口、循环采暖水入口、循环冷冻水入口、循环冷冻水出口、烟气出口 ；与循环采暖水入口连接的采暖水输入支路，与循环采暖水出口连接的采暖水输出支路；对从烟气出口排出的烟气进行显热回收的烟气换热器，其具有第一和第二换热通道，其中第一换热通道的入口与烟气出口连通，第二换热通道的入口与采暖水输入支路连通，第二换热通道的出口与采暖水输出支路连通；对回收显热后的烟气进行潜热回收的烟气冷凝式换热器， 其具有第三和第四换热通道，其中第三换热通道的入口与第一换热通道的出口连通，第四换热通道的入口与循环冷冻水出口连通，第四换热通道的出口与循环冷冻水入口连通。优选地，本实用新型装置还包括循环冷却水换热器，其具有第五和第六换热通道，该第五换热通道的入口与循环冷冻水出口连通，该第五换热通道的出口与循环冷冻水入口连通；以及与第六换热通道的入口连通的冷却水输入支路、与第六换热通道出口连通的冷却水输出支路。优选地，本实用新型装置还包括跨线，其一端与烟气冷凝式换热器的第四换热通道的出口连通，其另一端与循环冷却水换热器的第五换热通道的入口连通；以及连接在跨线上的控制流经跨线的冷冻水流量的跨线阀。优选地，采暖水输入支路分为第一分支管路、第二分支管路，其中第一分支管路与循环采暖水入口连通，第二分支管路与烟气换热器的第二换热通道的入口连通。优选地，在第一分支管路上、在第二分支管路上，分别连接有一个流量调节阀。优选地，在烟气冷凝式换热器的第三换热通道的出口处，连接有供被吸收潜热后的烟气排出的排气管。本实用新型的有益技术效果在于对吸收式直燃机在制冷模式下排出的烟气，采用烟气换热器进行显热回收，以及采用烟气冷凝式换热器对回收显热后的烟气进行潜热回收，这种采用烟气两段式换热方式分别回收烟气显热和潜热的方案，实现了对吸收式直燃机的低品位余热进行梯级回收。进一步，由于将用以与烟气换热的换热器分为显热和潜热两型换热器(即，所述的烟气换热器和所述的烟气冷凝式换热器)不仅可有效利用烟气余热，对换热器的设计、材质和流程控制的要求也相应降低，经济性较好。另外，本实用新型还引入辅助循环冷却水换热器，以将外循环冷却水中的热量作为附加热量送入吸收式直燃机的循环冷冻水中，这解决了现有技术中由于直燃机烟气热量与其额定热功率不匹配而造成的浪费，即解决现有技术中烟气余热不足以补偿直燃机额定制冷功率的问题。由此，当吸收式直燃机在采暖季运行在制冷模式下时，本实用新型可以将烟气带走的热量全部回收，不仅如此，上述的外循环冷却水带来的废热还可为本实用新型提供近一半的热量，使之提升为可以直接应用的采暖热量，本实用新型的热效率可大幅提高。从而本实用新型明显提高了直燃机的余热利用能力和供热能力、并且使得对本实用新型装置的控制调节更为灵活。
图I是现有技术中常规吸收式直燃机余热回收的工艺流程；图2是本实用新型低品位余热利用装置的实施例的示意图。图2 中:
1吸收式直燃机
2循环冷却水换热器
3烟气冷凝式换热器
4烟气换热器
5冷冻水支路循环冷却水换热器进口阀
6冷冻水支路循环冷却水换热器出口阀
7跨线阀
8冷冻水支路冷凝式换热器进口阀
9冷冻水支路冷凝式换热器出口阀
10采暖水烟气换热支路调节阀
11采暖水直燃机支路调节阀
12燃气
13冷冻水直燃机出管路
14冷冻水冷凝式换热器支路
15冷冻水循环冷却水换热器阀前支路
16跨线
17冷冻水循环冷却水换热器阀后支路
18冷冻水冷凝式换热器后阀前支路19冷冻水冷凝式换热器后阀后支路
20冷冻水循环冷却水换热器后支路
21冷冻水直燃机进管路
22冷却水输入支路
23冷却水输出支路
24直燃机烟气出管路
25直燃机烟气显热换后出管路
26烟气排气管
27采暖水输入支路
28第一分支管路
29采暖水烟气换热支路
30采暖水输出支路
31采暖水出端。
具体实施方式
以下参见附图描述本实用新型的具体实施方式
。参见图2描述本实用新型的利用低品位余热的方法，其包括将吸收式直燃机I排出的烟气，引入烟气换热器4中并在其中对烟气进行显热回收；将回收显热后的烟气，引入烟气冷凝式换热器3中并在其中对该回收显热后的烟气进行潜热回收；将被回收潜热后的烟气排放掉，其中，吸收式直燃机I在采暖季时在制冷季模式下运行，所回收的显热被置换到从吸收式直燃机I的循环采暖水出口排出的热水中(即来自采暖水输入支路27的采暖水吸收所述显热后，从采暖水烟气换热支路29流出，然后与从吸收式直燃机I的循环采暖水出口排出的热水混合后输出)，所回收的潜热被置换到从吸收式直燃机I的循环冷冻水出口排出的冷冻水中。继续参见图2，本实用新型方法还包括将从循环冷冻水出口 104排出的冷冻水，引入循环冷却水换热器2中吸收其中冷却水所含热量；将吸收冷却水热量后的冷冻水、与吸收潜热后的冷冻水汇合后返回吸收式直燃机I中进行放热，然后将放热后的冷冻水从循环冷冻水出口 104排出。作为一种可替换的方式，本实用新型方法还包括将从循环冷冻水出口排出的冷冻水、与吸收潜热后的冷冻水汇合；将汇合后的冷冻水引入循环冷却水换热器2中吸收其中冷却水所含热量；将吸收冷却水所含热量后的冷冻水返回吸收式直燃机I中进行放热，然后将放热后的冷冻水从循环冷冻水出口 104排出。优选地，本实用新型中从吸收式直燃机I排出的烟气温度在160°C以上，其冷凝温度为80°C。另一方面，本实用新型还提供一种低品位余热利用装置，其包括吸收式直燃机1，具有循环采暖水出口 102、循环采暖水入口 101、循环冷冻水入口 105、循环冷冻水出口104、烟气出口 103 ;与循环采暖水入口 101连接的采暖水输入支路27，与循环采暖水出口102连接的采暖水输出支路30 ;对从烟气出口排出的烟气进行显热回收的烟气换热器4 ;对回收显热后的烟气进行潜热回收的烟气冷凝式换热器3。其中烟气换热器4具有第一和第二换热通道，第一换热通道的入口与烟气出口 103连通，第二换热通道的入口与采暖水输入支路27连通，第二换热通道的出口与采暖水输出支路30连通。烟气冷凝式换热器3具有第三和第四换热通道，第三换热通道的入口与第一换热通道的出口连通，第四换热通道的入口与循环冷冻水出口 104连通，第四换热通道的出口与循环冷冻水入口 105连通。在烟气冷凝式换热器3的第三换热通道的出口处，连接有供被吸收潜热后的烟气排出的排气管26。图2中示出采暖水输入支路27分为第一分支管路28、第二分支管路，其中第一分支管路28与循环采暖水入口 101连通，第二分支管路与烟气换热器4的第二换热通道的入口连通，并且在第一分支管路28上、在第二分支管路上分别连接有一个流量调节阀11、10。进一步，图2中示出本实用新型装置还包括循环冷却水换热器2、和冷却水输入支路22、冷却水输出支路23。循环冷却水换热器2具有第五和第六换热通道，第五换热通 道的入口与循环冷冻水出口 104连通，第五换热通道的出口与循环冷冻水入口 105连通，冷却水输入支路22与第六换热通道的入口连通，冷却水输出支路23与第六换热通道出口连通。再进一步，图2中示出了跨线16、连接在跨线16上的跨线阀7，跨线阀7控制流经跨线16的冷冻水流量。跨线16的一端与烟气冷凝式换热器3的第四换热通道的出口连通，跨线16的另一端与循环冷却水换热器2的第五换热通道的入口连通。以下参见图2，描述本实用新型装置的一个实施例的工作流程。吸收式直燃机I采暖季时按制冷季模式运行，燃气12进入吸收式直燃机I燃烧后生产冷冻水，冷冻水直燃机出管路13分成两路冷冻水冷凝式换热器支路14、冷冻水循环冷却水换热器阀前支路15，冷冻水经支路14进入烟气冷凝式换热器3，其中支路14上设有进口阀8，冷冻水经支路15经进口阀5、支路17进入循环冷却水换热器2。来自支路14的冷冻水经过烟气冷凝式换热器3升温后，经支路18、出口阀9后进入冷冻水冷凝式换热器后阀后支路19 ;来自支路15的冷冻水经过循环冷却水换热器2升温后，经出口阀6进入冷冻水循环冷却水换热器后支路20，两者汇合后进入冷冻水直燃机进管路21，直接返回吸收式直燃机1，构成冷冻水循环闭路。从吸收式直燃机I中排出烟气，经直燃机烟气出管路24进入烟气换热器4，采暖水支路27用于输入从本实用新型装置以外来的采暖水，采暖水支路27分为第一分支管路28和第二分支管路，采暖水经第一分支管路28进入吸收式直燃机I，采暖水经烟气换热器4在与烟气换热器4换热后，经过采暖水烟气换热支路29直接返回采暖水输出支路30，与来自支路30的热水汇合后从采暖水出端31流出供给客户端等。从直燃机烟气出管路24排出的烟气进入烟气换热器4换热后，通过直燃机烟气显热换后出管路25进入烟气冷凝式换热器3，由于来自管路25的烟气温度较低，经过烟气冷凝式换热器3烟气被冷凝后从烟气排气管26排出。吸收式直燃机I的制冷能力较强，管路24中的烟气无法满足其余热需求，故引冷却水输入支路入22，冷却水与来自支路15的冷冻水换热后冷却通过冷却水输出支路23离开本实用新型装置。系统中跨线16是为了为跨线调节，使本实用新型装置在使用时温度分布合理或在故障状况下切换。为进一步理解本实用新型，对本实用新型出现的相关术语解释如下吸收式直燃机吸收式直燃机是采用可燃气体直接燃烧，提供制冷、采暖和卫生热水。制冷工况时，一般以水为制冷介质，通过溴化锂溶液的低温吸收和高温解吸完成制冷循环。制热工况时，则类似于余热锅炉，将燃气燃烧的热量通过溴化锂溶液的循环直接传导给采暖水。烟气各种可燃气体或燃油在吸收式直燃机内燃烧形成的高温气体产物，被直燃机利用后的烟气仍含有一定的显热和大量的冷凝潜热。循环冷却水在工业中广泛使用的用于为装置降温的循环水。从冷却水凉水塔降温的冷却水通过冷却水管网向待降温的装置中输送，升温后返回再降温重复利用。烟气换热器采用水或其它介质与烟气进行热量交换的换热设备，一般为列管式或板式换热器，形体较大，主要吸收烟气的显热。 冷凝式换热器采用水或其它介质与接近露点的烟气进行热量交换的换热设备，一般为不锈钢材质的板式换热器，形体相对较小，主要吸收烟气的潜热。它设有疏水装置，可将烟气冷凝液排出。循环冷却水换热器冷热介质均为水的换热设备，绝大多数为板式换热器，是一种常见的体积较小、效率很高的换热器，多为不锈钢材质。参见附图2，以220kw-230kw燃气在吸收式直燃机I产生热能210kw(或冷能210kw)为例，烟气换热器4从烟气吸收显热30kw，烟气冷凝式换热器3从烟气吸收潜热35kw,通过循环冷却水换热器2从循环冷却废水吸收冷能160kw。上述所有吸收的能量相当于进入直燃机I的燃气热量的约150% (这个数值是根据燃气低热值计算的)。相比较而言，在同样条件下，在图I示出现有技术中，其采暖效率是90%。综上，本实用新型对吸收式直燃机在制冷模式下排出的烟气，采用烟气换热器进行显热回收，以及采用烟气冷凝式换热器对回收显热后的烟气进行潜热回收，这种采用烟气两段式换热方式分别回收烟气显热和潜热的方案，实现了对吸收式直燃机的低品位余热进行梯级回收。进一步，由于将用以与烟气换热的换热器分为显热和潜热两型换热器(即，所述的烟气换热器和所述的烟气冷凝式换热器)不仅可有效利用烟气余热，对换热器的设计、材质和流程控制的要求也相应降低，经济性较好。另外，本实用新型还引入辅助循环冷却水换热器，以将外循环冷却水中的热量作为附加热量送入吸收式直燃机的循环冷冻水中，这解决了现有技术中由于直燃机烟气热量与其额定热功率不匹配而造成的浪费，即解决现有技术中烟气余热不足以补偿直燃机额定制冷功率的问题。由此，当吸收式直燃机在采暖季运行在制冷模式下时，本实用新型可以将烟气带走的热量全部回收，不仅如此，上述的外循环冷却水带来的废热还可为本实用新型提供近一半的热量，使之提升为可以直接应用的采暖热量，本实用新型的热效率可大幅提高。从而本实用新型明显提高了直燃机的余热利用能力和供热能力、并且使得对本实用新型装置的控制调节更为灵活。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种低品位余热利用装置，包括 吸收式直燃机(I)，具有循环采暖水出口(102)、循环采暖水入口(101)、循环冷冻水入口(105)、循环冷冻水出口 (104)、烟气出口 (103)； 与所述循环采暖水入口(101)连接的采暖水输入支路(27)，与所述循环采暖水出口(102)连接的采暖水输出支路(30)； 其特征在于，还包括 对从所述烟气出口排出的烟气进行显热回收的烟气换热器(4)，其具有第一和第二换热通道，其中第一换热通道的入口与所述烟气出口(103)连通，第二换热通道的入口与所述采暖水输入支路(27)连通，所述第二换热通道的出口与所述采暖水输出支路(30)连通； 对回收显热后的烟气进行潜热回收的烟气冷凝式换热器(3)，其具有第三和第四换热通道，其中第三换热通道的入口与所述第一换热通道的出口连通，第四换热通道的入口与所述循环冷冻水出口(104)连通，第四换热通道的出口与所述循环冷冻水入口(105)连通。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，还包括 循环冷却水换热器(2)，其具有第五和第六换热通道，该第五换热通道的入口与所述循环冷冻水出口(104)连通，该第五换热通道的出口与所述所述循环冷冻水入口(105)连通；以及 与所述第六换热通道的入口连通的冷却水输入支路(22)、与所述第六换热通道出口连通的冷却水输出支路(23)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括 跨线(16)，其一端与所述烟气冷凝式换热器(3)的第四换热通道的出口连通，其另一端与所述循环冷却水换热器(2)的第五换热通道的入口连通；以及 连接在所述跨线(16)上的控制流经所述跨线(16)的冷冻水流量的跨线阀(7)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述采暖水输入支路(27)分为第一分支管路(28)、第二分支管路，其中所述第一分支管路(28)与所述循环采暖水入口(101)连通，所述第二分支管路与所述烟气换热器(4)的第二换热通道的入口连通。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于， 在所述第一分支管路(28)上、在所述第二分支管路上，分别连接有一个流量调节阀(IUlO)。
6.根据权利要求I所述的装置，其特征在于， 在所述烟气冷凝式换热器(3)的第三换热通道的出口处，连接有供被吸收潜热后的烟气排出的排气管(26)。
专利摘要本实用新型提供一种低品位余热利用装置，包括吸收式直燃机，具有循环采暖水出口、循环采暖水入口、循环冷冻水入口、循环冷冻水出口、烟气出口；与循环采暖水入口连接的采暖水输入支路，与循环采暖水出口连接的采暖水输出支路；烟气换热器，其具有第一和第二换热通道，其中第一换热通道的入口与烟气出口连通，第二换热通道的入口与采暖水输入支路连通，第二换热通道的出口与采暖水输出支路连通；烟气冷凝式换热器，其具有第三和第四换热通道，其中第三换热通道的入口与烟气换热器第一换热通道的出口连通，第四换热通道的入口与循环冷冻水出口连通，第四换热通道的出口与循环冷冻水入口连通。本实用新型可提高直燃机热利用效率。
文档编号F25B15/06GK202547183SQ20112057471
公开日2012年11月21日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者仵浩, 刘长青 申请人:新奥科技发展有限公司