一种工业余热回收利用装置及其方法与流程

1.本发明涉及余热回收技术领域，尤其是涉及一种工业余热回收利用装置及其方法。


背景技术：

2.我国工业余热量大、面积广，但现有技术中余热回收装置将利用后的介质直接循环再次通过换热器进行换热吸收，不能充分利用设备周围的空气热量，换热时间长，换热效率低。


技术实现要素：

3.本发明的目的是解决上述背景技术中的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种工业余热回收利用装置，包括介质管道上依次连接的换热机构、压缩机构、缓冲机构、热利用机构、贮存机构以及发电机，换热机构包括第一级空气换热器和第二级余热换热器，第一级空气换热器一端与发电机连接，第一级空气换热器另一端与第二级余热换热器一端连接，第二级余热换热器的另一端与压缩机构相连接。
5.优选的，第一级空气换热器和第二级余热换热器均为管式换热器，管式换热器中的换热管内壁设置有若干圆周分布换热翅片，换热翅片沿换热管轴向倾斜设置。
6.优选的，压缩机构为压缩机，压缩机两端设置有自控阀。
7.优选的，缓冲存储机构包括至少一个缓冲罐，缓冲罐的两端设置有自控阀。
8.优选的，热利用机构的输出端设置有自控阀并与贮存机构相连接，贮存机构包括若干并列连接的贮存罐，贮存罐两端设置有自控阀，贮存罐的输出端设置有恒压阀。
9.优选的，发电机的输入端设置有自控阀，发电机的输出端与第一级空气换热器相连接。
10.一种基于上述工业余热回收利用装置的工业余热回收利用方法，具体步骤如下：
11.步骤s1：第一升温阶段，低温低压状态的介质通过第一级空气换热器吸收空气中的热量，进行第一次升温，使得低温低压状态的介质转化为常温低压状态的介质；
12.步骤s2：第二升温阶段，常温低压状态的介质经过第二级余热换热器利用余热提高介质温度得到高温低压状态的介质；
13.步骤s3：升压升温阶段，将高温低压状态的介质通过压缩机进行升压升温，使得介质温度达到工业热利用要求，得到的高温高压状态的介质并通过缓冲罐进行缓冲储存；
14.步骤s4：热量利用阶段，缓冲罐通过其输出端的自动阀将高温高压状态的介质释放至热利用机构中进行放热；
15.步骤s5：贮存阶段，放热后的介质为低温高压状态并通过贮存罐进行存储；
16.步骤s6：发电阶段，贮存罐通过恒压阀将高压低温介质输入至发电机进行做功发电输出低温低压状态的介质，低温低压状态的介质再次进入第一升温阶段进行下一循环。
17.因此，本发明采用上述结构的一种工业余热回收利用装置及其方法，具有以下有益效果：
18.(1)通过第一级空气换热器将低温的介质转换为常温的介质，利用空气温度对介质进行预热，提高后期余热利用率。
19.(2)对热利用后的高压低温介质通过发电机进行发电，提高能源利用率。
20.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
21.图1为本发明一种工业余热回收利用装置结构示意图；
22.图2为本发明换热管径向剖视图；
23.图3为本发明换热管轴向剖视图。
24.附图标记
25.1、第一级空气换热器；11、换热翅片；2、第二级余热换热器；3、压缩机；4、缓冲罐；5、散热器；6、贮存罐；7、发电机；8自控阀；9、恒压阀。
具体实施方式
26.实施例
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。相应的阀体具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法以及控制采用本领域现有技术，故不再详细赘述。
32.下面结合附图，对本发明的实施方式作详细说明。
33.如图1所示，一种工业余热回收利用装置，包括介质管道上依次连接的换热机构、
压缩机构、缓冲机构、热利用机构、贮存机构以及发电机7。介质管道中填充有制冷剂。
34.换热机构包括第一级空气换热器1和第二级余热换热器2，第一级空气换热器1一端与发电机7连接，第一级空气换热器1另一端与第二级余热换热器2一端连接，第二级余热换热器2的另一端与压缩机构相连接。通过第一级空气换热器1将低温的介质转换为常温的介质，利用空气温度对介质进行预热，提高后期余热利用率。
35.本实施例第一级空气换热器1和第二级余热换热器2均为管式换热器，管式换热器中的换热管内壁设置有若干圆周分布换热翅片11，本实施例设置有三个，可以根据实际情况设置更多，为了提高气体的导热性能，在换热翅片11沿换热管轴向倾斜设置，使得气体在管程中的流动方向不断地发生改变，增加气体的湍动性，提高换热效率。换热管可以蜿蜒设置在需要降温或温度较高的位置，例如压缩机3附近或设备附近的电机等，在预热介质的同时起到冷却设备的作用。
36.压缩机构为压缩机3用于气体增压升温，压缩机3两端设置有自控阀8。
37.缓冲存储机构为缓冲罐4，缓冲罐4的两端设置有自控阀8，对热利用后的高压低温介质通过发电机7进行发电，提高能源利用率。
38.热利用机构的输出端设置有自控阀8并与贮存机构相连接，热利用机构根据工业实际情况为换热器或散热器5等，可以用于一些加热工序中的预热等操作，贮存机构包括若干并列连接的贮存罐6，贮存罐6两端设置有自控阀8，贮存罐6的输出端设置有恒压阀9。发电机7的输入端设置有自控阀8，发电机7的输出端与第一级空气换热器1相连接。
39.步骤s1：第一升温阶段，低温低压状态的介质通过第一级空气换热器吸收空气中的热量，使得介质提高一定的温度，储存一定的能量，进行第一次升温，使得低温低压状态的介质转化为常温低压状态的介质，提高工业余热的利用率。
40.步骤s2：第二升温阶段，常温低压状态的介质经过第二级余热换热器利用余热提高介质温度得到高温低压状态的介质。
41.步骤s3：升压升温阶段，将高温低压状态的介质通过压缩机进行升压升温，使得介质温度达到工业热利用要求，得到的高温高压状态的介质并通过缓冲罐进行缓冲储存。
42.步骤s4：热量利用阶段，缓冲罐通过其输出端的自动阀将高温高压状态的介质释放至热利用机构中进行放热。
43.步骤s5：贮存阶段，放热后的介质为低温高压状态并通过贮存罐进行存储。
44.步骤s6：发电阶段，贮存罐通过恒压阀将高压低温介质输入至发电机进行做功发电输出低温低压状态的介质，低温低压状态的介质再次进入第一升温阶段进行下一循环。
45.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种工业余热回收利用装置，包括介质管道上依次连接的换热机构、压缩机构、缓冲机构、热利用机构、贮存机构以及发电机，其特征在于：换热机构包括第一级空气换热器和第二级余热换热器，第一级空气换热器一端与发电机连接，第一级空气换热器另一端与第二级余热换热器一端连接，第二级余热换热器的另一端与压缩机构相连接。2.根据权利要求1所述的一种工业余热回收利用装置，其特征在于：第一级空气换热器和第二级余热换热器均为管式换热器，管式换热器中的换热管内壁设置有若干圆周分布换热翅片，换热翅片沿换热管轴向倾斜设置。3.根据权利要求1所述的一种工业余热回收利用装置，其特征在于：压缩机构为压缩机，压缩机两端设置有自控阀。4.根据权利要求1所述的一种工业余热回收利用装置，其特征在于：缓冲存储机构包括至少一个缓冲罐，缓冲罐的两端设置有自控阀。5.根据权利要求1所述的一种工业余热回收利用装置，其特征在于：热利用机构的输出端设置有自控阀并与贮存机构相连接，贮存机构包括若干并列连接的贮存罐，贮存罐两端设置有自控阀，贮存罐的输出端设置有恒压阀。6.根据权利要求6所述的一种工业余热回收利用装置，其特征在于：发电机的输入端设置有自控阀，发电机的输出端与第一级空气换热器相连接。7.一种基于上述权利要求1-6任意一项的工业余热回收利用装置的工业余热回收利用方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤s1：第一升温阶段，低温低压状态的介质通过第一级空气换热器吸收空气中的热量，进行第一次升温，使得低温低压状态的介质转化为常温低压状态的介质；步骤s2：第二升温阶段，常温低压状态的介质经过第二级余热换热器利用余热提高介质温度得到高温低压状态的介质；步骤s3：升压升温阶段，将高温低压状态的介质通过压缩机进行升压升温，使得介质温度达到工业热利用要求，得到的高温高压状态的介质并通过缓冲罐进行缓冲储存；步骤s4：热量利用阶段，缓冲罐通过其输出端的自动阀将高温高压状态的介质释放至热利用机构中进行放热；步骤s5：贮存阶段，放热后的介质为低温高压状态并通过贮存罐进行存储；步骤s6：发电阶段，贮存罐通过恒压阀将高压低温介质输入至发电机进行做功发电输出低温低压状态的介质，低温低压状态的介质再次进入第一升温阶段进行下一循环。

技术总结
本发明公开了一种工业余热回收利用装置，包括介质管道上依次连接的换热机构、压缩机构、缓冲机构、热利用机构、贮存机构以及发电机，换热机构包括第一级空气换热器和第二级余热换热器，第一级空气换热器一端与发电机连接，第一级空气换热器另一端与第二级余热换热器一端连接，第二级余热换热器的另一端与压缩机构相连接。同时公开了一种基于上述装置的工业余热回收利用的方法，采用上述一种工业余热回收利用装置以及方法，利用空气温度对介质进行预热，提高后期余热利用率，对热利用后的高压低温介质通过发电机进行发电，提高能源利用率。率。率。


技术研发人员：董广文 张京海
受保护的技术使用者：山东惠德节能环保科技有限公司
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/6/27