热回收装置制造方法及图纸

本申请涉及一种热回收装置和一种热回收方法。根据本申请的所述热回收装置和所述热回收方法，能够通过使用而不浪费从工业领域或例如石油化学产品的制造工艺的各种化学工艺排出的低于100℃的低位热源，来产生蒸汽，并且所产生的蒸汽用于各种步骤。因此，可以减少作为在反应器或蒸馏塔中使用的作为外部热源的消耗的高温蒸汽的量，从而使节能效率最大化，而且自主地产生由压缩机消耗的功率，并且减少通过压缩机的冷却剂流的部分气化现象。因此，以高效率回收热。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及一种热回收装置和热回收方法。
技术介绍
在一般的化学工艺中，热交换在通过反应器或蒸馏塔的各种途径中进行，并且热交换后产生的废热可被再利用或者被浪费。例如，如图1所示，当废热是温度低于100℃，例如50℃至90℃显热(sensibleheat)状态下的低位(low-level)热源时，废热由于其过低的温度而实质上不能再利用，从而通过冷凝水冷凝然后被浪费。同时，广泛地使用低压或高压蒸汽。具体地，在化学工艺中通常使用高温和高压蒸汽。通常，大气压和常温水被加热到蒸发点，且对被转换成蒸汽的水施加高压以增加内部能量，从而产生高温高压蒸汽。在这种情况下，为了蒸发液态的水，需要大量的能量消耗。
技术实现思路
技术问题本申请提供一种热回收装置和热回收方法。技术方案本申请涉及一种热回收装置。根据所述热回收装置，从工业设置或例如石油化学品的制造工艺的各种化学工艺排出的低于100℃的温度的低位热源(low-levelheatsource)可以不被浪费，而是用于产生蒸汽，并且所产生的蒸汽可以用于各种工艺以减少作为用于反应器或蒸馏塔(distillationcolumn)的外部热源的高温蒸汽的消耗量，从而最大化节能效率(energyreductionefficiency)。另外，热回收装置可以自主地(autonomously)产生由压缩机消耗的功率，并且可以减少通过(passthrough)压缩机的制冷剂流的部分蒸发现象，从而以良好的效率回收热量。在下文中，将参照附图描述本申请的各种实施例。然而，附图仅是示例，并不限制根据本申请的热回收装置的范围。图2是示出根据本申请的示例性实施例的热回收装置10的示意图。如图2所示，热回收装置10包括第一循环回路R1和第二循环回路R2。第一循环回路R1和第二循环回路R2可以是通过管道连接以允许制冷剂循环的循环系统。作为示例，第一循环回路R1可以是热泵循环，第二循环回路R2可以是有机朗肯循环(organicRankinecycle)(ORC)。如图2所示，第一循环回路R1包括蒸发器100，第一压缩机110，第一冷凝器111和压降(press-dropping)装置112。例如，蒸发器100，第一压缩机110，第一冷凝器111和压降装置112可通过管道连接，并且可以流体连接(fluidicallyconnected)以允许制冷剂或流体通过管道。如图2所示，第二循环回路R2也包括蒸发器100，涡轮机120，第二冷凝器121和第二压缩机122。例如，蒸发器100，涡轮机120，第二冷凝器121和第二压缩机122可通过管道连接，并且可流体连接以允许制冷剂或流体通过所述管道。作为示例，第一循环回路R1和第二循环回路R2共用蒸发器。通常，热泵循环和有机朗肯循环可以分别包括蒸发器。例如，当热泵循环和有机朗肯循环简单地彼此耦合(coupled)时，需要两个蒸发器，从而消耗过多的能量以获得优良的性能系数(coefficientofperformance)。然而，根据本申请的实施例的热回收装置10仅使用一个蒸发器，从而使能量消耗最小化并且具有优良的性能系数。此外，热回收装置10可以通过将具有相反目的的两个过程，即，使用电产生热的热泵循环和使用热产生电的有机朗肯循环，相互耦合(coupling)来使低温热变成高温热。此外，由于将在下面描述的流体分配器101，热回收装置10可以恰当地将流体流分配到热泵循环和有机朗肯循环，从而控制额外产生更多热或蒸汽，即使情境上(situationally)消耗较少的电力或者控制额外产生电力即使产生较少的高温蒸汽。因此，可以实施具有操作灵活性的混合过程。在根据本专利技术的示例性实施例的热回收装置中，第一循环回路R1和第二循环回路R2共用蒸发器100，并且据此，从蒸发器100排出的制冷剂流被分开，并且分别在第一循环回路R1和第二循环回路R2中循环。在第一循环回路R1和第二循环回路R2中循环的制冷剂流可以混流(interflow)，并且可以在蒸发器100中流动。例如，从蒸发器100排出的制冷剂流F1流入到流体分配器101中，并且流入到流体分配器中的制冷剂流可以分离并且可以从流体分配器排出。在这种情况下，一部分制冷剂流FA1可以流入到第一循环回路R1的第一压缩机110中，而另一部分的制冷剂流FB1可以流入到第二循环回路R2的涡轮机120中。流体分配器101可以包含在根据本专利技术实施例的热回收装置10中，以便以适当的比例分配从蒸发器100排出的制冷剂流。从蒸发器100排出的制冷剂流F1通过流体分配器101适当地配置(allocated)并适当地分配到第一循环回路R1中和第二循环回路R2中，使得通过耦合热泵循环和有机朗肯循环形成的热回收装置10即使在仅使用一个蒸发器时也可以具有优异的性能系数。此外，如上所述，由于流体分配器101，热回收装置10可以将流体流适当地分配到热泵循环和有机朗肯循环，从而控制额外产生更多热或蒸汽，即使情境上消耗较少的电力或者控制额外地产生电力即使产生较少的高温蒸汽。因此，可以实施具有操作灵活性的混合过程。作为示例，在流体分配器101中分离并流入第一压缩机110中的制冷剂流FA1的流量与从蒸发器100排出的制冷剂流F1的整体流量(flowrate)的比值可满足以下公式1。[公式1]0.3≤Fc/Fe≤0.5在公式1中，Fc表示在流体分配器101中分离并流入到第一压缩机110中的制冷剂流FA1的流量，Fe表示从蒸发器100排出的制冷剂流F1的整体流量。即，在流体分配器101中分离并流入到第一压缩机110中的制冷剂流FA1的流量与从蒸发器100排出的制冷剂流F1的整体流量的比值Fc/Fe可以被控制在0.3至0.5的范围内，例如0.32至0.45，或0.35至0.4，但不限于此。另外，作为示例，在流体分配器101中分离并流入到涡轮机120中的制冷剂流FB1的流量与从蒸发器100排出的制冷剂流F1的整体流量的比值可满足以下公式2。[公式2]0.5≤Ft/Fe≤0.7在公式2中，Ft表示在流体分配器101中分离并流入到涡轮机120中的制冷剂流FB1的流量，Fe表示从蒸发器100排出的制冷剂流F1的整体流量。即，在流体分配器101中分离并流入到第一涡轮机120中的制冷剂流FB1的流量与从蒸发器100排出的制冷剂流F1的整体流量的比值Ft/Fe可以被控制在0.5至0.7的范围内，例如0.55至0.68，或0.6至0.65，但不限于此。在流体分配器101中分离并流入到第一压缩机110中的制冷剂流FA1的流量与从蒸发器100排出的制冷剂流F1的整体流量的比值满足公式1，并且在流体分配器101中分离并流入到涡轮机120中的制冷剂流FB1的流量与从蒸发器100排出的制冷剂流F1的整体流量的比值满足公式2，从而根据本申请的实施例的热回收装置10即使在仅使用一个蒸发器时也可以具有优异的性能系数。从蒸发器100排出的制冷剂流F1的整体(entire)流量、在流体分配器101中分离并流入到第一压缩机110中的制冷剂流FA1的流量、在流体分配器101中分离并流入到涡轮机120的制冷剂流FB1的流量没有特别限制在满足公式1和公式2的范围内，并且根据应用的工艺的类型和条件进行各种控制。作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热回收装置，包括：第一循环回路，所述第一循环回路包括通过制冷剂流过的管道流体连接的蒸发器、第一压缩机、第一冷凝器和压降装置；以及第二循环回路，与所述第一循环回路共用所述蒸发器，并且包括通过制冷剂流过的管道流体连接的蒸发器、涡轮机、第二冷凝器和第二压缩机，其中，从所述蒸发器排出的制冷剂流流入到流体分配器中，其中，流入到所述流体分配器中的制冷剂流以所述制冷剂流的一部分流入到所述第一压缩机中且另一部分流入到所述涡轮机中的这样一种方式在所述流体分配器中分离，其中，从所述第一压缩机排出的制冷剂流流入到所述第一冷凝器中，并且与流入到所述第一冷凝器中的第二流体流进行热交换，其中，从所述第一冷凝器排出的制冷剂流流入到所述压降装置中，其中，从所述涡轮机排出的制冷剂流流入到所述第二冷凝器中，其中，从所述第二冷凝器排出的制冷剂流流入到所述第二压缩机中，其中，从所述压降装置排出的制冷剂流和从所述第二压缩机排出的制冷剂流流入到流体混合器中并且在其中合并，然后流入到所述蒸发器中，并且其中，流入到所述蒸发器中的制冷剂流与流入到所述蒸发器中的第一流体流进行热交换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.10 KR 10-2014-00702211.一种热回收装置，包括：第一循环回路，所述第一循环回路包括通过制冷剂流过的管道流体连接的蒸发器、第一压缩机、第一冷凝器和压降装置；以及第二循环回路，与所述第一循环回路共用所述蒸发器，并且包括通过制冷剂流过的管道流体连接的蒸发器、涡轮机、第二冷凝器和第二压缩机，其中，从所述蒸发器排出的制冷剂流流入到流体分配器中，其中，流入到所述流体分配器中的制冷剂流以所述制冷剂流的一部分流入到所述第一压缩机中且另一部分流入到所述涡轮机中的这样一种方式在所述流体分配器中分离，其中，从所述第一压缩机排出的制冷剂流流入到所述第一冷凝器中，并且与流入到所述第一冷凝器中的第二流体流进行热交换，其中，从所述第一冷凝器排出的制冷剂流流入到所述压降装置中，其中，从所述涡轮机排出的制冷剂流流入到所述第二冷凝器中，其中，从所述第二冷凝器排出的制冷剂流流入到所述第二压缩机中，其中，从所述压降装置排出的制冷剂流和从所述第二压缩机排出的制冷剂流流入到流体混合器中并且在其中合并，然后流入到所述蒸发器中，并且其中，流入到所述蒸发器中的制冷剂流与流入到所述蒸发器中的第一流体流进行热交换。2.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，在所述流体分配器中分离并流入到所述第一压缩机中的制冷剂流的流量与从所述蒸发器排出的制冷剂流的整体流量的比值满足以下公式1：[公式1]0.3≤Fc/Fe≤0.5其中，Fc表示在所述流体分配器中分离并流入到所述第一压缩机中的制冷剂流的流量，Fe表示从所述蒸发器排出的制冷剂流的整体流量。3.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，在所述流体分配器中分离并流入到所述涡轮机中的制冷剂流的流量与从所述蒸发器排出的制冷剂流的整体流量的比值满足以下公式2：[公式2]0.5≤Ft/Fe≤0.7其中，Ft表示在所述流体分配器中分离并流入到所述涡轮机中的制冷剂流的流量，Fe表示从所述蒸发器排出的制冷剂流的整体流量。4.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，从所述蒸发器排出的制冷剂流的整体流量为10,000kg/小时至100,000kg/小时。5.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，在所述流体分配器中分离并流入到所述第一压缩机中的制冷剂流的流量为5,000kg/小时至40,000kg/小时。6.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，在所述流体分配器中分离并流入到所述涡轮机中的制冷剂流的流量为5,000kg/小时至60,000kg/小时。7.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，从所述蒸发器排出的制冷剂流的温度和流入到所述蒸发器中的第一流体流的温度满足以下公式3：[公式3]1℃≤TEin-TEout≤20℃其中，TEin表示流入到所述蒸发器中的第一流体流的温度，TEout表示从所述蒸发器排出的制冷剂流的温度。8.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，在所述流体分配器中分离并流入到所述第一压缩机中的制冷剂流的压力与从所述第一压缩机排出的制冷剂流的压力的比值满足以下公式4：[公式4]2≤PC1out/PC1in≤5其中，PC1out表示从所述第一压缩机排出的制冷剂流的压力(巴)，PC1in表示在所述流体分配器中分离并流入到所述第一压缩机中的制冷剂流的压力(巴)。9.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，从所述第二冷凝器排出并流入到所述第二压缩机中的制冷剂流的压力与从所述第二压缩机排出的制冷剂流的压力的比值满足以下公式5：[公式5]2≤PC2out/PC2in≤7其中，PC2out表示从所述第二压缩机排出的制冷剂流的压力(巴)，PC2in表示从所述第二冷凝器排出并流入到所述第二压缩机中的制冷剂流的压力(巴)。10.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，流入到所述蒸发器中的制冷剂流的温度为40℃至90℃。11.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，流入到所述蒸发器中的所述第一流体流是废热流或通过所述冷凝器的冷凝水流。12.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，流入到所述蒸发器中的第一流体流的流量为50,000kg/小时至500,000kg/小时。13.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，流入到所述蒸发器中的第一流体流的温度为60℃至100℃。14.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，从所述蒸发器排出的流体流的温度为60℃至100℃。15.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，从所述蒸发器排出的制冷剂流的温度为60℃至100℃。16.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，从所述第一压缩机排出的制冷剂流的温度为110℃至170℃。17.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，流入到所述第一冷凝器中的所述第二流体流是水，并且在所述第一冷凝器中热交换后的所述水以蒸汽排出。18.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，从所述第一冷凝器排出的制冷剂流在115℃至150℃的温度下流入到所述压降装置中。19.根据权利要求17所述的热回收装置，其中，所述蒸汽的温度为115℃至150℃，所述蒸汽的压力为0.5kgf/cm2g至2.2kgf/cm2g。20.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，从所述压降装置排出的制冷剂流在40℃至90℃的温度下流入到所述流体混合器中。21.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，所述制冷剂是温熵图的饱和蒸汽曲线的切线的斜率具有正斜率的制冷剂。22.根据权利要求21所述的热回收装置，其中，所述温熵图的饱和蒸汽曲线的切线的斜率在50℃至130℃的温度下为1至3。23.根据权利要求21所述的热回收装置，其中，所述制冷剂是选自由R245fa、R1234ze和R1234yf组成的组中的一种或多种。24.根据权利要求21所述的热回收装置，还包括第一热交换器，所述第一热交换器流体连接到在所述蒸发器与所述流体分配器之间的管道和在所述第一冷凝器与所述压降装置之间的管道，其中，从所述蒸发器排出的制冷剂流流入到所述第一热交换器中，然后流入到所述流体分配器中，其中，从所述第一冷凝器排出的制冷剂流流入到所述第一热交换器中，然后流入到所述压降装置中，并且其中，从所述蒸发器排出的制冷剂流与从所述第一冷凝器排出的制冷剂流在所述第一热交换器中进行热交换。25.根据权利要求24所述的热回收装置，其中，从所述第一冷凝器排出并流入到所述第一热交换器中的制冷剂流的温度与从所述第一热交换器排出并流入到所述流体分配器中的制冷剂流的温度满足以下公式...

【专利技术属性】
技术研发人员：金台雨，李成圭，申俊浩，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR