一种低品质余热高效利用系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低品质余热高效利用系统，包括余热回收系统和循环系统；余热回收系统包括蒸发器、余热进气管、余热出气管和过滤装置；循环系统包括有机工质管路、储气罐、冷凝器、储液罐、凝液泵、补液泵、分流控制阀、罗茨动力机、储气罐传感器组、进气口传感器组、出气口传感器组和补液流量计。本系统以低品质余热气体作为热源，采用有机工质作为循环工质，余热回收系统使液态有机工质吸收余热气体中的热量，转换成气态，有机工质蒸气进入罗茨动力机推动罗茨动力机做功，将热能转化成机械能，之后有机工质蒸气经过冷凝器冷凝为液态，继续循环使用。本系统实现了对低品质余热的回收再利用，结构简单，能源利用率高，热转换效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种低品质余热高效利用系统
本专利技术涉及工业余热利用领域，具体是一种低品质余热高效利用系统。
技术介绍
工业余热是工业生产中分布面最广、应用潜力最大的一种常规可回收能源。在工业生产中，存在着大量的余热资源，包括烟气、蒸汽和热水等，这些资源分布广泛，普遍存在于钢铁、石油、有色金属、化工、轻工、建材等行业。余热资源的产生是由于工业生产过程中消耗煤炭、石油以及各种可燃气排放的资源，属于二次能源。在当前的工业生产过程中，有大量的工业余热能源以气体形式散发到环境中，产生了巨大的资源浪费，如果能对这些热能资源加以回收利用，对国家未来的发展具有重大意义。目前的余热回收装置采用水蒸气作为工质回收低品质余热，换热效率较低，而且使用水蒸气还需要考虑腐蚀问题。另外，低品质余热中包含烟气等含有较多粉尘或颗粒物的混合气体，在换热过程中，这些气体容易沉积在换热器管道中，长久会造成管道阻塞问题，而且维修维护不便。申请号201611085197.9的文献公开了一种低品质余热回收发电装置，采用热管蒸汽发生器，管道往返较多，制造难度大，且管道容易破裂，抗氧化、耐高温性能较差；且罗茨动力机采用的是单进气口进气，易造成气体做功不平稳的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种低品质余热高效利用系统。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种低品质余热高效利用系统，其特征在于该系统包括余热回收系统和循环系统；所述余热回收系统包括蒸发器、余热进气管、余热出气管和过滤装置；所述余热进气管的一端为余热进气口，另一端与蒸发器的进气口连接；余热进气管上设置有过滤装置、截止阀和电动阀；余热出气管的一端为余热出气口，另一端与蒸发器的出气口连接；余热出气管上设置有截止阀；所述循环系统包括有机工质管路、储气罐、冷凝器、储液罐、凝液泵、补液泵、分流控制阀、罗茨动力机、储气罐传感器组、进气口传感器组、出气口传感器组和补液流量计；蒸发器的有机工质出口通过有机工质管路连接储气罐的入口，两者之间的此段有机工质管路上设置有储气罐传感器组；储气罐出口处的有机工质管路上设置有分流控制阀；分流控制阀后方的有机工质管路分为三路，其中两路连接罗茨动力机的进气口且此两路上均设置有电动阀和进气口传感器组，另一路连接到冷凝器的进气口且此一路上设置有电动阀；罗茨动力机的出气口通过有机工质管路连接冷凝器的进气口，两者之间的此段有机工质管路上设置有出气口传感器组；冷凝器的出口通过有机工质管路与蒸发器的有机工质入口连接，两者之间的此段有机工质管路上设置有截止阀且按有机工质流向依次设置有凝液泵、储液罐、补液泵和补液流量计。与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：(1)本系统以低品质余热气体(温度在100-160℃之间的烟气液混合气体以及饱和蒸气)作为热源，采用有机工质作为循环工质，余热回收系统使液态有机工质吸收余热气体中的热量，转换成气态，有机工质蒸气进入罗茨动力机推动罗茨动力机做功，将热能转化成机械能，之后有机工质蒸气经过冷凝器冷凝为液态，继续循环使用。本系统实现了对低品质余热的回收再利用，结构简单，能源利用率高，热转换效率高。(2)本系统在余热进气口处设置有具有过滤和吸附功能的过滤装置，可以去除余热气体中的颗粒物和粉尘等容易阻塞管道的物质，解决了气源中的杂质易堵塞管道的问题。(3)蒸发器采用板式蒸发器，不易破裂，抗氧化耐高温。(4)采用低沸点有机工质，在进行热交换时可以得到更多的热量，提高了换热效率。同时实现了液态有机工质和气态有机工质之间的循环转化，换热效率高，而且不需要考虑腐蚀问题，降低了装置结构的复杂性。(5)罗茨动力机选用的是三叶扭叶式罗茨动力机，相比于两叶直叶式罗茨动力机，三叶扭叶式罗茨动力机易加工、面积利用系数高、啮合重合度高，运行更加平稳，并且容积效率可以提高约8％。(6)罗茨动力机的左右两侧对称开有两个进气口，从两侧同时进气可以使进气更加平稳，更平稳地推动罗茨动力机转动，罗茨动力机工作更加稳定。(7)循环系统中将有机工质蒸气分成三路，两路进入罗茨动力机，另一路直接连接冷凝器用于分流，通过控制这一路的电动阀的开闭程度，对罗茨动力机的进气量进行调节，以保证罗茨动力机两端具有合适的压力差，确保罗茨动力机能够平稳做功。(8)罗茨动力机的动力输出端增加了变速器，变速器由测控系统进行控制，可以根据需要手动或自动调整输出轴的转速。罗茨动力机输出的机械能可用于发电或者作为某些机械的动力等。(9)蒸发器的有机工质入口处安装有流量计、罗茨动力机的进气口和出气口均安装有传感器、储气罐进口处安装有传感器，这些传感器用于检测相应位置的参数，然后调整相关阀门的开闭程度，保证罗茨动力机平稳工作。(10)实验发现，在同等转速下，改进后的双进气三叶扭叶式罗茨动力机相较于单进气两叶直叶式罗茨动力机，输出功率约为改进前的1.5倍，容积效率提高约8％，最高总效率比改进前提高了约4％。附图说明图1是本专利技术的系统整体结构示意图；图2是本专利技术的过滤装置的结构示意图；图3是本专利技术的罗茨动力机的结构示意图；图中：1、蒸发器；2、余热进气管；3、余热出气管；4、过滤装置；5、有机工质管路；6、储气罐；7、冷凝器；8、地下水箱；9、储液罐；10、冷水泵；11、凝液泵；12、补液泵；13、分流控制阀；14、罗茨动力机；15、储气罐传感器组；16、进气口传感器组；17、出气口传感器组；18、补液流量计；19、变速器；4.1、过滤网；4.2、活性炭层；14.1、左侧进气口；14.2、右侧进气口；14.3、出气口；14.4、输出轴；14.5、转子；14.6、机壳。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步说明。具体实施例仅用于进一步详细说明本专利技术，不限制本申请权利要求的保护范围。本专利技术提供了一种低品质余热高效利用系统(简称系统，参见图1-3)，其特征在于该系统包括余热回收系统和循环系统；所述余热回收系统包括蒸发器1、余热进气管2、余热出气管3和过滤装置4；所述余热进气管2的一端为余热进气口，用于低品质余热气体的进入，另一端与蒸发器1的进气口连接；余热进气管2上设置有过滤装置4、截止阀和电动阀，过滤装置4位于最靠近余热进气口的位置；余热出气管3的一端为余热出气口，用于换热后的低品质余热气体的排出，另一端与蒸发器1的出气口连接；余热出气管3上设置有截止阀；所述循环系统包括有机工质管路5、储气罐6、冷凝器7、储液罐9、凝液泵11、补液泵12、分流控制阀13、罗茨动力机14、储气罐传感器组15、进气口传感器组组16、出气口传感器组17和补液流量计18；蒸发器1的有机工质出口通过有机工质管路5连接储气罐6的入口，两者之间的此段有机工质管路5上设置有储气罐传感器组15；储气罐6出口处的有机工质管路5上设置有分流控制阀13；分流控制阀13后方的有机工质管路5分为三路，其中两路连接罗茨动力机14的进气口且此两路上均设置有电动阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低品质余热高效利用系统，其特征在于该系统包括余热回收系统和循环系统；/n所述余热回收系统包括蒸发器、余热进气管、余热出气管和过滤装置；所述余热进气管的一端为余热进气口，另一端与蒸发器的进气口连接；余热进气管上设置有过滤装置、截止阀和电动阀；余热出气管的一端为余热出气口，另一端与蒸发器的出气口连接；余热出气管上设置有截止阀；/n所述循环系统包括有机工质管路、储气罐、冷凝器、储液罐、凝液泵、补液泵、分流控制阀、罗茨动力机、储气罐传感器组、进气口传感器组、出气口传感器组和补液流量计；蒸发器的有机工质出口通过有机工质管路连接储气罐的入口，两者之间的此段有机工质管路上设置有储气罐传感器组；储气罐出口处的有机工质管路上设置有分流控制阀；分流控制阀后方的有机工质管路分为三路，其中两路连接罗茨动力机的进气口且此两路上均设置有电动阀和进气口传感器组，另一路连接到冷凝器的进气口且此一路上设置有电动阀；罗茨动力机的出气口通过有机工质管路连接冷凝器的进气口，两者之间的此段有机工质管路上设置有出气口传感器组；冷凝器的出口通过有机工质管路与蒸发器的有机工质入口连接，两者之间的此段有机工质管路上设置有截止阀且按有机工质流向依次设置有凝液泵、储液罐、补液泵和补液流量计。/n...

【技术特征摘要】
1.一种低品质余热高效利用系统，其特征在于该系统包括余热回收系统和循环系统；
所述余热回收系统包括蒸发器、余热进气管、余热出气管和过滤装置；所述余热进气管的一端为余热进气口，另一端与蒸发器的进气口连接；余热进气管上设置有过滤装置、截止阀和电动阀；余热出气管的一端为余热出气口，另一端与蒸发器的出气口连接；余热出气管上设置有截止阀；
所述循环系统包括有机工质管路、储气罐、冷凝器、储液罐、凝液泵、补液泵、分流控制阀、罗茨动力机、储气罐传感器组、进气口传感器组、出气口传感器组和补液流量计；蒸发器的有机工质出口通过有机工质管路连接储气罐的入口，两者之间的此段有机工质管路上设置有储气罐传感器组；储气罐出口处的有机工质管路上设置有分流控制阀；分流控制阀后方的有机工质管路分为三路，其中两路连接罗茨动力机的进气口且此两路上均设置有电动阀和进气口传感器组，另一路连接到冷凝器的进气口且此一路上设置有电动阀；罗茨动力机的出气口通过有机工质管路连接冷凝器的进气口，两者之间的此段有机工质管路上设置有出气口传感器组；冷凝器的出口通过有机工质管路与蒸发器的有机工质入口连接，两者之间的此段有机工质管路上设置有截止阀且按有机工质流向依次设置有凝液泵、储液罐、补液泵和补液流量计。


2.根据权利要求1所述的低品质余热高效利用系统，其特征在于所述蒸发器采用板式蒸发器。


3.根据权利要求1所述的低品质余热高效利用系统，其特征在于过滤装置位于最靠近余热进气口的位置。


4.根据权利要求1或3所述的低品质余热高效利用系统，其特征在于所述过滤装置内部依次设置有过滤网和活性炭层；过滤网更靠近余热进气口...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖艳军，张亚盟，周围，刘伟玲，彭凯，
申请(专利权)人：江苏科瑞德智控自动化科技有限公司，河北工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32