一种低品质余热回收利用系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低品质余热回收利用系统，包括余热回收系统和循环系统；余热回收系统包括余热进气管路、热管蒸汽发生器和余热出气管路；循环系统包括储气罐传感器组、储气罐、进气口传感器组、拉瓦尔喷管、罗茨动力机、出气口传感器组、冷凝器液位计、冷凝器、凝补泵、补液箱和给液泵。本系统以低品质余热气体作为热源，余热回收系统使液态工质吸收余热气体中的热量，转换成气态，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高效回收再利用，结构简单，能源利用率高，热转换效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种低品质余热回收利用系统
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回收利用系统。
技术介绍
随着工业技术和经济的发展，不可再生资源的消耗加剧，能源问题越来越凸显。回收利用能源技术得到越来越多重视，且低品位能源的回收再利用技术可以大大降低高品位能源的消耗，降低能源成本。低品位热能种类很多，常见的有太阳热能、地热能、工业余热和海洋温差能。低品位热源一般温度低于200℃，比如工业余热，而在当前的工业生产过程中，存在很多工业余热能源，有大量的工业余热能源以气体形式散发到环境中，从环境保护角度看，这种现象加剧了环境污染，从能源利用效率角度看，这种现象浪费了能源，影响能源利用率。现有低于300℃的低品质余热蒸汽，绝大多数没有进行有效地回收和利用，若能将其回收利用，可有效解决目前短缺的能源问题，并有效保护环境。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和单出气口。单出气管路会造成气体回流，基圆容积中的压强差变小，导致气体的做功变小，气体推动叶片转动的力变小，造成气体的利用率降低。气体的利用率降低会造成能源的浪费，能源的利用率降低。
技术实现思路
针对现有技术的不足，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回收利用系统。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回收利用系统，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余热进气管路、热管蒸汽发生器和余热出气管路；余热进气管路的一端为余热进气口，余热进气管路上设置有电动阀和截止阀，另一端与热管蒸汽发生器的余热进气口连接；余热出气管路的一端为余热出气口，余热出气管路上设置有电动阀和截止阀，另一端与热管蒸汽发生器的余热出气口连接；所述循环系统包括储气罐传感器组、储气罐、进气口传感器组、拉瓦尔喷管、罗茨动力机、出气口传感器组、冷凝器液位计、冷凝器、凝补泵、补液箱和给液泵；热管蒸汽发生器的工质出口通过管路与储气罐的进气口连接，管路上设置有储气罐传感器组；储气罐的出气口连接三条管路，其中两条管路与拉瓦尔喷管的进气口相连，两条管路上均依次设置有电动阀和进气口传感器组；拉瓦尔喷管的出气口与罗茨动力机的进气口相连；冷凝器的进气口与储气罐出气口处的另一条管路相连，管路上设置有电动阀；冷凝器的进气口与罗茨动力机的出气口相连，管路上设置有出气口传感器组；冷凝器上设置有冷凝器液位计，用于检测冷凝器的液位变化；补液箱通过排液管路和给液管路与冷凝器相连，排液管路上设置有截止阀，给液管路上设置有截止阀和凝补泵；冷凝器的液态工质出口通过管路与热管蒸汽发生器的工质进口连接，管路上设置有流量计和给液泵。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作为热源，余热回收系统使液态工质吸收余热气体中的热量，转换成气态，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高效回收再利用，结构简单，能源利用率高，热转换效率高。(2)采用拉瓦尔喷管，一是通过控制喷管喉部的面积实现对气体的控制，确保气体压强维持在预定的压强；二是通过拉瓦尔喷管先收敛后扩张的几何结构使气体流速发生增加，气体的喷出产生推力。(3)罗茨动力机选用三叶扭叶转子式罗茨动力机，较于直叶转子，本罗茨动力机的面积利用系数提高了11.74％，啮合重合度提高了28.9％，工作性能有效提高，发电性能随之提高。(4)罗茨动力机的机壳左右两侧对称开有两个出气口，从两侧同时出气可以使出气更加平稳，更平稳更有力地推动罗茨动力机转动，减小噪声，罗茨动力机工作更加稳定。单进气口双出气口的设置减少气体回流现象，进出气口压强差变大。(5)循环系统中将气体分成三路，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。(6)储气罐进气处、罗茨动力机的进气口和出气口处均安装了传感器组，这些传感器组检测相应位置的气体参数，实时监测进出口数值，与入口处数值形成闭环控制，实时反馈给测控系统进行精准调节。通过这些参数来控制管路上相关阀门的开闭程度，以保证罗茨动力机的平稳运行。(7)罗茨动力机的输出轴上设置有扭矩传感器，实时监测其扭矩和角速度。在动力输出轴端安装了变速器，变速器改变了发电机与蒸汽动力机直联的方式，减小了发电机因负载变化而对蒸汽动力机的冲击力，延长了使用寿命。(8)设置有编码器，测量发电机产生的电能信号，检测发电机发电是否稳定，以此作为依据，调整系统中阀门的开关程度。附图说明图1是本专利技术的系统整体结构示意图；图2是本专利技术的罗茨动力机的结构示意图；图中，1、余热进气管路；2、热管蒸汽发生器；3、储气罐传感器组；4、储气罐；5、进气口传感器组；6、拉瓦尔喷管；7、罗茨动力机；8、扭矩传感器；9、编码器；10、发电机；11、变速器；12、出气口传感器组；13、冷凝器液位计；14、冷凝器；15、凝补泵；16、补液箱；17、凝结水泵；18、除氧器液位计；19、除氧器；20、给液泵；21、余热出气管路；7.1、进气口；7.2、转子；7.3、右侧出气口；7.4、转轴；7.5、左侧出气口；7.6、机壳。具体实施方式下面给出本专利技术的具体实施例。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回收利用系统(简称系统，参见图1-2)，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余热进气管路1、热管蒸汽发生器2和余热出气管路21；余热进气管路1的一端为余热进气口，用于余热气体的进入，余热进气管路1上设置有电动阀和截止阀，另一端与热管蒸汽发生器2的余热进气口连接，利用余热气体的热量将热管蒸汽发生器2中的液态工质气化为工质蒸气；余热出气管路21的一端为余热出气口，用于放热后的余热气体的排出，余热出气管路21上设置有电动阀和截止阀，另一端与热管蒸汽发生器2的余热出气口连接；所述循环系统包括储气罐传感器组3、储气罐4、进气口传感器组5、拉瓦尔喷管6、罗茨动力机7、出气口传感器组12、冷凝器液位计13、冷凝器14、凝补泵15、补液箱16和给液泵20；热管蒸汽发生器2的工质出口通过管路与储气罐4的进气口连接，管路上设置有储气罐传感器组3；储气罐4用来储存工质蒸气；储气罐4的出气口连接三条管路，其中两条管路与拉瓦尔喷管6的进气口相连，输入气体，两条管路上均依次设置有电动阀和进气口传感器组5；拉瓦尔喷管6用于维持气体的压强，增加气体的流速，产生更大的气体推力，拉瓦尔喷管6的出气口与罗茨动力机7的进气口7.1相连，输送气体，气体作用于罗茨动力机7内产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低品质余热回收利用系统，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余热进气管路、热管蒸汽发生器和余热出气管路；余热进气管路的一端为余热进气口，余热进气管路上设置有电动阀和截止阀，另一端与热管蒸汽发生器的余热进气口连接；余热出气管路的一端为余热出气口，余热出气管路上设置有电动阀和截止阀，另一端与热管蒸汽发生器的余热出气口连接；/n所述循环系统包括储气罐传感器组、储气罐、进气口传感器组、拉瓦尔喷管、罗茨动力机、出气口传感器组、冷凝器液位计、冷凝器、凝补泵、补液箱和给液泵；/n热管蒸汽发生器的工质出口通过管路与储气罐的进气口连接，管路上设置有储气罐传感器组；储气罐的出气口连接三条管路，其中两条管路与拉瓦尔喷管的进气口相连，两条管路上均依次设置有电动阀和进气口传感器组；拉瓦尔喷管的出气口与罗茨动力机的进气口相连；冷凝器的进气口与储气罐出气口处的另一条管路相连，管路上设置有电动阀；冷凝器的进气口与罗茨动力机的出气口相连，管路上设置有出气口传感器组；冷凝器上设置有冷凝器液位计，用于检测冷凝器的液位变化；补液箱通过排液管路和给液管路与冷凝器相连，排液管路上设置有截止阀，给液管路上设置有截止阀和凝补泵；冷凝器的液态工质出口通过管路与热管蒸汽发生器的工质进口连接，管路上设置有流量计和给液泵。/n...

【技术特征摘要】
1.一种低品质余热回收利用系统，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余热进气管路、热管蒸汽发生器和余热出气管路；余热进气管路的一端为余热进气口，余热进气管路上设置有电动阀和截止阀，另一端与热管蒸汽发生器的余热进气口连接；余热出气管路的一端为余热出气口，余热出气管路上设置有电动阀和截止阀，另一端与热管蒸汽发生器的余热出气口连接；
所述循环系统包括储气罐传感器组、储气罐、进气口传感器组、拉瓦尔喷管、罗茨动力机、出气口传感器组、冷凝器液位计、冷凝器、凝补泵、补液箱和给液泵；
热管蒸汽发生器的工质出口通过管路与储气罐的进气口连接，管路上设置有储气罐传感器组；储气罐的出气口连接三条管路，其中两条管路与拉瓦尔喷管的进气口相连，两条管路上均依次设置有电动阀和进气口传感器组；拉瓦尔喷管的出气口与罗茨动力机的进气口相连；冷凝器的进气口与储气罐出气口处的另一条管路相连，管路上设置有电动阀；冷凝器的进气口与罗茨动力机的出气口相连，管路上设置有出气口传感器组；冷凝器上设置有冷凝器液位计，用于检测冷凝器的液位变化；补液箱通过排液管路和给液管路与冷凝器相连，排液管路上设置有截止阀，给液管路上设置有截止阀和凝补泵；冷凝器的液态工质出口通过管路与热管蒸汽发生器的工质进口连接，管路上设置有流量计和给液泵。


2.根据权利要求1所述的低品质余热回收利用系统，其特征在于按照气体流向，余热进气管路上依次设置有电动阀和截止阀，余热出气管路上依次设置有截止阀和电动阀。


3.根据权利要求1所述的低品质余热回收利用系统，其特征在于所述储气罐传感器组、进气口传感器组和出气口传感器组均包括温度计、压力表和流量计；热管蒸汽发生器与储气罐之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖艳军，任佳敏，周围，刘伟玲，高楠，张宗华，孟召宗，
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