一种大流量低温废气余热应用处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大流量低温废气余热应用处理系统及方法，属于废气回收设备领域，包括：回收提升模块

【技术实现步骤摘要】
一种大流量低温废气余热应用处理系统及方法


[0001]本专利技术属于工业废气余热回收
，尤其涉及一种大流量低温废气余热应用处理系统及方法
。

技术介绍

[0002]废气余热回收技术的关键在于换热技术，通过各种换热器结构及其组合来实现
。
可拆卸板式
、
焊接板式
、
螺旋板式
、
翅片管式
、
热管式
、
盘管式等都是常用的换热器结构，余热回收利用系统即以一定结构
、
数量的换热器添加辅件，按照特定的排布方式形成的换热系统，其中，换热器的结构
、
数量
、
位置
、
排布方式均会影响余热回收利用系统的应用范围及效果
。
此外，换热器中可以添加制冷剂及压缩机
、
储液罐等组件，形成可提升余热品位的低温余热回收利用系统，换热器中添加相变储热材料，形成带有存储功能的回收利用系统等
。
[0003]现有废气余热回收技术多是针对中高温废气
(100℃
以上
)
如
CN115615208A
针对高温烟气
(250℃)
余热回收利用，
CN108980815A
应用于
100
‑
150℃
的中温烟气场景下，显热和潜热回收利用系统；低温废气回收少有研究大多是针对
(80
‑
90℃)
使用场景，如
CN113685831A
针对低温烟气余热
90℃
下的回收利用，因此现有技术针对
50℃
以下的场景研发较少；而且现有废气余热回收技术应用于中小流量废气余热回收，大流量低温废气余热的回收利用技术仍处于研究初期
。
[0004]低温废气余热主要来源于涂装生产过程排放的废气余热，随着
VOC
涂装废气处理技术的发展，现阶段通常将多个烘干室几条涂装线产生的废气集中到
VOC
处理设备进行吸附燃烧，废气流量更大，高达
10
‑
60
万
m3/h
，流速更快；还存在如下问题：
(1)
现有技术废气余热回收用蒸发器的排布方式不能保证低温余热的高效稳定回收；
(2)
在废气流量大及废气周期性排气的处理方式下，造成废气流量的间歇性
、
波动等问题，现有技术没有考虑这方面的问题，与前端工艺需求不匹配，进而无法保证后续槽液用热持续稳定的供给；
(3)
现有技术结构中直接将热泵机组冷凝器与回水管相连，缺乏相应的分流分配装置，不能同时满足多个温度范围的应用需求
。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供一种大流量低温废气余热应用处理系统及方法，本专利技术的系统及方法通过在回收提升模块中增加废气余热回收用蒸发器数量并改变其排布方式，用以提高废气余热回收效率及稳定性，在存储模块中设计由保温水箱和相变储热装置组成存储热量，改善由废气流量的间歇性
、
波动等带来无法持续稳定供热的问题；以及通过分配利用模块对用热端进行分类，达到实际生产和节能的平衡
。
[0006]技术方案：第一方面，本专利技术提供一种大流量低温废气余热应用处理系统，包括：设置在排废烟囱一侧的回收提升模块
、
通过管路连接回收提升模块的存储模块
、
通过管路连接存储模块的分配利用模块；
[0007]所述回收提升模块包括：通过引出管路连接在排废烟囱废气出口的引流装置，连
接在引流装置出口总管路的空间均分管路，一端与空间均分管路连接且另一端通过回收回流管路与排废烟囱连接的废气余热回收装置，通过管路与废气余热回收装置连接的热泵机组；
[0008]所述存储模块包括：分别通过管路与热泵机组连接的保温水箱
、
储热放热装置；
[0009]所述分配利用模块包括：通过管路与保温水箱连接的分流装置，通过分流支路和用热端低温回流管路与分流装置连接的第一类用热端，通过放热管路与储热放热装置连接的第二类用热端；
[0010]其中，所述回收提升模块中废气余热回收装置
、
热泵机组的数量为多个，分别通过空间均分管路
、
回收回流管路并联排布，并与排废烟囱相连形成换热回路；
[0011]所述存储模块通过管道与回收提升模块的冷凝器相连形成换热回路；
[0012]所述分配利用模块通过管道分别与存储模块的保温水箱
、
储放热装置相连形成换热回路
。
[0013]在进一步的实施例中，所述废气余热回收装置为废气余热回收用蒸发器装置，通过空间均分管路安装在设在排废烟囱的一侧，包括：翅片式蒸发器和用于容置翅片式蒸发器的蒸发器外壳，所述蒸发器外壳上分别安装有蒸发器废热接收支管
、
蒸发器热蒸汽输送支管
、
热泵机组回流管路
、
蒸发器回流管路，用于翅片式蒸发器与空间均分管路
、
回收回流管路
、
热泵机组连接；
[0014]所述翅片式蒸发器中封装有制冷剂，翅片管蒸发器回收的余热致使封装在翅片管中的制冷剂吸热汽化生成热蒸汽；
[0015]所述废气余热回收装置通过蒸发器废热接收支管与空间均分管路的连接，用于接收空间均分管路传输的废气；
[0016]所述废气余热回收装置通过蒸发器热蒸汽输送支管与热泵机组的连接，用于向热泵机组输送热蒸汽；
[0017]所述废气余热回收装置通过热泵机组回流管路与热泵机组的连接，用于接收热泵机组回流的凝结制冷剂；
[0018]所述废气余热回收装置通过蒸发器回流管路与回收回流管路的连接，用于通过回收回流管路向排废烟囱传送降温后的废气
。
[0019]在进一步的实施例中，所述热泵机组包括：通过蒸发器热蒸汽输送支管与蒸发器外壳连接的涡旋式压缩机，通过管路与涡旋式压缩机连接的冷凝器，所述冷凝器上还分别安装有涡旋式压缩机连接管路
、
冷凝器高温水输出管路
、
水箱低温区输出管路
、
热泵机组回流管路，用于与涡旋式压缩机
、
存储模块高温水输入管路
、
蒸发器外壳连接；
[0020]所述涡旋式压缩机通过蒸发器热蒸汽输送支管接收热蒸汽，用于接收热蒸汽，并向冷凝器输送压缩后的热蒸汽；
[0021]所述冷凝器通过水箱低温区输出管路与存储模块的连接，用于接收存储模块输出的低温水；
[0022]所述冷凝器通过涡旋式压缩机连接管路与涡旋式压缩机连接，用于接收压缩后的热蒸汽，压缩的热蒸汽并与冷凝器中的低温水进行热交换，制成高温热水；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种大流量低温废气余热应用处理系统，其特征在于，包括：设置在排废烟囱一侧的回收提升模块
、
通过管路连接回收提升模块的存储模块
、
通过管路连接存储模块的分配利用模块；所述回收提升模块包括：通过引出管路连接在排废烟囱废气出口的引流装置，连接在引流装置出口总管路的空间均分管路，一端与空间均分管路连接且另一端通过回收回流管路与排废烟囱连接的废气余热回收装置，通过管路与废气余热回收装置连接的热泵机组；所述存储模块包括：分别通过管路与热泵机组连接的保温水箱
、
储热放热装置；所述分配利用模块包括：通过管路与保温水箱连接的分流装置，通过分流支路和用热端低温回流管路与分流装置连接的第一类用热端，通过放热管路与储热放热装置连接的第二类用热端；其中，所述回收提升模块中废气余热回收装置
、
热泵机组的数量为多个，分别通过空间均分管路
、
回收回流管路并联排布，并与排废烟囱相连形成换热回路；所述存储模块通过管道与回收提升模块的冷凝器相连形成换热回路；所述分配利用模块通过管道分别与存储模块的保温水箱
、
储放热装置相连形成换热回路
。2.
根据权利要求1所述的一种大流量低温废气余热应用处理系统，其特征在于，所述废气余热回收装置为废气余热回收用蒸发器装置，通过空间均分管路安装在排废烟囱的一侧，包括：翅片式蒸发器和用于容置翅片式蒸发器的蒸发器外壳，所述蒸发器外壳上分别安装有蒸发器废热接收支管
、
蒸发器热蒸汽输送支管
、
热泵机组回流管路
、
蒸发器回流管路，用于翅片式蒸发器与空间均分管路
、
回收回流管路
、
热泵机组连接；所述翅片式蒸发器中封装有制冷剂，翅片管蒸发器回收的余热致使封装在翅片管中的制冷剂吸热汽化生成热蒸汽；所述废气余热回收装置通过蒸发器废热接收支管与空间均分管路的连接，用于接收空间均分管路传输的废气；所述废气余热回收装置通过蒸发器热蒸汽输送支管与热泵机组的连接，用于向热泵机组输送热蒸汽；所述废气余热回收装置通过热泵机组回流管路与热泵机组的连接，用于接收热泵机组回流的凝结制冷剂；所述废气余热回收装置通过蒸发器回流管路与回收回流管路的连接，用于通过回收回流管路向排废烟囱传送降温后的废气
。3.
根据权利要求1所述的一种大流量低温废气余热应用处理系统，其特征在于，所述热泵机组包括：通过蒸发器热蒸汽输送支管与蒸发器外壳连接的涡旋式压缩机，通过管路与涡旋式压缩机连接的冷凝器，所述冷凝器上还分别安装有涡旋式压缩机连接管路
、
冷凝器高温水输出管路
、
水箱低温区输出管路
、
热泵机组回流管路分别用于与涡旋式压缩机
、
存储模块高温水输入管路
、
蒸发器外壳连接；所述涡旋式压缩机通过蒸发器热蒸汽输送支管接收热蒸汽，用于接收热蒸汽，并向冷凝器输送压缩后的热蒸汽；所述冷凝器通过水箱低温区输出管路与存储模块的连接，用于接收存储模块输出的低温水；
所述冷凝器通过涡旋式压缩机连接管路与涡旋式压缩机连接，用于接收压缩后的热蒸汽，压缩的热蒸汽并与冷凝器中的低温水进行热交换，制成高温热水；所述冷凝器通过冷凝器高温水输出管路与存储模块高温水输入管路的连接，用于向存储模块输送高温热水；所述冷凝器通过热泵机组回流管路与翅片式蒸发器的连接，用于向废气余热回收装置输送热交换后凝结的制冷剂
。4.
根据权利要求1所述的一种大流量低温废气余热应用处理系统，其特征在于，所述保温水箱采用不锈钢材料制作而成，内部设有采用聚氨酯发泡材料制作的保温层；所述保温水箱中间设有斜温层，将保温水箱分隔为低温水区和高温水区，用于隔断低温水和高温热水；所述保温水箱的高温水区通过存储节流阀
、
存储模块高温水输入管路与冷凝器高温水输出管路相连，用于接收从回收提升模块输出的第一部分高温热水；所述保温水箱的高温水区通过高温输出管路与分流装置相连，用于向分流装置输送高温热水；所述保温水箱的低温水区通过存储循环泵
、
用热端低温回流管路与第一类用热端相连，用于接收第一类用热端换热后的低温回水；所述保温水箱的低温水区通过存储循环泵
、
放热端低温回流管路与储热放热装置相连，用于接收储热放热后的低温回水；所述保温水箱的低温水区还通过水箱低温区输出管路与冷凝器相连，用于向回收提升模块提供低温水
。5.
根据权利要求1所述的一种大流量低温废气余热应用处理系统，其特征在于，所述储热放热装置的内部从上至下依次设有相变高温层
、
相变中温层
、
相变低温层并通过开设在内部的热流通道相互连通；所述储热放热装置上开设有四个与外部连通的端口，四个与外部连通的端口包括位于热流通道上方且与相变高温层顶部连通的第一端口，开设在相变高温层侧面且与相变中温层顶部连通的第二端口，开设在相变中温层侧面且与相变低温层顶部连通的第三端口，位于热流通道下方且与室温水管路连通的第四端口；所述第一端口分别与储热输入管
、
放热出口管路相连用于作为储热进口或放热出口，所述第四端口分别与放热端低温回流管路
、
放热进口管路相连用于作为放热进口或储热出口，所述第二端口和第三端口均与放热出口管路相连用于作为放热出口；所述放热出口通过放热出口管路上的截止阀
、
分配循环泵与第二类用热端相连用于为第二类用热端提供不同温度区间的热水，以及通过控制截止阀开关用于控制放热出口温度范围；所述放热进口通过放热进口管路
、
室温水管路与室温水塔相连用于向储热放热装置提供室温水；所述储热出口通过放热端低温回流管路与保温水箱低温水区相连，用于向保温水箱供应放热后的低温水；所述储热进口通过存储模块高温水输入管路上的存储节流阀与冷凝器高温水输出管路相连；用于接收从回收提升模块输出的第二部分高温热水
。
6.
根据权利要求5所述的一种大流量低温废气余热应用处理系统，其特征在于，在储热放热装置进行储热时，第一端口作为储热进口
、
第四端口作为储热出口；第二部分高温热水从第一端口进入内部热流通道，依次与相变高温层
、
相变中温层
、
相变低温层进行换热并逐层存储热量后
,
第二部分高温热水变成低温水从第四端口流出，汇入保温水箱低温水区；在储热放热装置进行放热时，第一端口
、
第二端口
、
第三端口均作为放热出口，第四端口作为放热进口；室温水从第四端口进入内部热流通道，依次与相变低温层
、
相变中温层
、
相变高温层进行换热并逐层释放热量后，每一层被相变材料加热的室温水分别从对应端口流出并与截止阀联动以不同温度向第二类用热端供热，满足不同工艺温度范围需求
。7.
根据权利要求5所述的一种大流量低温废气余热应用处理系统，其特征在于，所述相变高温层
、
相变中温层
、
相变低温层之间对称安装有楔形隔板层，所述楔形隔板层的中间开设有圆形通孔；所述圆形通孔安装有圆形旋转盖板，用于分隔不同的温度区间，所述相变高温层
、
相变中温层
、
相变低温层分别对应封装有三种不同相变温度的储热材料，每种储热材料均被封装在对应层的若干微圆柱中；若干微圆柱叠加摆放且若干微圆柱之间具有相等且相互流通的间隔用于换热流体在各个封装微圆柱侧面缝隙之间流动，将换热流体的热量通过封装材料传递到相变材料实现储热或放热；其中，所述相变高温层封装的储热材料
A
，相变点温度为
78℃
；所述相变中温层封装的储热材料
B
，相变点温度为
67℃
；所述相变低温层封装的储热材料
C
，相变点温度为
55℃。8.
根据权利要求1所述的一种大流量低温废气余热应用处理系统，其特征在于，所述分配利用模块中第一类用热端和第二类用热端的数量分别为多个，所述第一类用热端通过分流支路和用热端低温回流管路与分流装置并联并与存储模块形...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹晓彤，王光存，陆智俊，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：