[发明专利]一种工业废水余热的梯级回收系统及回收方法

说明书

本发明公开了一种工业废水余热的梯级回收系统，包括换热器、蒸发器、第一压缩机，中低温废水进入蒸发器中换热，蒸发器中的工质水产生低温蒸汽，经第一压缩机压缩后通过第一阀门进入换热器中，冷凝得到的水进入储液器，换热器中有第一换热管，第一换热管的进口通过高温水泵与第二阀门连接，第一换热管的出口设有热水排水阀，高温水泵将不低于65℃的工业废水通入换热管内，吸收热量形成高温水，通过热水排水阀排出，或进入第二换热管后产生蒸汽进入第二压缩机。本发明能实现工业废水余热有效回收，且能提供可替代锅炉蒸汽的热源蒸汽和原先由蒸汽与补给水混合得到的高于90℃的高温热水，进而降低工业生产过程的能耗，提高其能源利用率。

技术领域

本发明涉及工业废水余热的梯级回收系统及回收方法，属于工业余热回收与节能领域。

背景技术

随着全球经济的高速发展和人口的不断增长，能源危机也日益加剧，同时环境问题也不断得到重视。工业生产消耗着大量能源的同时，也伴随的不同温度范围、不同型式的工业余热，这些余热的排放也严重影响着周边环境，进而如何有效回收工业余热、提高工业生产的能源利用效率、减小余热排放对环境的影响一直是近年来研究的热点。

在印染等工业领域，其工业生产过程需要消耗大量的高温热源蒸汽，并利用蒸汽与补给水混合提供高温热水，通过热源蒸汽和热水满足生产过程的加热和预热需求，利用后的热源蒸汽与热水相应的变为不同温度范围的工业废水，这些废水的直接排放造成了巨大的能量流失。

除上述工业废水余热外，很多工业设备的运行都需要利用冷却水进行冷却，升温后的冷却水通常都是经冷却塔降温后继续冷却循环，因为冷却水的热量是通过冷却塔散发至环境的，其热量未能得到利用，也可称之为工业废水，其循环过程浪费大量余热的同时，还需消耗一定的泵功。

根据冷却水应用场合和工业生产过程的不同，工业废水的温度范围约 40~90℃，如何有效回收利用这些余热，同时降低工业过程供给热源蒸汽及热水的能耗至关重要。

工业废水余热的温度特点，决定了不能用 ORC、Kalina 等循环回收其余热进行发电，因为效率太低。目前能用的工业废水余热回收技术为高温热泵，但常规热泵工质（R134a，R245fa 等）使用时因其临界温度的限制，所能提供的热源温度通常不高于 90℃，并且这些热泵系统无法适用整个温度范围内的工业废水余热，往往是针对某一温度的工业废水余热回收进行设计选型，回收后的余热用来预热锅炉补给水，然后由锅炉生产热源蒸汽；当工业废水温度较低时，即热泵系统的蒸发与冷凝温度差值较大时，系统性能会明显降低；此外，热泵系统使用时还需考虑热泵工质的 GWP，ODP 对其使用年限的限制。

根据上述分析，针对目前较为普遍存在的不同温度范围的工业废水，很难有一种有效的余热回收方法，实现余热回收的同时，能很好的与工业过程相配合，提供温度足够高的热源。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种工业废水余热的梯级回收系统及回收方法，能根据工业废水（含冷却水）温度进行梯级回收利用的系统，实现工业废水余热有效回收的同时，能提供可替代锅炉蒸汽的热源蒸汽和原先由蒸汽与补给水混合得到的高于 90℃的高温热水，进而降低工业生产过程的能耗，提高其能源利用率。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种工业废水余热的梯级回收系统，包括换热器、蒸发器和第一压缩机，中低温废水进入蒸发器中换热，蒸发器中的工质水产生低温蒸汽，低温蒸汽经过经第一压缩机压缩后通过第一阀门进入到换热器中，冷凝得到的水进入储液器，换热器中有第一换热管，第一换热管的进口通过高温水泵与第二阀门连接，第一换热管的出口设有热水排水阀，换热器的底部与储液器连通，高温水泵将不低于 65℃的工业废水通入到第一换热管内，工业废水换热后吸收热量形成高温水，通过热水排水阀排出，冷凝液进入到储液器中。

作为优选，所述储液器通过第五阀门与真空泵连接。

作为优选，所述储液器通过膨胀阀与蒸发器连接。