[发明专利]工业余热一体式回收利用装置和方法

说明书

本发明公开了一种工业余热一体式回收利用装置和方法，包括工质压缩机、工质冷却器以及余热换热器，所述工质压缩机与工质冷却器、余热换热器通过循环管路连接，形成工质冷热交换系统；还包括热循环泵，该热循环泵以逆卡诺循环方式带动载热介质循环流动于余热锅炉与工质冷却器之间，这些系统专门针对工业循环水系统弃热回收实现低效余热利用进行设计，通过在循环冷却水回水总管管路中设置余热换热器将热换出，将循环冷却水回水降低至设计温度后直接进入循环水池循环使用，不再进入凉水塔，凉水塔停止使用；余热换热器换出的热量用热循环泵提高品质后送到余热锅炉作为热源生产高温热水或蒸汽，达到余热回收、循环水冷却塔停用目标。

技术领域

本发明涉及热利用技术领域，具体来讲是一种基于热泵技术的工业余热一体式回收利用装置和方法。

背景技术

工业生产中低品位热能很多，从其来源可分高温烟气余热、冷却介质余热、废气废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液余热和废料余热等几种主要类型。资料显示，2021年我国各行业的余热总资源约占其能源消耗总量在 15%~67%之间，分布在冶金为35%-40%、化工17%-67%、建材30%-40%，即使机械和轻工主体行业也达到15%，这些行业中冷却介质余热约占余热资源总量的20%，因温度低属于低品位难回收余热，受经济技术条件限制，多以弃之不用处理，随处可见的循环冷却水系统，实质上就是将低品位热能排向环境的装置。

研究表明，可回收利用的余热资源约为燃料消耗总量10%-40%，据此测算，2020年我国可回收余热总资源平均值约13亿吨标准煤，冷却介质可回收余热总资源超过1亿吨标准煤，预计到2026年我国余热资源均量将达到14.55亿吨标准煤。如果采用一种工艺技术和装置实现冷却介质余热回收，既可取消工业循环冷却水系统、减少水资源消耗，还可以节约大量标准煤，节水节能效益将十分巨大。

发明内容

本发明是针对工业循环水系统弃热，提供一种工业余热一体式回收利用装置和方法，通过设计一体化新型余热换热器，在不改变现有工厂生产工艺的情况下，以软水作为循环冷却水，将余热换热器设置在循环冷却水回水总管管路中将含热换出，将循环冷却水回水降低至设计温度后不再进入凉水塔，直接进入循环水池循环使用，达到节能减排、循环水冷却塔停用目标；余热换热器换出的热量用热泵提高品质，并设置余热锅炉再生利用，生产热水、热空气或低温蒸汽返回生产车间，作为生产能源的补充，达到余热回收。

本专利是这样实现的，构造基于热泵技术的工业余热一体式回收利用方法和装置，包括压缩机、工质冷却器、余热换热器以及余热锅炉，所述压缩机与工质冷却器、余热换热器通过循环管路连接，形成工质冷热交换系统；

其中压缩机通过利用其内置的热泵将出余热换热器工质压缩成高温工质；

热循环泵提供强制循环功能，该热循环泵带动载热介质循环流动于余热锅炉工质冷却器与工质蒸发器之间。

进一步的，所述余热换热器与工质冷却器结构相同，该余热换热器为SiC材料微通道平流换热器，由多组一体式微通道换热板并联组成，所述换热板内设有供工质流动的工质微通道管，换热板间设有供循环冷却回水流动的间隙。

此设置的目的在于，SiC材料传热系数大、强度高，且工质在板内流动，循环冷却水回水由板间通过，以满足循环冷却水回水流量确定板间距，以余热现场换热需求确定换热器负荷。

进一步的，还包括设置在所述余热换热器、工质冷却器的冷热介质进出口的温度传感器以及设置在所述换热器、工质冷却器的冷热工质进出口温度流量调控阀。还包括工控机，该工控机与温度传感器、温度流量调控阀均保持连接。

此设置的目的在于，温度传感器可对介质温度进行检测，通过设置具体的温度控制参数调节流量调控阀调节工质流入余热换热器或工质冷却器的流量，从而调节余热换热器或工质冷却器介质的温度，通过工控机对温度进行精准调控，保证余热可以有效富集和回收利用。

进一步的，还包括用于储存循环冷却回水的循环水池。