下载文档原格式
![一种循环冷却水余热利用装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/084d343a49649b6649d747b6.png)
专利名称：一种循环冷却水余热利用装置专利类型：实用新型专利
发明人：陈贵军,徐士鸣,许铁军
申请号：CN201220490428.5
申请日：20120925
公开号：CN202902416U
公开日：
20130424
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种循环冷却水余热利用装置，包括换热器（1）、输送装置和热泵机组（2）等。
循环冷却水和需加热的自来水分别通过管线与换热器（1）的热水入水口（Hi）和冷水入水口（Ci）连接，换热器（1）的热水出口（A）和冷水出口（B）分别通过管线与热泵机组（2）的热水入口（A1）和冷水入口（B1）连接；热泵机组（2）的冷水出口（Ho）和热水出口（Co）分别通过管线与循环水池和热水箱（4）连接。
其中，换热器（1）是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而组装成的一种新型高效板式换热器；所述热泵机组（2）采用污水源热泵。
本实用新型对循环冷却水的余热进行回收及利用，有效地提高了系统的供热系数（COP），使供热系数达到6.5以上。
申请人：大连汇能科技股份有限公司,大连理工大学
地址：116000 辽宁省大连市软件园路80号大连理工大学科技园大厦B座301室
国籍：CN
代理机构：大连星海专利事务所
代理人：徐淑东
更多信息请下载全文后查看。
80 给水排水 Vol .35 N o .2 2009循环冷却水系统中的余热利用探讨杨 琦(华东建筑设计研究院有限公司,上海 200002) 摘要 明确了循环冷却水系统余热利用的目的,介绍了冷却水余热利用的两种主要方法。
对余热利用的形式进行了比较和分析,从综合的角度提出了间接利用方式较直接利用方式更有优势。
关键词 循环冷却水系统 余热利用 间接利用 直接利用 冷凝热回收 节能 建筑节能是现代建筑设计的要求,循环冷却水系统中的余热利用有利于达到节能减排的目的。
统计数据表明,我国建筑能耗的总量逐年上升,在能源消费总量中所占比例已从20世纪70年代末的10%上升到近年的27.8%。
建筑最大的耗能是采暖和空调,据统计我国在采暖和空调上的能耗约占建筑总能耗的55%,而宾馆中循环冷却水系统的能耗约占空调系统总能耗的10%。
因此,探讨循环冷却水系统中的余热利用有重要的现实意义。
1 目的和可行性循环冷却水系统中余热利用的目的是在满足空调系统正常运行的情况下,充分利用系统的多余热量,起到节能减排的作用。
节能减排是在保证使用功能基础上提出的,因此,系统的余热利用应以满足空调系统功能为前提。
循环冷却水的余热利用也是空调水冷冷水机组中冷凝热回收利用的一种方式。
在空调系统中,通常水冷冷水机组冷凝热可达制冷量的1.15～1.3倍。
大量的冷凝热未加以利用通过冷却塔直接排入大气,不仅造成了巨大的能量浪费而且对环境造成了热污染。
这部分热量对空调系统本身而言是需要释放的,而建筑在空调状态下还是有系统需要热量供应的。
因此,利用循环冷却水的余热是可行的。
2 冷却水余热利用的方法从冷却水利用的角度出发,其利用的方法主要可分为直接式和间接式两种。
从空调冷凝热的回收角度出发,有冷却水热回收与排气热回收两种方式。
余热利用的热量可用于制备生活热水。
2.1 直接式冷却水余热利用的直接方法是在循环冷却水系统中增设热交换器将冷却水的热量交换出来(见图1)。
循环水余热利用在火力发电厂的应用吕炜;陈晓峰;左川【摘要】循环水作为发电机组的冷却介质在完成一次换热后,潜热完全释放到大气中,不仅造成环境热污染同时损失大量热能.文章通过京能热电股份有限公司的成功案例,介绍了循环水余热利用的设计方案和使用情况,并就该项目的经济性给予了分析.【期刊名称】《华北电力技术》【年(卷),期】2011(000)011【总页数】3页(P27-28,39)【关键词】循环水;余热利用;热泵;COP【作者】吕炜;陈晓峰;左川【作者单位】华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045;华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045;华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045【正文语种】中文【中图分类】X7730 前言十一五期间我国政府已将“余热余压”利用工程列为“十大重点节能工程”之一，节能减排已成为整个社会的共同任务。
近年来火力发电企业都在着力探讨余热利用的途径，并开展了一些尝试性的工作，取得了一定的成果，但大规模集约式使用发电余热还鲜有成功案例。
随着北京地区城市化建设的蓬勃发展以及市民生活水平的提高，冬季供暖需求日益增加，供需矛盾也将日趋显现。
如何将余热利用和外部供暖需求结合在一起，做到供需双赢，是很多发电企业都在思考的问题。
京能热电有限公司现有4台220 MW供热机组，承担着北京地区3 200万m2的供热任务。
据2009～2010供热季节运行数据显示，4台机组整个供暖季的平均抽汽量都已接近额定抽汽量，在严寒期已达到甚至超过额定抽汽量，供热能力已经达到极限。
通过热泵技术吸收循环水回水中的潜热能并作为供热首站加热外网水，可以提高发电厂的整体能源利用率，同时增加了火电企业的供热能力。
1 京能热电公司的外供热情况京能热电公司外供热用户包括:首钢公司生产所需蒸汽和民用取暖热源。
首钢公司自2010年主体搬迁及4×50 MW自备机组关停之后，需要有外部热源进行地区热负荷支撑，生产用汽量为80 ～150 t/h，蒸汽参数 P=0.8 MPa，T=250℃，提供方式为京能热电4台机组从热再蒸汽管道抽出部分蒸汽合并，经减温减压器进行参数调整后供给首钢地区。
能源环保与安全一、闭式循环冷却水余热利用的意义闭式循环冷却水系统（以下简称闭式水）是火力发电厂必不可少的重要热交换系统之一，担负着冷却锅炉、汽轮机、发电机及其辅机设备的任务。
传统的火力发电厂利用开式循环冷却水（以下简称开式水）作为冷却水，将闭式水系统的热量排往开式水系统，浪费了宝贵的热能。
二、闭式水余热利用系统方案１．闭式水量统计．最大闭式水流量取最大运行流量的１．１倍约为１６００ ｔ／ｈ。
２．闭式循环冷却水温升的确定在主辅机的技术规范书及技术协议中，一般要求闭式循环冷却水的设计水温为 ３８°Ｃ，温升为５°Ｃ，但通过对已运行机组的调研，在夏季满负荷运行时的闭式水温升仅有３．７°Ｃ，即回水温度４１．７°Ｃ。
３．常规闭式水系统设计。
常规的闭式水系统包含２台６５％容量闭式水换热器，取消开式水泵，选择阻力小的管式换热器。
开式水直接来自循环水母管，经过闭式水换热器换热升温后排至循环水回水母管，进而排入大海。
闭式水侧设有２台１００％容量的闭式水泵，将闭式水回水（温度约为４１．７°Ｃ）送入闭式水换热器冷却到３８°Ｃ以下后，再分配到各被冷却用户；在各设备的换热器吸收了热量后再汇集到热回水母管进入闭式水泵，构成完整的闭式水循环。
将常规系统设计作为方案一。
４．闭式水余热利用方案。
保留原有２台闭式水换热器的基础上增设１台闭式水余热利用换热器，与原有换热器并联设计，新增的闭式水余热利用换热器以凝结水作为冷却介质，回收闭式水热量。
以闭式水余热利用方案为方案二。
闭式水泵将各用户汇集的热回水（温度约为４１．７℃）通过闭式水泵升压送至闭式水－凝结水换热器（管壳式，换热面积８００㎡，换热量６．５３ＭＷ）的低压侧（１６００ ｔ／ｈ ，１．０ ＭＰａ，水阻４．３ ＫＰａ，进口４１．７℃出口３８℃），将闭式水温度降到３８℃以下再分配到各被冷却设备，在各设备的换热器吸收了热量后再汇集到热回水母管回到闭式水泵，构成完整的闭式水循环。
斜沟煤矿空压机循环冷却水余热利用张和平【摘要】该项目利用斜沟煤矿地面空压机房3台ZH10000-4-13型离心式空压机的,通过水源热泵机组制取热水,可完全满足斜沟煤矿全年职工洗浴热水的需求,而且实现了非采暖季锅炉房完全停炉,减少运行人员,降低设备运行成本,减少污染物排放,节能环保.【期刊名称】《煤矿现代化》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】3页(P31-32,35)【关键词】空压机循环冷却水;余热利用;水源热泵机组;节能环保【作者】张和平【作者单位】山西西山晋兴能源有限责任公司,山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TK115斜沟煤矿大井区域职工洗浴热水采用浮动盘管换热器，汽源来自20t锅炉房。
在非采暖季，20t锅炉房启用1台10t锅炉专为职工洗浴提供蒸汽。
在非采暖季锅炉运行效率低，运营成本高，造成巨大的能源浪费。
为全面开展节能降耗和资源综合利用，为公司节约资金投入，为社会节能减排改善环境，我公司斜沟煤矿于2016年6月15日完成空压机余热利用项目设备安装调试并正式投运。
该项目利用斜沟煤矿地面空压机房3台ZH10000-4-13型离心式空压机的，通过水源热泵机组制取热水，日产45°～50℃热水800t以上，可完全满足斜沟煤矿全年职工洗浴热水的需求，而且实现了非采暖季锅炉房完全停炉，减少污染物排放，节能环保。
斜沟煤矿职工洗浴每日约3000多人，据统计每天用水量（水温60℃）为300～470t，最大用水量为470t。
本方案采用热泵机组，综合考虑最合理的出水温度定为45℃，冷水温度按20℃计算，每日洗浴用水为480～750t。
斜沟煤矿空压机房按目前供井下生产用压缩空气状况，保证至少一台空压机全年每日24h运行，根据测算空压机循环冷却水水量恒定，不少于7200t/d，进回水温差为4°～4.5℃，保守估算每日可生产45℃热水1000余吨。
除供职工洗浴用热水外，每日可富余250～500t热水。
专利名称：循环冷却水降温及热量回收利用的系统和方法专利类型：发明专利
发明人：冯太和,陈连祥,王有志,李涛,吴荣华,杨福林
申请号：CN200410034541.2
申请日：20040418
公开号：CN1563830A
公开日：
20050112
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种循环冷却水降温及热量回收利用的系统和方法，是一个全封闭式的循环工作系统和方法，是由冷量利用循环工作系统，热泵工质循环工作系统，热量利用循环工作系统组成，利用热泵技术原理，把循环冷却水作为低品位热源，通过热泵工质的循环工作过程，提取循环冷却水中的热量，转换成高品位热能，迫使循环冷却水降温，高品位热能供给热用户再利用，本系统和方法的一端可以为循环冷却水制冷降温，另一端可以制热供给热用户，本发明的有益效果是：一个系统和方法同时能满足冷用户和热用户两种不同的需求，节约高品位能源，节约水资源，降低循环冷却水成本，降低为热用户供热成本，消除给周边环境造成的污染。
申请人：大庆富尔达环保节能科技有限责任公司
地址：163316 黑龙江省大庆市大庆开发区安萨路2号
国籍：CN
更多信息请下载全文后查看。
专利名称：工业循环水余热回用系统及基于该系统的热能调配系统
专利类型：发明专利
发明人：王晓飞,莫明斋
申请号：CN201810848071.5
申请日：20180727
公开号：CN109059566A
公开日：
20181221
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种工业循环水余热回用系统及基于该系统的热能调配系统，工业循环水余热回用系统包括用于连接工业冷却水回水管路的热交换装置、提取热交换装置的热量并储存的蓄热模块、分别连接热交换装置和蓄热模块用于热量转移的循环水源热泵机组，以及用于将蓄热模块所储存热量运送至企业外部需热场所的移动送热设备，蓄热模块分别通过企业内部用热管路和移动送热设备向企业内外输送热能。
通过工业循环水余热回用系统可进行余热有效提取并储存，所储存的热量可企业自用也可外输送至外部其他用热企业，真正实现能源回收再利用，大大降低对环境的污染，为企业节能减排，降低企业运行成本的同时增加企业收入，也大大缩短投资运行成本的回收周期。
申请人：青岛万源环境科技有限公司
地址：266000 山东省青岛市城阳区重庆北路20号
国籍：CN
代理机构：北京中济纬天专利代理有限公司
代理人：杨乐
更多信息请下载全文后查看。
80 给水排水 Vol .35 N o .2 2009循环冷却水系统中的余热利用探讨杨 琦(华东建筑设计研究院有限公司,上海 200002) 摘要 明确了循环冷却水系统余热利用的目的,介绍了冷却水余热利用的两种主要方法。
对余热利用的形式进行了比较和分析,从综合的角度提出了间接利用方式较直接利用方式更有优势。
关键词 循环冷却水系统 余热利用 间接利用 直接利用 冷凝热回收 节能 建筑节能是现代建筑设计的要求,循环冷却水系统中的余热利用有利于达到节能减排的目的。
统计数据表明,我国建筑能耗的总量逐年上升,在能源消费总量中所占比例已从20世纪70年代末的10%上升到近年的27.8%。
建筑最大的耗能是采暖和空调,据统计我国在采暖和空调上的能耗约占建筑总能耗的55%,而宾馆中循环冷却水系统的能耗约占空调系统总能耗的10%。
因此,探讨循环冷却水系统中的余热利用有重要的现实意义。
1 目的和可行性循环冷却水系统中余热利用的目的是在满足空调系统正常运行的情况下,充分利用系统的多余热量,起到节能减排的作用。
节能减排是在保证使用功能基础上提出的,因此,系统的余热利用应以满足空调系统功能为前提。
循环冷却水的余热利用也是空调水冷冷水机组中冷凝热回收利用的一种方式。
在空调系统中,通常水冷冷水机组冷凝热可达制冷量的1.15～1.3倍。
大量的冷凝热未加以利用通过冷却塔直接排入大气,不仅造成了巨大的能量浪费而且对环境造成了热污染。
这部分热量对空调系统本身而言是需要释放的,而建筑在空调状态下还是有系统需要热量供应的。
因此,利用循环冷却水的余热是可行的。
2 冷却水余热利用的方法从冷却水利用的角度出发,其利用的方法主要可分为直接式和间接式两种。
从空调冷凝热的回收角度出发,有冷却水热回收与排气热回收两种方式。
余热利用的热量可用于制备生活热水。
2.1 直接式冷却水余热利用的直接方法是在循环冷却水系统中增设热交换器将冷却水的热量交换出来(见图1)。
直接式从冷却水出水中回收了部分热量,其利用的热水出水温度小于冷却水的出水温度,但冷水机组的制冷量与COP 基本不变,换热效率较低。
对冷凝热回收而言,利用的是空调冷凝器侧排出的37℃高温水,来加热制备生活热水,属于间接利用冷凝器的热量。
图1 循环冷却水的直接利用方式运行示意2.2 间接式冷却水余热利用的间接方法是从冷凝器中分出一路制冷剂,一部分通过循环冷却水系统冷却,一部分通过热回收器直接与自来水换热制备生活热水(见图2)。
它需要增加专用的热回收冷凝器(又称排气热回收的冷水机组),在冷凝器中增加热回收管束以及在排气管上增加换热器。
从压缩机排出的高温、高压制冷剂气体优先进入热回收冷凝器中,将热量释放给被预热的水,冷凝器的作用是将多余的热量通过冷却水释放到环境中,也称为双冷凝器热回收技术。
间接式在余热利用中可产生温度较高的热水,常称为空调冷凝热免费热水供应系统(HRWH )。
对冷凝热回收而言,这种方法属于直接利用热量,又可分为两种,一种是只利用压缩机出口蒸汽显DOI :10.13789/j .cn ki .w we1964.2009.02.028给水排水 Vol .35 N o .2 200981 图2 循环冷却水的间接利用方式运行示意热,蒸汽显热一般占全部冷凝热的15%左右[1],按照显热量和热水需求量计算出热回收器的数量,其他的冷凝热由冷却水带走;另一种是利用全部的冷凝热。
利用蒸汽显热方式的热回收器,其压降比较小、压力较稳定,对制冷影响较小。
值得注意的是热水的出水温度越高,冷水机组的效率就越低,制冷量也会相应减少。
3 形式比较3.1 评定标准的确定在空调系统中,能效比(EER )是指在额定工况和规定条件下,空调器进行制冷运行时,制冷量与有效输入功率之比。
这是一个综合性指标,反映了单位输入功率在空调运行过程中转换成的制冷量。
空调能效比越大,在制冷量相等时节省的电能就越多。
性能系数(COP )是指制热量或制冷量与输入功率(W )的比值。
COP 值越大说明系统的效率越高,越节能。
此外,也可采用综合计算负荷性能系数ICLV 为依据来评价冷水机组能效等级。
从系统节能的角度出发,EER 与COP 是衡量空调系统节能的重要指标。
循环冷却水的余热利用仅是空调系统中的一部分,余热的利用应以满足空调系统的功能为前提,因此,余热的利用不应很大程度地降低这两个指标。
循环冷却水余热利用的直接式是在保证原有冷冻机组COP 的情况下进行的;而间接式因提供热水的温度提高,对COP 有一定的降低。
但从热水制备的角度出发,间接式(热回收空调技术)在节能方面的效果还是显著的,特别是在夏季制冷时所产生的热水是完全免费的。
这是因为整个空调系统是以电能来驱动工作,而非电能来制热。
用电直接制热的方式不但耗电量大,运行成本高,而且电热管容易损坏;常规用燃油锅炉加热的方式,由于燃油的价格高,产生的效能并不高。
3.2 余热利用的效率两种余热利用方式的总量基本是一致的。
间接式虽然可提供较多的热量,但一部分是牺牲冷水机组的制冷量产生的。
从利用效率来看,由于循环冷却水温度一般在30～38℃,属低品位热能,故直接式热交换的水温较低,余热利用的效率也较低,特别是当热交换的冷水温度较高的情况更是如此。
直接式不可能提供可直接使用的热水温度,必须辅助必要的加热设备。
要想充分回收余热,间接式需要热泵技术,余热利用的效率较高,可以提供较高的热水温度,也不一定要增加辅助加热设备。
3.3 系统和控制直接式的系统较简单,控制方便、稳定,因为其出发点是尽量利用余热,辅助需要其他加热设备。
而间接式在系统中需要增加专用的冷凝器,其出发点已不仅是余热的利用,系统还承担免费热水供应。
因此,间接式在控制上较复杂,系统需要调节供冷和热水利用之间的平衡。
为了提高水冷冷水机组的热回收量和热水水温,对于排气热回收的冷水机组,推荐采用热水回水温度控制方案。
提高余热利用水温的途径还有利用相变材料回收空调冷凝热热回收形式和热回收用蓄热器形式。
热回收用蓄热器可代替双冷凝器热回收技术中的压缩机出口的冷凝器,与常规风冷冷凝器(或冷却塔)采用串联连接,利用冷却塔排除热回收系统不能储存的剩余热量。
3.4 减排与投资从减排总量上看,间接式对环境的影响较小,但与热水的供应量有一定的关系。
直接式利用了部分热量,还有部分热量需要排放到大气中,其利用量与热交换器的设置数量有关。
热交换器设置数量增加,减排量减少,投资增加。
从投资的角度看,间接式的热回收器须选用专用的高性能换热器,需防止处于高压和高温状态的冷冻剂渗漏,热回收冷凝器还必须有较低的阻力,不影响制冷机原有工况。
间接式是利用冷凝器制冷循环过82 给水排水 Vol .35 N o .2 2009程产生的热量,不可能像蒸汽加热器或热水炉那样短时间内提供大量热水,只能小流量连续制备热水。
其系统宜配备一定容量的热水箱,可取1h 的最大用水量。
而直接式是根据需要利用的余热量考虑设置板式热交换器的,因此,间接式的投资要较直接式的大。
两种方式的比较见表1。
两种系统控制不尽相同,需要根据应用的需求进行节能预测和合理评价。
表1 循环冷却水余热利用方法的比较余热利用方式直接式间接式主要特点 循环冷却水管路上增设热交换器 冷水机组中冷凝器后增设热回收冷凝器 对冷冻机组COP 的影响无有节能总量和效率较高高节能投资较低高余热利用的温度低高辅助加热设备需要可不需要系统的控制简单复杂4 系统的设计4.1 余热利用的计算循环冷却水的最大余热利用量可按式(1)确定。
Q r =Q c C (t 1-t 2)ρr /3600(1)式中Q r ———循环冷却水的余热利用量,W ;Q c ———循环冷却流量,m 3/h ;C ———水的平均比热,C =4187J /(kg ·℃);t 1———热交换器中冷却水的进水温度,℃;t 2———热交换器中冷却水的出水温度,℃;ρr ———热水密度,kg /m 3。
实际利用的余热量需要考虑一个折减系数。
直接式余热利用的热量还与实际交换的循环冷却水量和利用温差有紧密的关系。
4.2 应注意的问题直接式利用热量的多少需要由热交换器数量来确定,余热利用量增加,设备的初期投资相应增加。
由于直接利用方式提供的热水温度较低,因此需要保留原有的部分加热设备。
间接式利用方式主要存在两个问题:一是空调系统运行时段与热水使用时段的时间差问题;二是生活热水的用量与冷凝热量之间也存在着不同步问题。
因此该方式需要设置储热装置,用以调节空调满负荷时产生的热水来补充空调低负荷时产水量的不足。
国内已开展对该系统运行的计算机动态模拟研究,以优化整机的匹配关系。
循环冷却水余热回收的目的是从节能和环保的角度考虑回收余热,而不能本末倒置为了获取热量去随意改变空调的工况。
对于仅夏季运行空调系统的冷冻机组,在间接式热回收系统中设置辅助热源也是必要的。
5 小结(1)循环冷却水余热利用可分为直接式和间接式。
循环冷却水的余热利用具有重要工程实用价值,可以达到节能减排的目的。
(2)直接式在充分满足冷冻机组冷却效果功能的前提下采取了有效的节能措施,空调季节利用的节能效果好,余热的利用较充分,系统较经济。
其缺点是余热利用的出水温度不够高,热水利用系统不能独立运行。
该方式适用于空调季节较长,且热水负荷相对于空调负荷很小的场所。
(3)间接式在节能的同时可提供相对独立的热水系统,其利用热水温度可提高到37～42℃。
其缺点是几种不同负荷的热品位和不同运行时间的同步性需要综合平衡,特别是它对冷冻机组的COP 值将有一定的降低;设备的投资增加,经济性相对较差。
该运行方式适用于有较大空调负荷,且能解决空调负荷与热水负荷在高峰时间不一致问题的场所。
(4)循环冷却水余热利用的实际节能效果和经济效益还与气象条件、建筑特点及使用功能等因素有很大关系,特别是气候的影响最为关键,并不一定是所有的热回收系统在实际工程中都能实现良好的节能效果和经济效益[2,3]。
同时,任何节能措施不能以牺牲系统功能、安全和服务质量为代价。
参考文献1 郑晓娟,魏玉林,王永翔,等.螺杆式冷水(热泵)机组废热回收开发应用.制冷,2005,24(1):81～832 孙慧琳.浅谈我国的空调冷凝热热回收.http ://w w w .863p .com /warmer /H otKtzl /200611/17268.h tm l3 张震,周光辉,王慧,等.我国的空调冷凝热热回收的研究现状.中原工学院学报,2006,(4):46～48,71 ▲通讯处:200002上海市四川中路321号17楼 电话:(021)63217420 E -mail :qi yang @ecadi .co m 收稿日期:2008-03-28。
