[發明專利]適用于波動熱負荷的余熱利用系統及方法

有效

• 申請號: 201911045703.5
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110906775B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 徐偉;倪健勇;馬光宇;張天賦;賈振;劉芳;陳鵬;胡紹偉;王飛;王永
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: F28D21/00
• 分類號: F28D21/00
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

本發明涉及適用于波動熱負荷的余熱利用系統及方法，適用于波動熱負荷的余熱利用系統，包括空壓機一級壓縮、空壓機二級壓縮、空壓機三級壓縮、一級換熱器、二級換熱器、三級換熱器、制氧機、制冷用戶、供熱用戶、1#熱泵機組、2#熱泵機組、冷卻塔、補水泵、流量計。本發明對空壓機冷卻水余熱進行直接利用，減少了中間換熱設備，避免了系統的過多散熱損失，提高了系統的熱效率；并通過對1#熱泵機組和2#熱泵機組的驅動熱源流體和加熱流體的流量控制，實現了對制冷用戶和供熱用戶供熱量的控制，滿足了用戶的需求波動；同時也解決了空壓機一級壓縮后氣體溫度偏低進行余熱回收后無法有效利用的問題，提高了系統的余熱利用效率。

技術領域

本發明涉及余熱回收領域，特別涉及一種適用于波動熱負荷的余熱利用系統及方法。

背景技術

鋼鐵企業在冶煉生產過程中需要大量高純氧氣、氮氣等能源介質，因此大型鋼鐵企業通常擁有自己的制氧生產工序，在制氧生產過程中有多臺空壓機；空壓機在運行時，真正用于增加空氣勢能所消耗的電能，在總耗電量中只占很小的一部分，約15％左右。約85％的耗電轉化為熱量存在于壓縮氣體中，并通過風冷或者水冷的方式排放到空氣中去。如果將壓縮氣體的這部分余熱加以回收利用，用于冬季供暖或夏季制冷等，即可以提高能源利用效率，又可以減低企業成本；同時也有利于減少燃煤量，降低燃煤對環境的污染。目前，國內針對空壓機余熱回收及利用開展了多項研究與應用。

專利CN106762557A公開一種基于空壓機余熱回收的智能供熱水設備；該發明通過在換熱器與熱用戶之間增加緩存儲熱設備實現了智能供熱水。該方法雖然實現了供熱系統的穩定性，但中間換熱、儲熱設備過多造成系統的熱損失較大。專利CN108150422A公開了空壓機余熱回收利用系統，該系統通過回收空壓機余熱以熱水方式驅動溴化鋰吸收式冷水機組制取冷水；但對于驅動溴化鋰吸收式冷水機組后的熱水(一般在70℃～75℃左右)沒有利用，使其能源利用率較低。專利CN107178934A公開一種空壓機余熱深度回收利用系統，該系統的空壓機三級壓縮分別經過三級換熱，換熱后高溫水進入余熱取熱裝置經過再次換熱轉化為高溫余熱水進入余熱深度回收利用系統；該系統沒有提及空壓機一級壓縮后空氣溫度較低，余熱回收后無法有效利用的問題。

綜上所述，空壓機余熱利用在控制系統及方法還存在一些問題。主要體現在，現有空壓機余熱利用系統、方法的中間換熱設備過多造成系統的熱損失較大；而且沒有考慮到實際運行中空壓機一級壓縮后空氣溫度較低，余熱回收后無法有效利用；同時對于空壓機余熱回收如何有效適應熱用戶需求波動上，沒有給解決方案。因此，探尋更加實用有效的空壓機余熱回收控制系統及方法是非常必要的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種適用于波動熱負荷的余熱利用系統及方法，實現了對制冷用戶和供熱用戶供熱量的控制，滿足了用戶的需求波動；同時解決了空壓機一級壓縮后氣體溫度偏低進行余熱回收后無法有效利用的問題，提高了系統的余熱利用效率。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

適用于波動熱負荷的余熱利用系統，包括空壓機一級壓縮、空壓機二級壓縮、空壓機三級壓縮、一級換熱器、二級換熱器、三級換熱器、制氧機、制冷用戶、供熱用戶、1#熱泵機組、2#熱泵機組、冷卻塔、補水泵、流量計；

空壓機一級壓縮出口與一級換熱器氣側入口連接，一級換熱器氣側出口與空壓機二級壓縮入口連接，空壓機二級壓縮出口與二級換熱器氣側入口連接，二級換熱器氣側出口與空壓機三級壓縮入口連接，空壓機三級壓縮出口與三級換熱器氣側入口連接，三級換熱器氣側出口與制氧機入口連接；