[發明專利]一種工業低溫余熱回收用于多周期供冷系統的方法

有效

• 申請號: 202010069892.6
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111561792B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 高為;周宇昊;張海珍;王世朋;阮慧鋒;鄭夢超;張凌瑋;王彧斐
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院有限公司
• 主分類號: F25B15/00
• 分類號: F25B15/00;F25B27/02;G06F30/20
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 張狄峰

本發明公開了一種工業低溫余熱回收用于多周期供冷系統的方法，過程如下：從吸收式制冷機組流出的熱水經換熱器與工業余熱換熱后，溫度升高，再回流至吸收式制冷機組內用于制冷，熱水溫度降低后流出吸收式制冷機組，經增壓泵升壓再流入所需要換熱的換熱器中，在進入換熱器前，經過減壓閥調節到對應的壓力。建立相關數學模型，以制冷的年費用最小化為目標函數，以換熱器、增壓泵、換熱后熱水溫度等為變量，用戶冷量需求在不同季節內是不同的，建立多周期余熱回收模型，運用數學規劃法得到余熱回收設計及各周期下的運行方式。本發明為利用工業低溫余熱用于多周期制冷的運用、規劃和優化提供了合理的建議。

技術領域

本發明涉及一種工業低溫余熱回收用于多周期供冷系統的方法，屬于余熱廢熱回收優化方法。

背景技術

2018年，中國作為工業品生產大國，其社會總能耗約46.4億噸標準煤，其中工業能耗約占社會總能耗的70％。由于工藝用能需求限制，工業生產工藝存在大量的中低溫工業廢熱，其中北方地區可用于城鎮供熱的廢熱總量大約相當于1億噸標準煤。與此同時，大量化石燃料燃燒產生高品質能源，以滿足城市建筑物的能源需求。如果能在城市供熱供冷中有效地利用工業低溫余熱，則可以減少化石燃料的消耗和溫室氣體的排放量，提高能源的利用效率。當前已有一些研究致力于將低溫余熱整合到區域供暖系統中，然而，將低溫余熱回收與區域供冷相結合的研究并不多；其次，大多研究并未考慮用戶需求在季節上的波動。

與此同時，我國夏季酷熱期空調用電負荷需求較大，部分地區仍然存在拉閘限電現象，供電質量得不到保障。目前，空調用電負荷已成為冬夏電網尖峰負荷及峰谷差持續增大的主要原因之一。在商業建筑中，空調能耗占總能耗的比例高達30％-60％。這種電力消費模式導致電網夏季負荷壓力大增、調峰困難，嚴重威脅了電網運行的安全性和穩定性。近年來，利用能源站集中制冷并將冷量輸送至周邊用戶的區域供冷技術得到了重視和發展。中央冷卻設備的制冷方式可分為壓縮式制冷和吸收式制冷兩種，相比于主要由電驅動的壓縮式制冷，吸收式制冷能夠利用低溫余熱資源來驅動制冷循環的運轉，從而提高能源的利用效率，這使得吸收式制冷技術在區域供冷中具有較強的吸引力。

本發明旨在通過回收工業低溫余熱來提供吸收式制冷機所需的熱量，從而滿足用戶的冷量需求。主要工作是建立相關數學模型，以制冷的年成本最小化為目標函數，運用數學規劃法來確定在已知冷量需求下的余熱回收方案。建筑物對冷量的需求往往隨季節變化，因此在模型中加入了多周期的描述，并考慮了不同周期下的系統操作優化。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種工業低溫余熱回收用于多周期供冷系統的方法。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：一種工業低溫余熱回收用于多周期供冷系統的方法，其特征是，過程如下：從吸收式制冷機組流出的熱水經換熱器與工業余熱換熱后，溫度升高，再回流至吸收式制冷機組內用于制冷，熱水溫度降低后流出吸收式制冷機組，經增壓泵升壓再流入所需要換熱的換熱器中，在進入換熱器前，經過減壓閥調節到對應的壓力。

進一步的，建立相關數學模型，以制冷的年費用最小化為目標函數，以換熱器、增壓泵、換熱后熱水溫度等為變量，用戶冷量需求在不同季節內是不同的，建立多周期余熱回收模型，運用數學規劃法得到余熱回收設計及各周期下的運行方式；

為實現熱量的梯級回收，采用分級換熱網絡超結構來描述余熱回收，由于冷阱的供冷負荷隨季節變化，因此有關變量需要引入集合S來表示；

T_h(i,k,s)為周期s下熱物流i在k溫區的熱端溫度，T_win(s)為周期s下熱水進行換熱的入口溫度，T_wout(s)為周期s下熱水進行換熱的出口溫度，T_w(k,s)為周期s下熱水在k溫區的熱端溫度，m_w(s)為周期s下熱水的質量流率，q(i,k,s)為周期s下熱水在溫區k從熱物流i回收的熱量，qcu(i,s)為周期s下熱物流i需要的冷公用工程負荷；熱水和余熱流股需要滿足進出口溫度約束；