基于工业汽轮机的余热综合利用评测和余热综合利用装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工业余热回收装置和方法,特别是涉及一种基于工业汽轮机的余热综 合利用评测和余热综合利用装置。
【背景技术】
[0002] 绿色发展是我国经济发展的方向,节能减排是我国制造业面临的急迫任务。许多 生产过程会产生大量的余热,以各种方法进行工业余热回收利用受到越来越多的关注。申 请号为"201410477982.3",发明名称为"烟道余热的回收系统",能够降低烟气余热温度,将 烟气中很宽温度范围内的热量回收;申请号为"201210068312.7",发明名称为"工业炉余热 回收系统",其结构简单,余热利用率高,在有效的将工业炉烟气排放温度降至130Γ左右的 同时,还能得到60°C的热水来满足人们的供水和采暖需求。类似的发明还有很多。
[0003] 基于工业汽轮机的工业余热回收装置是应用较为广泛的余热综合利用技术,申请 号为"201210139203.X",发明名称为"一种低温位工业流体余热回收系统",主要采用汽轮 机连接发电机来运行,也对其回收期、投资成本、维护成本等进行了考虑;申请号为 "201310029375.6",发明名称为"一种有机朗肯型工业余热集成回收装置",实现了整个系 统余热资源的集成回收和高效发电;申请号为"201320517798.8",发明名称为"汽轮机余热 供热系统",将循环回路由开放式改为密闭式,汽轮机排出气体也得到回收利用。
[0004] 工业汽轮机装置的引入对企业来讲,在通过余热回收利用带来可观的经济收入的 同时,也需要大量的成本和费用投入,其全生命周期包括设计、制造、运行、维护及最终的回 收处理阶段都会带来一定的经济投入和环境影响。这需要对基于工业汽轮机的余热综合利 用的经济效益和环境影响进行综合评测,确定余热量多大,经过多长时间,用户能获得多大 的综合效益,这有助于推广基于工业汽轮机的余热综合利用技术和装置,实现企业用户、供 应商和社会的多赢。现在,并未见到有专利进行这方面的评测和分析。
【发明内容】
[0005] 针对目前工业余热综合利用未考虑并量化经济效益和环境影响分析的问题,本发 明的目的在于提供一种基于工业汽轮机的余热综合利用评测和余热综合利用装置。
[0006] 本发明釆用的技术方案是:
[0007] -、一种基于工业汽轮机的余热综合利用评测,包括如下步骤:
[0008] 步骤1)进行余热源调查,企业用户对欲综合利用的余热展开分析,确定生产过程 中产生的余热来源,尤其判断余热介质属性;
[0009] 所述介质属性判断即从广泛的热源中确定是否存在适合工业汽轮机进行回收的 余热,如果存在则采用工业汽轮机来进行余热回收,否则不推荐进行;
[0010]步骤2)余热检测评估,在企业生产过程所排放余热处安装余热检测装置,所述余 热检测装置包括水质检测仪或蒸汽质量测试仪,对余热源进行初始温度、压强和流量参数 进行检测、记录和保存;
[0011] 步骤3)根据步骤2)检测到的余热源各参数值,设计基于工业汽轮机的余热综合利 用装置;
[0012] 步骤4)获取余热综合利用的经济数据和环境数据,经济效益和环境影响应综合考 虑以达到最优的回收方案,经济数据和环境数据包括整套余热综合利用装置生产的成本和 环境影响,该装置运行过程的成本和效益,该装置运行过程的环境影响;来源于步骤1)和步 骤3)的检测数据,企业用户和供应商提供的实际数据和估计值;
[0013] 步骤5)对基于工业汽轮机的余热综合利用装置进行经济效益和环境影响量化,当 该装置引入的时候会给企业用户带来一定的购买成本和负面的环境影响,故在此综合考虑 回收余热若干年的经济收入、环境影响情况,借助计算机系统来进行计算该装置的经济效 益和环境影响;
[0014] 所述基于工业汽轮机的余热综合利用装置在N年的经济效益计算如下:
[0015]
[0016]其中,Yunit-operating是余热综合利用每年带来的经济效益;Cunit-operating是余热综合 利用每年带来的成本;cunit是综合利用装置的购买成本;
[0017] 所述基于工业汽轮机的余热综合利用装置在N年的环境影响计算如下,主要考虑 能耗:
[0018]
[0019] 其中,Sunit是基于工业汽轮机的余热综合利用装置在生产制造阶段产生的能耗; Sunit-operating是余热综合利用所导致每年减少的能耗;
[0020] 由公式(1)和公式(2),分别计算得到达到最短经济效益、环境影响的回收年限N;
[0021] 步骤6)根据步骤5)计算的经济及环境影响数据,提供支持用户决策的象限图,帮 助用户判断和决策。
[0022] 二、一种基于工业汽轮机的余热综合利用装置:
[0023] 包括余热锅炉,工业汽轮机,连接设备,机械设备和发电机;余热锅炉的高温饱和 蒸汽经管路与工业汽轮机的进汽口连接,带动工业汽轮机转轴转动,转轴经连接设备驱动 机械设备或发电机做功或者发电,工作后的蒸汽从工业汽轮机的排汽口排出。
[0024] 所述工业汽轮机的另一个进汽口经管路与燃煤锅炉\连接,进行补汽。
[0025]本发明具有的有益效果是:
[0026] 1)考虑了回收利用对象一一余热介质的特点,引入检测装置,为回收技术选择、设 计和经济、环境效益评价提供了参考和数据支持;
[0027] 2)增加了用户的参与和多重选择,综合利用装置可根据需求取舍相应模块,使用 户决策与余热回收的最佳方案进行匹配和紧密结合;
[0028] 3)基于全生命周期的考虑,量化了基于工业汽轮机的余热综合利用过程的经济效 益和环境影响,能快速给出可视化的综合效益结果,帮助企业用户进行决策。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明余热综合利用评测流程步骤图。
[0030] 图2是余热综合利用装置结构示意图。
[0031] 图中:1、燃煤锅炉,2、余热锅炉,3、工业汽轮机,4、连接设备,5、机械设备,6、发电 机。
[0032] 图3是基于经济效益和环境影响的支持用户决策象限图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0034] 如图1所示,基于工业汽轮机的余热综合利用评测方法,包括如下步骤:
[0035] 步骤1)进行余热源调查,企业用户对欲综合利用的余热展开分析,确定生产过程 中产生的余热来源,尤其判断余热介质属性;
[0036] 所述介质属性判断即从广泛的热源中确定是否存在适合工业汽轮机进行回收的 余热,工业余热多种多样,如冷却水、高温蒸汽、烟道排汽、化学反应热、炉渣余热等,而工业 汽轮机工作则主要依靠高温饱和蒸汽的热能进行驱动转轴转动做功。如果存在高温蒸汽和 热水,则采用工业汽轮机来进行余热回收,否则不推荐进行;
[0037] 步骤2)余热检测评估,在企业生产过程所排放余热处安装余热检测装置,所述余 热检测装置包括水质检测仪或蒸汽质量测试仪,对余热源进行初始温度、压强和流量参数 进行检测、记录和保存;
[0038] 步骤3)根据步骤2)检测到的余热源各参数值,设计基于工业汽轮机的余热综合利 用装置,主要考虑回收技术可行性分析,余热量是否足够,以及工业汽轮机的驱动终端设备 如何;
[0039] 如图2所示,余热综合利用装置,包括余热锅炉2,工业汽轮机3,连接设备4,机械设 备5和发电机6;余热锅炉2的高温饱和蒸汽经管路与工业汽轮机3的进汽口连接,带动工业 汽轮机3转轴转动,转轴经连接设备4驱动机械设备5或发电机6做功或者发电,工作后的蒸 汽从工业汽轮机3的排汽口排出。图2中实线为物质流,虚线为能量流。
[0040]所述工业汽轮机3的另一个进汽口经管路与燃煤锅炉1连接,进行补汽。
[0041]燃煤锅炉1主要配合余热锅炉2工作,若生产过程产生的余热量不足以单独驱动工 业汽轮机,则需要引入新的热源来补汽,燃煤燃烧将水加热为高温饱和蒸汽,以保证工业汽 轮机正常工作。在提供高温饱和蒸汽的同时也会随着烟气的排出而带走一定的热能。
[0042]余热锅炉2主要用于将余热转变为蒸汽,或对低品质余热预处理,提升其温度及压 强,满足工业汽轮机的驱动需要。
[0043] 工业汽轮机3主要是采用高温饱和蒸汽驱动不同级转子及叶片转动,从而将热能 转化为机械能,蒸汽来源主要是企业生产过程的余热。做工后的高温饱和蒸汽经排汽口排 出,也会带有少量热能。
[0044] 连接设备4则是根据实际工作状况、设备需求而引入的辅助设备,协调工业汽轮机 和终端设备的工作。故图2中的连接设备4可为工业透平。
[0045] 机械设备5和发电机6,均是工业汽轮机所要驱动的终端设备之一,企业用户可根 据自身生产需求,用余热综合利用来发电,将废弃热能转化为电能,带来一定的额外经济效 益;或者用工业汽轮机驱动企业的其他大型回转设备,将废弃热能转化为机械能,节约电 能。
[0046] 如图2所示,根据用户需求进行实际余热综合利用装置的配置和设计。首先对于工 业汽轮机驱