一種天然氣隧道窯排煙余熱回收循環(huán)管路熱電熱水供應系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種天然氣隧道窯余熱回收循環(huán)管路熱電熱水供應系統(tǒng)，屬于低品位能余熱回收應用技術領域。
【背景技術】
[0002]國內(nèi)天然氣隧道窯排煙溫度一般在180_300°C之間，隧道窯的排煙余熱造成的熱量損失約占總熱量的15—30%，因而對天然氣隧道窯排煙余熱進行回收，對于節(jié)能減排具有重要意義。目前回收余熱方法主要是熱泵技術，特別是氨吸收式熱泵空調(diào)和/或熱水循環(huán)系統(tǒng)和溴化鋰吸收式熱泵空調(diào)和/熱水循環(huán)系統(tǒng)，但氨具有刺激性氣味、對人體具有一定的毒性和可燃性、與空氣混合后在一定濃度范圍內(nèi)會發(fā)生爆炸。溴化鋰吸收式制冷機所使用的溴化鋰制冷劑微毒、無爆炸危險，但不適用于75°C以下的低溫余熱。由于余熱溫度低于300°C，因而也不適宜用利用水做工質(zhì)發(fā)電，由此導致的結(jié)果是近年來，利用有機工質(zhì)郎肯循環(huán)發(fā)電余熱回收系統(tǒng)也日益引起人們的重視，然后利用制取的電力用于人們的生活需要，如制取生活熱水，制冷空調(diào)，采暖供熱等，但這又存在一個問題是單純的余熱發(fā)電的冷凝水熱量會白白浪費，且當余熱溫度較低時，利用發(fā)出的電去制取生活熱水，制冷空調(diào)，采暖供熱系統(tǒng)等，面臨著能源多次轉(zhuǎn)換過程中的損失大的問題；
[0003]且上述的若干種回收方法，尤其天然氣排煙余熱資源進行梯級利用進行深度熱回收，滿足節(jié)能環(huán)保，高效完美的為人們生活必需提供生活熱水，電力等目的，從而既能響應國家的節(jié)能減排政策，又能提高百姓的生活品質(zhì)。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述缺陷，“安徽省六安市佳瑞粉末冶金有限公司”的科研人員經(jīng)過經(jīng)多次實驗，最終采取了以下技術方案:
[0005]一種天然氣隧道窯排煙余熱回收循環(huán)管路熱電熱水供應系統(tǒng)，主要包括低氫氣平衡壓儲氫合金反應器，高氫氣平衡壓反應器，二者的氫氣充放口連接管路上有第零電磁閥，第零電磁閥上并聯(lián)有旁通抽氣泵，控制單元；
[0006]排煙進口管路，排煙進口管路上配置有溫度傳感器，用于對排煙進口管路的煙氣溫度進行檢測，天然氣隧道窯排煙從排煙進口管路經(jīng)第一循環(huán)風機、第九電磁閥、余熱煙氣鍋爐、熱水器，進一步可交替選擇性的經(jīng):
[0007]A.第二電磁閥、低氫氣平衡壓儲氫合金反應器、第三電磁閥，流回到排煙出口所處管路排出；
[0008]B.第五電磁閥、高氫氣平衡壓儲氫合金反應器、第三電磁閥，流回到排煙出口所處管路排出；
[0009]余熱煙氣鍋爐、膨脹機、冷卻器、增壓泵依次通過工質(zhì)管路連接，膨脹機將機械功輸出給發(fā)電機，冷卻器中的冷卻流體可交替選擇性的:
[0010]A.經(jīng)第二循環(huán)泵、第十電磁閥、低氫氣平衡壓儲氫合金反應器，重返回到冷卻器中進行換熱；
[0011]B.經(jīng)第二循環(huán)泵、第十一電磁閥、高氫氣平衡壓儲氫合金反應器，重返回到冷卻器中進行換熱；
[0012]熱水器中的水流體可交替選擇性的:
[0013]A.經(jīng)第三循環(huán)泵、第十三電磁閥、高氫氣平衡壓儲氫合金反應器、重返回到熱水器中；
[0014]B.經(jīng)第三循環(huán)泵、第十二電磁閥、低氫氣平衡壓儲氫合金反應器、重返回到熱水器中；
[0015]控制單元與溫度傳感器相連，對上述所有電磁閥、第一循環(huán)風機、第二循環(huán)泵、第三循環(huán)泵、增壓泵的開閉或啟停進行控制；
[0016]一種天然氣隧道窯排煙余熱回收循環(huán)管路熱電熱水供應系統(tǒng)的運行方式如下:
[0017]1.當溫度傳感器檢測到180-300°C的來流煙氣時，進行步驟A:在控制單元的控制下，同時啟動第一循環(huán)風機、第九電磁閥打開、啟動第二循環(huán)泵、啟動增壓泵、第二電磁閥打開、第十電磁閥打開、第三電磁閥打開、啟動抽氣泵、第十三電磁閥打開、啟動第三循環(huán)泵，其余的電磁閥均關閉；
[0018]180_300°C的高溫區(qū)間煙氣經(jīng)第一循環(huán)風機、第九電磁閥、余熱煙氣鍋爐，并把其熱量傳遞給余熱煙氣鍋爐，由此高溫區(qū)間余熱流體降溫成為100-200°C中溫區(qū)間煙氣，中溫區(qū)間煙氣經(jīng)熱水器，并把其熱量傳遞給熱水器，使熱水器中的水流體獲得一次升溫，由此中溫區(qū)間煙氣降溫成為60-120°C低溫區(qū)間煙氣，低溫區(qū)間煙氣經(jīng)第二電磁閥、低氫氣平衡壓儲氫合金反應器，并將其熱量傳遞給低氫氣平衡壓儲氫合金反應器，最終可降低至30°C的煙氣經(jīng)第三電磁閥、排煙所處管路排出；
[0019]與此所進行的過程是，氫氣從低氫氣平衡壓儲氫合金反應器釋放出來并經(jīng)抽氣泵排送到高氫氣平衡壓儲氫合金反應器。這樣低氫氣平衡壓儲氫合金反應器發(fā)生釋氫吸熱反應，吸收所述低溫區(qū)間煙氣的熱量以及冷卻器中經(jīng)第二循環(huán)泵、第十電磁閥進入到低氫氣平衡壓儲氫合金反應器中并返回到冷卻器中的冷卻流體的熱量。高氫氣壓儲氫合金反應器發(fā)生吸氫放熱反應，并將其所放出的熱量傳遞給經(jīng)第三循環(huán)泵、第十三電磁閥，高氫氣壓儲氫合金反應器，并返回到熱水器中的水流體，至此熱水器中的水流體獲得二次升溫；
[0020]2.當高氫氣平衡壓儲氫合金反應器的氫氣飽和后，進行步驟B:控制單元關閉所述抽氣泵、第五電磁閥打開、、第三電磁閥仍打開、第十一電磁閥打開、第九電磁閥仍打開、第十二電磁閥打開、第零電磁閥打開，第一循環(huán)風機和第二循環(huán)泵、第三循環(huán)泵、以及增壓泵仍運轉(zhuǎn)，其余電磁閥均關閉；
[0021]180_300°C的高溫區(qū)間煙氣經(jīng)第一循環(huán)風機、第九電磁閥、余熱煙氣鍋爐，并把其熱量傳遞給余熱煙氣鍋爐，由此高溫區(qū)間煙氣降溫成為100-200°C中溫區(qū)間煙氣，中溫區(qū)間煙氣經(jīng)熱水器，并把其熱量傳遞給熱水器，使熱水器中的水流體獲得一次升溫，由此中溫區(qū)間煙氣降溫成為60-120°C低溫區(qū)間煙氣，低溫區(qū)間煙氣經(jīng)第五電磁閥、高氫氣平衡壓儲氫合金反應器，并將其熱量傳遞給高氫氣平衡壓儲氫合金反應器，最終可降低至30°C的煙氣經(jīng)第三電磁閥、排煙所處管路排出；
[0022]與此所進行的過程是:氫氣從高氫氣平衡壓儲氫合金反應器釋放出來并經(jīng)第零電磁閥排送到低氫氣平衡壓儲氫合金反應器。這樣高氫氣平衡壓儲氫合金反應器發(fā)生釋氫吸熱反應，，吸收低溫區(qū)間煙氣的熱量以及冷卻器中經(jīng)第二循環(huán)泵、第十一電磁閥進入到高氫氣平衡壓儲氫合金反應器中并返回到冷卻器中的冷卻流體的熱量，低氫氣平衡壓儲氫合金反應器發(fā)生吸氫放熱反應，并將其所放出的熱量傳遞給經(jīng)第三循環(huán)泵、第十二電磁閥、低氫氣壓儲氫合金反應器，并返回到熱水器中的水流體，至此熱水器中的水流體獲得二次升溫;
[0023]3.余熱煙氣鍋爐始終進行的過程是吸收高溫區(qū)間煙氣的熱量，并將其工質(zhì)加熱經(jīng)膨脹機膨脹輸出機械功給發(fā)電機用于發(fā)電，進一步的工質(zhì)在冷卻器中進行冷卻，經(jīng)增壓泵進入到余熱煙氣鍋爐繼續(xù)吸收熱量，進入到下一個發(fā)電循環(huán)；
[0024]步驟A和步驟B構(gòu)成為一個工作循環(huán)，再次通過控制單元對各個電磁閥的開通進行控制，通過低氫氣平衡壓儲氫合金反應器和高氫氣平衡壓儲氫合金反應器交替循環(huán)發(fā)生吸氫放熱反應，進入到下一個工作循環(huán)，能夠連續(xù)二次對熱水器中的水流體供應熱量，可以顯著提高熱水器的出水溫度；
[0025]從上述工作方式操作一，可以得到本實用新型相對于現(xiàn)有技術具有如下的有益技術效果可以進一步歸納如下:
[0026]1.180-300°C天然氣隧道窯排煙，經(jīng)過余熱煙氣鍋爐、熱水器、低氫氣平衡壓儲氫合金反應器或高氫氣壓反應器三次換熱，能夠?qū)ζ錈崃窟M行梯級利用，達到深度熱回收的目的，降低經(jīng)排煙出口所處管路的排出溫度可低至30°C ;
[0027]2.熱水器經(jīng)過100-200°C中溫區(qū)間煙氣一次直接加熱，能夠最大限度提高對熱量的回收量，經(jīng)過低氫氣壓儲氫合金反應器或高氫氣壓儲氫合金反應器的二次升溫過程，能夠最大限度的提高熱水器的出水溫度直至100°c ；
[0028]3.余熱煙氣鍋爐通過與高溫區(qū)間煙氣的換熱，輸出機械功進行發(fā)電獲得高品位能，能夠提高低品位能天然氣隧道窯煙氣余熱利用的便利性。冷卻器中的冷卻流體在60-120 °C低溫區(qū)間煙氣對低氫氣壓儲氫合金反應器或高氫氣壓儲氫合金反應器提供熱量的基礎上，可進一步補充低溫區(qū)間煙氣對低氫氣壓儲氫合金反應器或高氫氣壓儲氫合金反應器的供熱量，且冷卻流體回路可為閉路循環(huán)，提高了系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說明】
[0029]圖1天然氣隧道窯排煙余熱回收循環(huán)管路熱電熱水供應系統(tǒng)示意圖；
[0030]附圖中各序號如下:低氫氣平衡壓儲氫合金反應器1、高氫氣平衡壓儲氫合金反應器2、熱水器3、第零電磁閥4、控制單元5、溫度傳感器6、膨脹機7、余熱煙氣鍋爐8、冷卻器9、增壓泵10、第二循環(huán)泵11、第九電磁閥12、第三循環(huán)泵13、第六電磁閥14、第十三電磁閥15、第^^一電磁閥16、第四電磁閥17、第五電磁閥18、第十電磁閥19、第十二電磁閥20、第一循環(huán)風機21、抽氣泵22、第三電磁閥23、第二電磁閥24、發(fā)電機25。
【具體實施方式】
[0031]下面通過具體的實施例對本實用新型進行詳細說明，但這些例舉性實施方式僅用于例舉，而并非對本實用新型的實際保護范圍構(gòu)成任何形式的任何限定；
[0032]一種天然氣隧道窯余熱回收循環(huán)管路熱電熱水供應系統(tǒng)及其運行方法:
[0033]一種天然氣隧道窯排煙余熱回收循環(huán)管路熱電熱水供應系統(tǒng)，主要包括低氫氣平衡壓儲氫合金反應器1，高氫氣平衡壓反應器2，二者的氫氣充放口連接管路上有第零電磁閥4，第零電磁閥4上并聯(lián)有旁通抽氣泵22，控制單元5 ;
[0034]排煙進口管路，排煙進口管路上配置有溫度傳感器6，用于對排煙進口管路的煙氣溫度進行檢測，天然氣隧道窯排煙從排煙進口管路經(jīng)第一循環(huán)風機21、第九電磁閥12、余熱煙氣鍋爐8、熱水器3，進一步可交替選擇性的經(jīng):
[0035]A.第二電磁閥24、低氫氣平衡壓儲氫合金反應器1、第三電磁閥23，流回到排煙出口所處管路排出；
[0036]B.第五電磁閥18、高氫氣平衡壓儲氫合金反應器2、第三電磁閥23，流回到排煙出口所處管路排出；
[0037]余熱煙氣鍋爐8、膨脹機7、冷卻器9、增壓泵10依次通過工質(zhì)管路連接，膨脹機7將機械功輸出給發(fā)電機25，冷卻器9中的冷卻流體可交替選擇性的:
[0038]A.經(jīng)第二循環(huán)泵11、第十電磁閥19、低氫氣平衡壓儲氫合金反應器1，重返回到冷卻器9中進行換熱；
[0039]B.經(jīng)第二循環(huán)泵11、第十一電磁閥16、高氫氣平衡壓儲氫合金反應器2，重返回到冷卻器9中進行換熱；<