[发明专利]工业循环水废热自平衡分布式蒸汽拖动方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于系统能量自平衡理念，对流程工业循环水不同品味余热进行高效回收，并具有分布式能量高效供给特征的，自平衡蒸汽拖动方法和系统。

背景技术

化工、冶金和电力等工业行业不同企业的生产，一方面面临着能源供给形势恶化和可持续性发展要求愈发严格的严峻形势，另一方面却存在着能量的严重浪费。这种能量的浪费集中体现在中低品位能量向环境的持续排放上。其中工业循环水所具有的不同品位的热能，是这种能量浪费的一种主要途径和形式。当然，按照目前所运行的基于开放式冷却塔的冷却工艺，工业循环水的缺陷还不止表现在大量低品位热的无端释放上。冷却塔运行所造成的水资源的严重浪费(在工业企业现场冷却塔所观察到的，象云雾般的大量水蒸汽飞失)，天生就是工业循环水运行的又一重大缺陷。

对于采用工业循环水流程的绝大多数企业而言，在循环水热能大量、持续向环境排放的同时，因主体工艺流程动力设备驱动的需求又大量消耗电能，这一现实状况在能源形势日趋进展的今天造成制约企业发展的瓶颈。同时，为保证不同企业的需求，电力系统需要构建大量的电力输配系统。一方面在发电的过程中，由于火力发电占据电力行业的主体，发电过程造成巨大的环境污染问题；另一方面，所产生的电能会在输配过程中产生相当份额的输配损失；最后，在用户端驱动工艺设备的过程中，又产生能源的大量损失(电机效率、运转效率、管理问题)。这种运行方式是形成电力生产、输配系统运行恶化的根本因素所在。

上述分析可知，对于应用循环水流程的绝大多数工业企业，一方面存在着低品位资源的持续大量无端排放，造成环境污染和热污染；另一方面，却由于设备驱动的需求，引发电力损耗持续居高不下的问题。这个问题主要表现为，有鉴于我国是以热电为主的，发电过程中，从煤燃烧产生蒸汽、蒸汽推动汽轮机、轮机带动发电机，最后到电力的远程输送，伴随热能到机械能、机械能到电能，以及电力输送的损耗等，两次能量转换损失以及电力输送的损失。那么如何通过企业循环水流程运行中废热的高效回用，作为企业主流程设备驱动能量的有机组成，构建一个具有能量自平衡特征的利用废热产生蒸汽直接驱动设备的高效分布式拖动系统，在提高企业核心竞争力的同时推动流程工业企业的清洁生产，显然是解决这一矛盾的根本有效途径。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种工业循环水废热自平衡分布式蒸汽拖动方法及系统。在高效回收循环水废热的同时，高效驱动主体工艺动力系统，并直接克服传统冷却循环水系统居高不下的水资源损失和对环境的热污染，促进企业的产业升级和清洁生产，从而提高相应工业企业的核心竞争力。

本发明的具体发明内容如下：

提供一种工业循环水废热自平衡分布式蒸汽拖动的方法，包括以下步骤：

(1)使来自主体工艺流程中的循环水回水进入热泵系统，通过热泵系统蒸发器从循环水回水中提取热量；

(2)将锅炉系统的锅炉给水先引入热泵系统，通过换热器的热交换过程将热泵系统蒸发器提取到的热量用于提升锅炉给水的温度；

(3)使锅炉给水进入省煤器与锅炉系统排放的锅炉烟气进行换热，换热后的锅炉给水进入锅炉系统；锅炉系统通过过热和再热工艺产生中压蒸汽，以驱动汽轮机的运行；

(4)汽轮机的输出端接于主体工艺流程中动力设备的主轴承，或通过变速箱接于驱动系统。

本发明所述步骤(1)还包括：通过压缩机对热泵系统蒸发器中的工质进行压缩，以提高热泵系统工质的热品质。

本发明还包括：使锅炉系统所使用的空气通过空气预热器，让在省煤器中完成换热的锅炉烟气再与空气进行热交换。

本发明还包括：将主体工艺流程中的余废热引入锅炉系统，作为蒸汽过热的换热能量来源。

进一步地，本发明提供了一种用于实现前述方法的工业循环水废热自平衡分布式蒸汽拖动的系统，包括热泵系统；主体工艺流程中的循环水回水管路和循环水给水管路均接于热泵系统的蒸发器，蒸发器中的工质循环管路均接于热泵系统换热器；锅炉给水管路经热泵系统换热器、省煤器接至锅炉系统的锅炉给水入口；锅炉烟气管路一端接至锅炉系统，另一端经省煤器、空气预热器后排空，空气管路经空气预热器接至锅炉系统；锅炉系统的蒸汽出口通过管路接至汽轮机。

本发明所述的蒸汽出口与汽轮机之间的管路上，还设置有蒸汽蓄热器。

本发明所述热泵系统是普通热泵，或是中高温水源热泵。

本发明所述锅炉系统是新增的锅炉系统，或者是根据主体工艺流程的构成特征所构建的废热锅炉。