[发明专利]一种工业低温余热回收用于多周期供冷系统的方法

说明书

本发明公开了一种工业低温余热回收用于多周期供冷系统的方法，过程如下：从吸收式制冷机组流出的热水经换热器与工业余热换热后，温度升高，再回流至吸收式制冷机组内用于制冷，热水温度降低后流出吸收式制冷机组，经增压泵升压再流入所需要换热的换热器中，在进入换热器前，经过减压阀调节到对应的压力。建立相关数学模型，以制冷的年费用最小化为目标函数，以换热器、增压泵、换热后热水温度等为变量，用户冷量需求在不同季节内是不同的，建立多周期余热回收模型，运用数学规划法得到余热回收设计及各周期下的运行方式。本发明为利用工业低温余热用于多周期制冷的运用、规划和优化提供了合理的建议。

技术领域

本发明涉及一种工业低温余热回收用于多周期供冷系统的方法，属于余热废热回收优化方法。

背景技术

2018年，中国作为工业品生产大国，其社会总能耗约46.4亿吨标准煤，其中工业能耗约占社会总能耗的70％。由于工艺用能需求限制，工业生产工艺存在大量的中低温工业废热，其中北方地区可用于城镇供热的废热总量大约相当于1亿吨标准煤。与此同时，大量化石燃料燃烧产生高品质能源，以满足城市建筑物的能源需求。如果能在城市供热供冷中有效地利用工业低温余热，则可以减少化石燃料的消耗和温室气体的排放量，提高能源的利用效率。当前已有一些研究致力于将低温余热整合到区域供暖系统中，然而，将低温余热回收与区域供冷相结合的研究并不多；其次，大多研究并未考虑用户需求在季节上的波动。

与此同时，我国夏季酷热期空调用电负荷需求较大，部分地区仍然存在拉闸限电现象，供电质量得不到保障。目前，空调用电负荷已成为冬夏电网尖峰负荷及峰谷差持续增大的主要原因之一。在商业建筑中，空调能耗占总能耗的比例高达30％-60％。这种电力消费模式导致电网夏季负荷压力大增、调峰困难，严重威胁了电网运行的安全性和稳定性。近年来，利用能源站集中制冷并将冷量输送至周边用户的区域供冷技术得到了重视和发展。中央冷却设备的制冷方式可分为压缩式制冷和吸收式制冷两种，相比于主要由电驱动的压缩式制冷，吸收式制冷能够利用低温余热资源来驱动制冷循环的运转，从而提高能源的利用效率，这使得吸收式制冷技术在区域供冷中具有较强的吸引力。

本发明旨在通过回收工业低温余热来提供吸收式制冷机所需的热量，从而满足用户的冷量需求。主要工作是建立相关数学模型，以制冷的年成本最小化为目标函数，运用数学规划法来确定在已知冷量需求下的余热回收方案。建筑物对冷量的需求往往随季节变化，因此在模型中加入了多周期的描述，并考虑了不同周期下的系统操作优化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种工业低温余热回收用于多周期供冷系统的方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种工业低温余热回收用于多周期供冷系统的方法，其特征是，过程如下：从吸收式制冷机组流出的热水经换热器与工业余热换热后，温度升高，再回流至吸收式制冷机组内用于制冷，热水温度降低后流出吸收式制冷机组，经增压泵升压再流入所需要换热的换热器中，在进入换热器前，经过减压阀调节到对应的压力。

进一步的，建立相关数学模型，以制冷的年费用最小化为目标函数，以换热器、增压泵、换热后热水温度等为变量，用户冷量需求在不同季节内是不同的，建立多周期余热回收模型，运用数学规划法得到余热回收设计及各周期下的运行方式；

为实现热量的梯级回收，采用分级换热网络超结构来描述余热回收，由于冷阱的供冷负荷随季节变化，因此有关变量需要引入集合S来表示；

T_h(i,k,s)为周期s下热物流i在k温区的热端温度，T_win(s)为周期s下热水进行换热的入口温度，T_wout(s)为周期s下热水进行换热的出口温度，T_w(k,s)为周期s下热水在k温区的热端温度，m_w(s)为周期s下热水的质量流率，q(i,k,s)为周期s下热水在温区k从热物流i回收的热量，qcu(i,s)为周期s下热物流i需要的冷公用工程负荷；热水和余热流股需要满足进出口温度约束；