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洗浴污水热能多级利用,有机工质朗肯循环系统方案

文刀茶禅 2020-03-15 16:33:56

摘要

本方案提供的洗浴污水热能多级利用有机朗肯循环系统,包括依次连接的第一蒸发器(1)、第二蒸发器(2)、膨胀机(3)、冷凝器(6)、泵体(5),与第二蒸发器(2)相连的第三蒸发器(7),以及与膨胀机(3)相连的蒸汽发电机(4);该系统在回收处理公共澡堂的热污水中的应用,实现节能降耗优化以及剩余能量的梯级利用。本方案具有以下主要的优点:能够降低废水的温度,达到污水排放的温度要求,减轻高温对管道的损伤;热能的多利用化,一部分直接加热冷水,冬季作为采暖系统的低位热源,夏季作为预热;节余能源的利用,间接转化为电能,可以为浴室进行照明,减少额外电量的使用;可充分利用回收低品质的热能。

本方案设计亮点

1.洗浴污水热能多级利用有机朗肯循环系统,其特征是包括依次连接的第一蒸发器(1)、第二蒸发器(2)、膨胀机(3)、冷凝器(6)、泵体(5),与第二蒸发器(2)相连的第三蒸发器(7),以及与膨胀机(3)相连的蒸汽发电机(4)。

2.根据亮点1所述的系统,其特征在于所述的第一蒸发器(1),采用板式蒸发器,铺在洗浴室地下,其中:通过输送二级温水的管道与第二蒸发器(2)相连;经输送一级温水的管道与冷凝器(6)相连;经输送气态循环质(12)的管道与膨胀机(3)相连;还通过管道经泵体(5)与冷凝器(6)相连,此管道流通的是液态循环质(14)。

3.根据亮点2所述的系统,其特征在于所述的第一蒸发器(1)还设有两条支管,分别用于输送一级污水(13)、二级污水(16)的支管,其中:一级污水(13)是在洗浴后直接流出的废水,其温度平均为36;二级污水(16)是一级污水(13)在第一蒸发器(1)中加热一级温水后形成的。

4.根据亮点3所述的系统,其特征在于所述的第二蒸发器(2)和第三蒸发器(7),采用立柱式,二者依次装于锅炉尾部的烟道,二者相连的管道中流通的是二级废气,该废气是一级废气流经第三蒸发器(7)后所形成的;一级废气来自于锅炉尾部的烟道排出的废气。

5.根据亮点1所述的系统,其特征在于所述的气态循环质(12)和液态循环质(14),均为同一种物质或混合物在不同温度下所呈现的不同物态;均采用丙烷、五氟丙烷、四氟乙烷中的一种纯工质,或两种及以上纯工质的任意比例组成的混合物。

6.根据亮点1所述的系统,其特征在于所述的第三蒸发器(7),设有三条支管,分别用于输送一级废气、冷水、二级温水,其中:一级废气来自于锅炉尾部的烟道排出的废气;输送二级温水的支管与第二蒸发器连通,该二级温水是冷水经第二蒸发器(2)中吸收一级废气后的高品位能量所形成的,温度为3237

7.亮点1至6中任一所述系统的应用,其特征是该系统在回收处理公共澡堂的热污水中的应用,实现节能降耗优化以及剩余能量的梯级利用。

8.根据亮点7所述的应用,其特征是:

来自外部管路的冷水首先通过第三蒸发器(7),经过一级废气加热流出二级温水,而冷凝器(6)通过气态循环质(12)冷凝放热加热来自外部管路的冷水流出一级温水,一级温水流入第一蒸发器(1)通过一级污水加热,使一级污水变为二级污水排出;第二蒸发器(2)通过二级废气加热流出二级温水;

液态循环质(14)通过泵体(5)依次流入第二蒸发器(2),吸收余热转化为气态循环质(12),气态循环质(12)经膨胀机(3)带动蒸汽发电机(4)发电,然后气态循环质(12)流经冷凝器(6)放热,重新转化为液态循环质(14),储存并准备循环利用。

方案说明

洗浴污水热能多级利用有机朗肯循环系统

技术领域

本方案涉及污水处理及其再生利用领域,特别是一种洗浴污水热能多级利用有机朗肯循环系统。

背景技术

随着人类文明的发展,能源问题逐渐成为一个备受瞩目的问题。资源枯竭问题以及环境恶化问题日益凸显,建立可持续发展的社会经济发展模式和自然环境稳定系统就成了人类发展的必经之路;利用能源、开发新能源、回收可利用能源成为当前世界各国研究的主要方向。目前世界范围内存在大量未被合理利用的余热资源。以学校的浴室为例,出水温度约40,而污水的温度平均为36,由此可知热量的利用率仅有16.7%,而其余的热量则被排放掉。

现在洗浴中心常用的污水处理方法:气浮处理法;混凝处理法;电解处理法;电絮凝气浮组合处理法;活性炭处理法;膜法水处理都是基于污水自身所含有的污染物,包括人体皮肤分泌物、毛发、污垢、合成洗涤剂和香料,以及细菌、真菌、大肠杆菌和病毒等,都并未对污水所含的热能加以有效的利用。对于这些温度较低的低品位热能的回收利用,有机朗肯循环被认为是最有效的途径。有机朗肯循环采用低沸点有机物为工质,具有使用寿命长、维护费用低和自动化程度高等特点,能够从低品位的热源中吸热,因此特别适合低温余热的利用。随着人们生活品质的不断提高,生活热水所耗能量也越来越多,而常规洗浴系统中并未对洗浴污水经行处理,使得污水中所含高于环境温度的热量被浪费,在大型集中式的洗浴系统中这种损失则更加严重。

针对于现如今洗浴污水流量相当大的情况,若对现有能量系统进行改造,利用污水余热收集装置、有机朗肯余热循环转换模块以及能量利用可以有效的将公共澡堂的污水热回收处理,可实现节能降耗优化以及剩余能量的梯级利用。

方案内容

本方案所要解决的技术问题是:提供一种洗浴污水热能多级利用有机朗肯循环系统,利用污水余热收集装置、有机朗肯余热循环转换模块以及能量利用可以有效的将公共澡堂的污水余热回收处理,可实现节能降耗优化以及剩余能量的梯级利用,具有较大的经济性、实用性和社会价值。

本方案解决其技术问题采用以下的技术路径:

本方案提供的洗浴污水热能多级利用有机朗肯循环系统,其结构是:包括依次连接的第一蒸发器、第二蒸发器、膨胀机、冷凝器、泵体,与第二蒸发器相连的第三蒸发器,以及与膨胀机相连的蒸汽发电机。

所述的第一蒸发器,采用板式蒸发器,铺在洗浴室地下,其中:通过输送二级温水的管道与第二蒸发器相连;经输送一级温水的管道与冷凝器相连;经输送气态循环质的管道与膨胀机相连;还通过管道经泵体与冷凝器相连,此管道流通的是液态循环质。

所述的第一蒸发器还设有两条支管,分别用于输送一级污水、二级污水的支管,其中:一级污水是在洗浴后直接流出的污水,其温度平均为36;二级污水是一级污水在第一蒸发器中加热一级温水后形成的。

所述的第二蒸发器和第三蒸发器,采用立柱式,二者依次装于锅炉尾部的烟道,二者相连的管道中流通的是二级废气,该废气是一级废气流经第三蒸发器后所形成的;一级废气来自于锅炉尾部的烟道排出的废气。

所述的气态循环质和液态循环质,均为同一种物质或混合物在不同温度下所呈现的不同物态;均采用丙烷、五氟丙烷、四氟乙烷中的一种纯工质,或两种及以上纯工质的任意比例组成的混合物。

所述的第三蒸发器,设有三条支管,分别用于输送一级废气、冷水、二级温水,其中:一级废气来自于锅炉尾部的烟道排出的废气;输送二级温水的支管与第二蒸发器连通,该二级温水是冷水经第二蒸发器中吸收一级废气后的高品位能量所形成的,温度为3237

本方案提供的洗浴污水热能多级利用有机朗肯循环系统,其在回收处理公共澡堂的热污水中的应用,实现节能降耗优化以及剩余能量的梯级利用。

本方案提供的洗浴污水热能多级利用有机朗肯循环系统,其应用时,来自外部管路的冷水首先通过第三蒸发器,经过一级废气加热流出二级温水,而冷凝器通过气态循环质冷凝放热加热来自外部管路的冷水流出一级温水,一级温水流入第一蒸发器通过一级污水加热,使一级污水变为二级污水排出;第二蒸发器通过二级废气加热流出二级温水;液态循环质通过泵体依次流入第二蒸发器,吸收余热转化为气态循环质,气态循环质经膨胀机带动蒸汽发电机发电,然后气态循环质流经冷凝器放热,重新转化为液态循环质,储存并准备循环利用。

本方案与既有技术相比,具有以下主要的有益效果:

1.利用系统回收污水的热量,降低废水的温度,达到污水排放的温度要求,减轻高温对管道的损伤。

2.热能的多利用化,一部分直接加热冷水,冬季作为采暖系统的低位热源,夏季作为预热。

3.节余能源的利用,间接转化为电能,可以为浴室进行照明,减少额外电量的使用。

4.回收低温余热的ORC发电系统相比较传统低温余热发电系统优势相当明显,其对于低温余热利用的效率提升很大,可充分利用回收低品质的热能。