[发明专利]余热回收方法和余热回收系统以及所使用的吸收液工作流体

说明书

技术领域

本发明涉及吸收式余热回收方法，尤其涉及低温热源条件下吸收式余热发电或热量采集以及作为驱动动力的方法。本发明还涉及该吸收式余热回收系统以及所使用的气体-盐工作流体，如氨-盐工作流体。

背景技术

工业生产中每天都有大量工业废热产生，如烟气和过程余热等。这种热量通常被认为是低等级的，因其回收在技术上存在着相当的困难而无法实现，因此常常有大量余热资源被浪费。在石油化工企业就有大量的低温废热排放，如重油催化装置中排放的大流量的热水，通常水温在120℃左右。对于这样的低温热源的余热回收，现有技术中常用的水蒸汽系统由于水蒸汽压力不足和能量密度低而使设备和系统庞大，存在运行和维护方面的诸多问题；就其它低沸点的工作介质如丁烷、戊烷等烃类流体而言，也存在不易冷凝、易燃和环保方面的问题，而且由于低焓值特点，就要求较大压力比，需要多级大设备，这必然增加设备的投资和运营成本，因而常常难以得到有效利用。

先有技术中曾提出以氨-水吸收对形式的混合工质用于诸如Kalina等循环发电类低温热源的能量采集和利用。如US 4,346,561公开了一种以氨和水作为工作介质的低温热源循环能量产生系统，该方法尤其适用于海水热能转换领域的应用。US 5,029,444也涉及以氨和水混合工质进行低温热源循环发电的方法和相关设备，其热源温度一般为230-400°F。这些发明中同样有以上所提出的由于使用水而产生的那些问题，且必需使用分离塔分离氨-水，设备成本和能源消耗量高。

本发明的目的是克服或者减轻现有技术的所述至少部分缺点或者提供有用的替代方案。

发明内容

本发明的发明人基于氨或二氧化碳等气体与盐混合物吸收吸附过程的热力学循环原理，用于低温热能回收再利用，实现了低温热能发电等余热回收，完成了本发明。

根据本发明的第一方面，提供一种吸收式余热回收方法，以进行高效低温热源余热回收，该方法包括下列步骤：

a)将来自吸收器的由吸收剂和被吸收剂组成的吸收液与来自低温热源的加热工质在再生器中换热以形成吸收剂和高压过热被吸收剂；

b)将步骤a)产生的高压过热被吸收剂输送到透平机以产生动力或输送到换热设备以提供热源；

c)将来自步骤a)的吸收剂与经步骤b)透平机或换热设备后的被吸收剂在吸收器中接触形成吸收液。

根据本发明的第二方面，提供一种适用于本发明吸收式余热回收方法的回收余热系统，该系统包括：

a)再生器，用来将来自吸收器的由吸收剂和被吸收剂组成的吸收液与来自低温热源的加热工质换热以形成吸收剂和高压过热被吸收剂；

b)透平机或换热设备，使用再生器产生高压过热被吸收剂产生动力或提供热源，

c)吸收器，用来将再生器产生的吸收剂与经透平机或换热设备后的被吸收剂接触以形成吸收液。

d)溶液泵，用来将吸收液输回再生器。

本发明的余热回收方法和所述回收余热系统以用于低温热源的余热回收为宜，一般热源温度低于200℃，但不低于70℃，适宜地为90℃-120℃。这些热源包括如重油催化装置等石化企业排放的大流量的低温热水等。

根据本发明的第三方面，提供用于上述余热回收方法或回收余热系统的以吸收剂为无机盐，如硝酸锂、硫氰酸钠、硫氰酸钾、碳酸钾等或为有机及无机吸收或吸附剂或混合物与被吸收剂为氨气或二氧化碳等气体或蒸汽或混合物组成的吸收液。

基于本发明的氨或二氧化碳等气体与盐组成的吸收液，除了具有转化效率高、设备简单等优点外，还由于氨或二氧化碳等的使用而具有相对价廉、不易燃、不同于温室效应气体而相对环保等优点。而且，与传统水蒸汽比较，本发明的氨吸收系统具有能量密度高的优点，如以110℃的废热源为例，水蒸汽系统的能量密度为1200kJ/m³，而相同条件的氨吸收系统能量密度设计为2600-2800kJ/m³。即使例如氨等气体泄漏会危害人体健康，但由于刺鼻的气味会使人警觉而在轻微逸出时就能及时避开而免受伤害。并且本发明的氨-盐吸收过程与现有技术的氨-水吸收过程相比，省去了现有技术中所必需使用的分离塔，既节约设备投资，又节约了分离所需的能量。

附图说明

图1为基于本发明使用以氨-无机盐组成的吸收液的热力学循环过程进行低温热源余热发电流程的示意图；

图2为本发明一实施方案的低温热源余热发电流程的示意图，其中增加了冷却器和再热器；