[发明专利]一种高效环保的余热回收系统及传热方法

说明书

本发明公开了一种余热回收系统，包括能够在高温条件下运行的压缩机、蒸发器、冷凝器、过热器和节流阀，使用包括HFO‑1234ze(Z)的制冷剂。本发明同时提供了余热回收的传热方法。本发明提供的余热回收系统能效比高、余热回收速度快、容积制热量较大、制冷剂环境性能极佳，可使用原R245fa的压缩机，替代成本低。

技术领域

本发明涉及一种余热回收系统，尤其是涉及一种使用新型制冷剂的余热回收系统以及传热方法。

背景技术

食品烟草、纺织、化工、木材加工、橡胶、皮革和陶瓷等领域的生产过程需要100℃～150℃的高温热源供热，目前通常采用电加热、燃煤、燃油等传统的加热方式来对其进行加热。传统的加热方式存在污染大、能效低、对环境损害大的问题。食品烟草、纺织、化工、木材加工、橡胶、皮革和陶瓷等领域在其生产过程中，又会产生大量含有余热的低温废水和烟气，如果未加处理而无序排放，不仅导致环境污染，还会造成能源浪费。

余热回收系统，例如热泵等，能够将低温热能转换为高温热能，可有效提高能源利用率，是一种既节能又环保的制热技术，已越来越受到人们的重视。使用热泵技术比传统的加热方式效率更高，从而减少了温室气体的排放，降低了余热排放造成的热污染。

根据热泵制热温度的不同，可将热泵分为常温热泵和高温热泵。为了满足工业对较高供热温度的要求，目前热泵技术正向高温(冷凝温度为100℃以上)方向发展。而制约其发展的关键因素之一，就是缺乏适合的制冷剂。以往曾作为中高温热泵系统所使用的制冷剂有R11、R113、R114等，它们都是CFC物质，有较高的臭氧层破坏势(ODP)和温室效应(GWP)，发达国家已经禁用，而发展中国家也将面临禁用。

目前在热泵系统中使用较多的制冷剂是HCFC22或其替代物R407c、R410以及R134a和R245fa。对于使用R22、R407c和R410a的现有热泵系统，能够提供热水的最高温度为50～55℃(对应于冷凝温度为55～60℃)；而对于使用R134a的现有热泵系统，能够提供热水的最高温度为55～60℃(对应于冷凝温度为60～65℃)。如果进一步提高该温度，不但会降低系统性能，而且还会因工质的排气压力和排气温度超过现有热泵系统的安全极限而造成事故。对于近几年开发的使用R245fa的高温热泵，虽然具有较高的容积制热量和能效比，但其传热工质R245fa的GWP高达1050，也可能会因为存在温室效应而逐步淘汰。

因此，现有技术希望开发一种制冷剂，其适合于提供100℃以上的冷凝温度，可以直接使用于现有的热泵等余热回收系统，而无排气压力和排气温度过高等安全问题。

发明内容

针对现有技术的现状，本申请发明人对各种能够用于余热回收系统的制冷剂进行了研究，在综合考虑了制热性能、环境性能和成本等因素后，获得了以下制冷剂，并将所述制冷剂应用于余热回收系统，并由此完成了本发明。

本发明提供一种制冷剂HFO-1234ze(Z)，能够用于余热回收系统。该制冷剂在余热回收系统中通过压缩机的驱动及制冷剂的相变，回收蒸发器端的余热并在冷凝器端放热制取工农业生产所需的高温热源。所述HFO-1234ze(Z)，即顺式-1,3,3,3-四氟丙烯，分子式为CHFCHCF₃，分子量为114.04，标准沸点为9.75℃，临界温度为153.6℃，临界压力为3.97MPa，GWP值为1。所述制冷剂HFO-1234ze(Z)，尤其适合应用于冷凝温度为100℃～150℃的余热回收系统。

本发明还提供一种使用上述制冷剂HFO-1234ze(Z)的余热回收系统。

本发明还提供一种在余热回收系统中传热的方法。

本发明提供的制冷剂以及余热回收系统，相比现有技术，具有如下优势：

(1)制冷剂环境性能极佳，不破坏大气臭氧层，对全球气候变暖影响极低；