熱回收設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本申請涉及熱回收設備及其方法。
【背景技術】
[0002] 在普通化學過程中，通過反應器(reactor)或蒸餾柱(distillation column)在各 種路徑中執(zhí)行換熱(heat exchange)，并且在換熱之后產(chǎn)生的廢熱(waste heat)可以再利 用或廢棄。例如，如圖1所示，當廢熱是在約70°C或70°C以上（例如，70°C至90°C)的顯熱 (sensible heat)的狀態(tài)下的低品位熱源（low-grade heat source)時，溫度太低而基本上 無法再利用，并且因此冷凝水的冷凝廢熱被棄置。
[0003] 同時，蒸汽在工業(yè)領域中用于各種目的，并且具體地講，在化學過程中，主要使用 高溫蒸汽。高溫蒸汽通常是將大氣壓和室溫狀態(tài)下的水加熱到水的蒸發(fā)點，并且對變成蒸 汽的水施加高壓以增加內(nèi)能，從而產(chǎn)生高溫蒸汽。這里，需要消耗大量的能量來蒸發(fā)液態(tài)的 水。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術問題
[0005] 本申請涉及提供熱回收設備及其方法。
[0006] 技術方案
[0007] 本申請涉及熱回收設備。根據(jù)本申請的實施例中的熱回收設備，利用在工業(yè)用地 或各種化學過程(例如，石油化工產(chǎn)品的制造過程）中排出的在70°C或70°C以上的顯熱的狀 態(tài)下的低品位熱源的廢熱，可以僅通過一個換熱器來產(chǎn)生120°C或120°C以上的高溫蒸汽， 并且產(chǎn)生的蒸汽也可以用于各種過程，并且因此可以減少在反應器或蒸餾柱中作為外部熱 源使用的高溫蒸汽的使用，從而使節(jié)能效率最大化。
[0008] 以下將結合附圖描述本申請的各種實施例，但是附圖是示例性的，并且根據(jù)本申 請的實施例的熱回收設備的范圍不限于此。
[0009] 圖2是示意性地圖示了根據(jù)本申請的實施例的示例性熱回收設備10的視圖。
[0010] 如圖2所示，根據(jù)本申請的實施例的熱回收設備10包括第一換熱器101、壓縮機 102、第二換熱器103和降壓裝置104。第一換熱器101、壓縮機102、第二換熱器103和降壓裝 置104可以通過管道連接，并且優(yōu)選地，可以是流體地（f luidically)連接的以使制冷劑 (ref rigerant)或流體通過所述管道流動。具體地講，制冷劑流過的管道可以是第一換熱器 101、壓縮機102、第二換熱器103和降壓裝置104依次連接以使制冷劑循環(huán)的循環(huán)回路或循 環(huán)系統(tǒng)。
[0011] 循環(huán)流過管道的制冷劑流的流量(flow rate)可以在5,000至231,000kg/小時的 范圍內(nèi)，例如，在1〇,〇〇〇至150，000kg/小時的范圍內(nèi)，或者在30,000至200，000kg/小時的范 圍內(nèi)，優(yōu)選地，在25,000至100,000kg/小時的范圍內(nèi)，但是不限于此。
[0012]根據(jù)本申請的實施例，熱回收設備10中包含第一換熱器101，以便使制冷劑流 (refrigerant flow)與從外部流入的流體流(fluid flow)進行換熱。通過換熱，制冷劑蒸 發(fā)，并且具有比流入第一換熱器的制冷劑流的溫度相對更高的溫度的蒸汽相流（vapor phase flow)的制冷劑可以流出第一換熱器101。在上述描述中，"蒸汽相"表示其中含有很 多制冷劑流的總組分的氣體組分流的狀態(tài)，并且例如，表示氣體組分流的摩爾分數(shù)(mol fraction)在0.9至1.0的范圍內(nèi)的狀態(tài)。
[0013] 流入第一換熱器101的流體流Wi，例如，可以是廢熱流(waste heat flow)或通過 冷凝器的冷凝水流，并且廢熱流，例如，可以是放熱反應器的冷卻水，但是不限于此。在本申 請的實施例中，可以優(yōu)選地使用在顯熱的狀態(tài)下，具體地講，具有約70°C或70°C以上，例如， 大于或等于70°C并且小于100°C，或在70°C至90°C的范圍內(nèi)的溫度的低品位熱源的廢熱流。
[0014] 例如，制冷劑流F4-2和流體流1 (例如，廢熱流)可以通過流體地連接的管道流入第 一換熱器101中，流入的制冷劑流F4-2和流體流1在第一換熱器101中互相換熱，并且然后均 可以通過流體地連接的管道流出第一換熱器101。
[0015] 流入第一換熱器101的制冷劑流Fm的溫度可以低于流入第一換熱器101的流體流 Wi的溫度，例如，在60°C至95°C，70°C至80°C，75°C至85°C，或73°C至77°C的范圍內(nèi)，但是不 限于此。
[0016] 流入和流出第一換熱器101的制冷劑流F4-2和Fi的壓力(pressure)可以根據(jù)制冷 劑的類型和驅動條件而變化，但是不受具體限制。例如，流入和流出第一換熱器101的制冷 劑流F4-2和? 1的壓力可以在3.0至20.0 kgf/cm2g的范圍內(nèi)，例如，在4.0至10.0 kgf/cm2g的范 圍內(nèi)，或者在5.0至7.0kgf/cm2g的范圍內(nèi)，但是不限于此。當制冷劑流的壓力被調(diào)節(jié)為在 3.0至20.0kgf/cm 2g的范圍內(nèi)時，可以容易地調(diào)節(jié)壓縮機的壓縮比。一般來講，流出的壓力 由溫度決定，但是當流入的壓力增大時，可以維持低的壓縮比。隨著壓縮比增大，可以從低 溫熱源產(chǎn)生高溫蒸汽，但是在這種情況下，性能系數(shù)(coefficient of performance)減小， 并且隨著壓縮比減小，性能系數(shù)增大，但是存在的問題是，難以從低溫熱源產(chǎn)生高溫蒸汽。
[0017] 流入和流出第一換熱器101的流體流^和此的壓力不受具體限制，例如，可以在0.5 至2.0kgf/cm2g的范圍內(nèi)，并且例如，可以在0.7至I. 5kgf/cm2g的范圍內(nèi)，或者在0.8至 1.2kgf/cm2g的范圍內(nèi)。
[0018] 另外，流入第一換熱器101的流體流1的流量可以是50，000kg/小時或更大，例如， 100，000kg/小時或更大，或者1，000，000kg/小時或更大，優(yōu)選地，500，000kg/小時或更大， 但是不限于此。隨著流入第一換熱器101中的流體流W 1的流量增大，在換熱之后，甚至當由 制冷劑轉移相同量的熱時，流體流％的流出溫度維持在高溫，并且因此流出第一換熱器的 制冷劑流?:的流出溫度可以維持在高溫。因此，流入第一換熱器101的流體流1的流量的上 限不受具體限制，并且考慮到設備效率和經(jīng)濟效率，例如，可以是2,300,000kg/小時或更 小，或者l，〇〇〇,〇〇〇kg/小時或更小，但是不限于此。
[0019] 第一換熱器101表示在流動的流體之間進行換熱的設備或機器，并且在實施例中， 第一換熱器101可以是使液相制冷劑流蒸發(fā)成為蒸汽相制冷劑流的蒸發(fā)器(evaporator)。
[0020] 根據(jù)本申請的實施例，熱回收設備10中包含壓縮機102以便壓縮流出第一換熱器 101的制冷劑流?:并且增加其溫度和壓力，并且具有比通過穿過壓縮機102來被壓縮并且流 出第一換熱器的制冷劑流的溫度和壓力相對更高的溫度和壓力的蒸汽相制冷劑流F 2可以 流入具有較高壓力的第二換熱器103中，第二換熱器將在下文中進行描述。
[0021 ]例如，流出第一換熱器101的制冷劑流F1可以通過流體地連接的管道流入壓縮機 102中，流入的制冷劑流F1可以在壓縮機102中被壓縮，并且然后可以通過流體地連接的管 道流出。
[0022]在實施例中，流出第一換熱器101的制冷劑流F1與流出壓縮機102的制冷劑流?2的 壓力比可以滿足以下表達式1。
[0023][表達式1]
[0024] 2 < Pc/Ph < 5
[0025] 在表達式1中，Pc表示流出所述壓縮機102的制冷劑流F2的壓力，并且Ph表示流出所 述第一換熱器101的制冷劑流壓力。
[0026] 也就是說，流出第一換熱器101的制冷劑流F1與流出壓縮機102的制冷劑流F2的壓 力比Pc/Ph可以在2至5的范圍內(nèi)，例如，在2至4的范圍內(nèi)，并且優(yōu)選地，可以被調(diào)節(jié)為在3至4 的范圍內(nèi)。
[0027]當流出第一換熱器101的制冷劑流F1與流出壓縮機10 2的制冷劑流F2的壓力比Pc/ Ph滿足表達式1時，在第一換熱器101中蒸發(fā)的制冷劑可以在高溫高壓的狀態(tài)下被壓縮為具 有足量熱量的以便與流過第二換熱器的流體流換熱，第二換熱器將在下文中進行描述。具 體地講，在根據(jù)本申請的實施例的熱回收設備中，當流出第一換熱器101的制冷劑流F 1與流 出壓縮機102的制冷劑流F2的壓力比被調(diào)節(jié)為在上述范圍內(nèi)時，可以在沒有單獨的蒸汽生 成設備或附加的熱供應的情況下，通過僅使用一個換熱器的換熱過程來產(chǎn)生120°C或120°C 以上的高溫蒸汽，并且因此可以高效地產(chǎn)生高溫蒸汽。另外，不需要附加的蒸汽生成設備或 用于供熱的設備，并且因此可以減少初始系統(tǒng)成本。
[0028] 流出第一換熱器101的制冷劑流F1與流出壓縮機102的制冷劑流?2的