《多源余热梯阶收集与再生利用技术及装备》

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在工业企业耗能装置中,原始设计未被合理利用的显热和潜热被称为余热。余热资源回收利用率约60%,对于制造业企业的节能减排、降低成本具有重大的经济效益和社会效益。该项目成果主要解决制造业企业生产过程中产生的流体所含余热的收集再生利用问题。项目成果提出了对多种来源流体余热进行梯阶式收集,融合多种余热再生方式,并提出工艺间回用等多种利用场景,创新性提供工业企业能源再生与重用的综合技术和成套装备整体解决方案。项目提出的技术及成套装备采用多热源水循环、换热内循环、储热用热循环,三层热循环控制结构实现工业企业中余热的梯阶收集与再生利用。

项目涉及的主要技术内容包括:

1.多源流体并联梯阶提取技术 针对水、烟气等多种热源流体依据热源的周期特性和含热量大小,采用神经网络对热源流体规律进行学习,并联梯阶提取;根据不同热源的特点控制其交换的热量,减小热泵热源端水温的波动,实现热能提取的可靠性与稳定性,完成多源热源端提取的控制与管理。

2.内循环换热热源再生技术 研究内循环换热再生系统,采用智能变频控制技术,调节进入换热器的流体流量,保证热泵热源端流体温度稳定和流体清洁,同时融合高效热交换、气液交换直接交换等多种热源再生方式,实现热源高效再生。

3.热循环储能及利用技术 根据提取热能品质及用热需求进行热能优化利用,提出工艺间重用的节能减排策略和方案。分别针对不同应用场合进行管路铺设与热输送管路优化。动态调节不同应用场景的控制参数,实现节能减排效率、效益最大化。

4.多源余热收集与再生控制系统设计及成套装备 综合考虑热能工程、机械设计、智能测控、能源管理等多元条件约束,建立热源流体收集系统、内循环热交换系统及热源储能与输送系统等设计方法和施工策略。解决了项目施工中实际出现的中水储热、热能保持、防暴、热隔离等实际工程问题。采用上下位机结构,PROFIBUS总线通讯方式,集成智能学习和模糊控制算法,建立了计算机智能监控控制系统。

该项目成果已实现合同额3000余万元,产生直接节能减排收益达1亿元。在中车集团下属多个企业推广应用。并可将成套技术及装备推广到高耗能、离散制造企业。该成果将智能控制技术等其他学科的先进技术应用余热收集与利用的关键技术及装备中,代表着流体余热利用技术与装备研制方面的前沿方向。该项目成果换能比可达1:3.0,设备投资回收期1.5年,其价格是同类进口设备的1/2,很好的解决高能耗企业流体余热回收问题。具有显著的节能减排、降成本效益。已获授权专利3项,并实现2项发明专利转化,取得了良好的经济效益和社会效益。

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