一种基于轮毂产线的余热热岛系统的制作方法

供热;炉灶;通风;干燥设备的制造及其应用技术1.本发明涉及轮毂产线余热回收技术领域，尤其涉及一种基于轮毂产线的余热热岛系统。背景技术：2.走节约能源、发展循环经济的可持续发展之路，已成为企业发展的必然选择。3.汽车轮毂生产过程中会产生大量余热能源，为了实现节能减排的目的，有必要结合生产工艺，通过一系列工业设备及智能化技术手段将生产过程中产生的余热进行回收，形成轮毂产线余热“热岛”，将热岛余热能源用于下游工艺。技术实现要素：4.本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足而提供一种基于轮毂产线的余热热岛系统，有效收集轮毂产线的高、中、低温余热，并用于轮毂生产的其他需热工艺，达到能量再利用、降本增效的目的。5.为解决上述技术问题，本发明的内容包括：一种基于轮毂产线的余热热岛系统，包括高温余热回收设备、中温余热回收设备、低温余热回收设备、涂装预热板换、机加清洗板换、辅助用热设施、一级低品位余热利用机组和需冷工艺板换；所述高温余热回收设备用于回收轮毂产线中熔炼炉的高温烟气余热，并将回收的高温余热能源分别传递给涂装预热板换、机加清洗板换和辅助用热设施；所述中温余热回收设备用于回收轮毂产线中淬火槽产生的中温余热，并将回收的中温余热能源分别传递给机加清洗板换和辅助用热设施；所述低温余热回收设备用于回收轮毂产线中空压机、液压站、压铸机及模具的低温余热，所述一级低品位余热利用机组用于提升低温余热回收设备回收的低温余热能源，并将其分别传递给机加清洗板换和辅助用热设施；所述一级低品位余热利用机组在提升过程中产生的冷水传递给需冷工艺板换；所述涂装预热板换、机加清洗板换和辅助用热设施分别用于供涂装工艺预热、机加清洗和辅助用热设施供热使用，所述需冷工艺板换用于供轮毂产线中需冷工艺制冷使用。6.进一步的，还包括循环总管道；所述循环总管道用于分别对高温余热回收设备、中温余热回收设备和低温余热回收设备进行补水，并用于供涂装预热板换、机加清洗板换、辅助用热设施和一级低品位余热利用机组的排水。7.进一步的，所述高温余热回收设备包括用于将熔炼炉的高温烟气余热换出的烟气换热器和用于存储吸收了高温烟气余热后的高温热水的高温余热水箱；所述高温余热水箱具有两个用于传递热能的高温管道，并且这两个高温管道上均设置有循环水泵和电磁水阀；其中一个高温管道与涂装预热板换的热水进口相连，另一个高温管道同时与机加清洗板换和辅助用热设施的热水进口相连；所述机加清洗板换和辅助用热设施的热水进口之间相连的管道上设置有电磁水阀。8.进一步的，所述中温余热回收设备包括用于将淬火槽产生的中温余热换出的淬火槽换热器和用于存储吸收了淬火槽余热后的中温热水的中温余热水箱；所述中温余热水箱具有一个用于传递热能的中温管道，并且该中温管道上设置有循环水泵和电磁水阀，该中温管道同时与机加清洗板换和辅助用热设施的热水进口相连。9.进一步的，所述低温余热回收设备包括用于回收空压机、液压站、压铸机及模具的低温余热的低温余热水箱；所述低温余热水箱具有一个用于传递热能的第一低温管道，并且该第一低温管道上设置有循环水泵和电磁水阀，该第一低温管道与一级低品位余热利用机组连通。10.进一步的，所述一级低品位余热利用机组包括依次连接的蒸发器、冷凝器和核心压缩机；所述第一低温管道与一级低品位余热利用机组的蒸发器的热水进口相连，所述一级低品位余热利用机组的冷凝器具有一个传递热能的第二低温管道，并且该第二低温管道上设置有循环水泵，该第二低温管道同时与机加清洗板换和辅助用热设施的热水进口相连；所述一级低品位余热利用机组的蒸发器的冷水出口通过第一冷水管道与需冷工艺板换的冷水进口相连。11.进一步的，还包括与一级低品位余热利用机组级联的二级低品位余热利用机组；所述二级低品位余热利用机组包括依次连接的蒸发器、冷凝器和核心压缩机；所述一级低品位余热利用机组的蒸发器的冷水出口通过第一冷水管道与二级低品位余热利用机组的蒸发器的热水进口相连，二级低品位余热利用机组的蒸发器的冷水出口通过第二冷水管道与需冷工艺板换的冷水进口相连；所述二级低品位余热利用机组的冷凝器具有一个传递热能的第三低温管道，并且该第三低温管道上设置有循环水泵，该第三低温管道与辅助用热设施的热水进口相连。12.进一步的，所述一级低品位余热利用机组和二级低品位余热利用机组的核心压缩机均采用离心式压缩机；所述离心式压缩机包括正中间焊接有离心叶轮的旋转轴，并且所述旋转轴的两端均通过磁悬浮轴承与一级低品位余热利用机组或二级低品位余热利用机组的壳体相连；所述旋转轴的两端对称的固定安装有两个永磁同步电机，所述永磁同步电机包括固定在一级低品位余热利用机组或二级低品位余热利用机组的壳体上的定子和位于定子的内部且固定在旋转轴上的转子。13.本发明的有益效果是：本发明的余热热岛系统能够将轮毂产线的高、中、低温余热进行回收，并用于下游工艺及辅助用热，达到能量回收再利用的目的。其中，低品位余热利用机组核心压缩机采用基于磁悬浮技术的离心式压缩机，离心式叶轮放置在旋转轴中间，磁悬浮轴承和永磁电机机体对称布置，可实现运行高效，平衡性好的目的。附图说明14.图1是本发明的系统结构图；图2是本发明的控制流程图；图3是本发明的余热利用逻辑控制图；图4是本发明的离心式压缩机整体结构示意图；图5是本发明的离心式压缩机分解图；图6是本发明的旋转轴结构示意图；图7是本发明的永磁同步电机转子结构示意图；图8是本发明的锁紧螺母结构示意图；图9是本发明的防松圈结构示意图；图中：1、涂装预热板换，2、电磁水阀，3、机加清洗板换，4、辅助用热设施，5、一级低品位余热利用机组，6二级低品位余热利用机组，6-1、离心式压缩机，6-1-1、磁悬浮轴承，6-1-2、防松圈，6-1-3、定子，6-1-4、旋转轴，6-1-5、锁紧螺母，6-1-6、转子，6-1-7、内六角螺钉，6-1-2-1、沉头孔，6-1-2-2、防松凸台，6-1-4-1、导向槽，6-1-4-2、离心叶轮，6-1-4-3、阶梯台，6-1-4-4、旋转轴螺纹，6-1-5-1、内螺纹，6-1-5-2、螺纹孔，6-1-6-1、转子凸台，6-1-6-2、永磁体，7、需冷工艺板换，8、低温余热回收设备，9、中温余热回收设备，10、循环水泵，11、高温余热回收设备。具体实施方式15.为便于理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。16.本发明提供了一种基于轮毂产线的余热热岛供热方法，包括以下过程：回收轮毂产线中熔炼炉的高温烟气余热，回收轮毂产线中淬火槽产生的中温余热，回收轮毂产线中空压机、液压站、压铸机及模具的低温余热，分别得到高温余热能源、中温余热能源和低温余热能源；根据预设优先级进行阶梯供热：高温余热能源优先供应涂装预处理用热，并且涂装预处理用热只由高温余热能源供应，如果高温热量富余，则将剩余高温余热供应机加清洗和辅助用热，并且机加清洗和辅助用热设施均可由高、中、低温余热能源供应；高温余热能源满足涂装预处理供热后，连同中、低温余热能源同时向机加清洗供热；如果机加清洗供应充足，则高、中、低温余热能源向辅助用热设施供热。17.采用蒸发冷凝的方法先提升低温余热能源的温度，再供应给机加清洗或辅助用热设施；将提热过程中产出的冷水供轮毂产线中需冷工艺制冷使用。18.如图1所示，本发明提供了一种基于轮毂产线的余热热岛系统，包括高温余热回收设备11、中温余热回收设备9、低温余热回收设备8、涂装预热板换1、机加清洗板换3、辅助用热设施4、一级低品位余热利用机组5和需冷工艺板换7；高温余热回收设备11用于回收轮毂产线中熔炼炉的高温烟气余热，并将回收的高温余热能源分别传递给涂装预热板换1、机加清洗板换3和辅助用热设施4；中温余热回收设备9用于回收轮毂产线中淬火槽产生的中温余热，并将回收的中温余热能源分别传递给机加清洗板换3和辅助用热设施4；低温余热回收设备8用于回收轮毂产线中空压机、液压站、压铸机及模具的低温余热，一级低品位余热利用机组5用于提升低温余热回收设备8回收的低温余热能源，并将其分别传递给机加清洗板换3和辅助用热设施4，一级低品位余热利用机组5在提升过程中产生的冷水传递给需冷工艺板换7；涂装预热板换1、机加清洗板换3和辅助用热设施4分别用于供涂装工艺预热、机加清洗和辅助用热设施供热使用，需冷工艺板换7用于供轮毂产线中需冷工艺制冷使用。19.系统还包括循环总管道；循环总管道用于分别对高温余热回收设备11、中温余热回收设备9和低温余热回收设备8进行补水，并用于供涂装预热板换1、机加清洗板换3、辅助用热设施4和一级低品位余热利用机组5的排水。20.高温余热回收设备11包括用于将熔炼炉的高温烟气余热换出的烟气换热器和用于存储吸收了高温烟气余热后的高温热水的高温余热水箱；高温余热水箱的进水管道与循环总管道相连，高温余热水箱具有两个用于传递热能的高温管道，并且这两个高温管道上均设置有循环水泵10和电磁水阀2；其中一个高温管道与涂装预热板换1的热水进口相连，另一个高温管道同时与机加清洗板换3和辅助用热设施4的热水进口相连；涂装预热板换1、机加清洗板换3和辅助用热设施4的冷水出口分别通过一个排水管与循环总管道相连，并且该排水管上均设置有电磁水阀2。机加清洗板换3和辅助用热设施4的热水进口之间相连的管道上设置有电磁水阀2。21.中温余热回收设备9包括用于将淬火槽产生的中温余热换出的淬火槽换热器和用于存储吸收了淬火槽余热后的中温热水的中温余热水箱；中温余热水箱的进水管道与循环总管道相连，中温余热水箱具有一个用于传递热能的中温管道，并且该中温管道上设置有循环水泵10和电磁水阀2，该中温管道同时与机加清洗板换3和辅助用热设施4的热水进口相连。22.低温余热回收设备8包括用于回收空压机、液压站、压铸机及模具的低温余热的低温余热水箱；低温余热水箱的进水管道与循环总管道相连，低温余热水箱具有一个用于传递热能的第一低温管道，并且该第一低温管道上设置有循环水泵10和电磁水阀2，该第一低温管道与一级低品位余热利用机组5连通。23.一级低品位余热利用机组5包括依次连接的蒸发器、冷凝器和核心压缩机；第一低温管道与一级低品位余热利用机组5的蒸发器的热水进口相连，一级低品位余热利用机组5的冷凝器具有一个传递热能的第二低温管道，并且该第二低温管道上设置有循环水泵10，该第二低温管道同时与机加清洗板换3和辅助用热设施4的热水进口相连；一级低品位余热利用机组5的蒸发器的冷水出口和冷凝器的进水口均通过支管道与循环总管道相连；一级低品位余热利用机组5的蒸发器的冷水出口通过第一冷水管道与需冷工艺板换7的冷水进口相连，需冷工艺板换7的热水出口通过支管道与循环总管道相连。24.系统还包括与一级低品位余热利用机组5级联的二级低品位余热利用机组6；二级低品位余热利用机组6包括依次连接的蒸发器、冷凝器和核心压缩机；一级低品位余热利用机组5的蒸发器的冷水出口通过第一冷水管道与二级低品位余热利用机组6的蒸发器的热水进口相连，二级低品位余热利用机组6的蒸发器的冷水出口通过第二冷水管道与需冷工艺板换7的冷水进口相连。二级低品位余热利用机组6的冷凝器具有一个传递热能的第三低温管道，并且该第三低温管道上设置有循环水泵10，该第三低温管道与辅助用热设施4的热水进口相连。25.一级低品位余热利用机组5提取低品位余热后，产出冷水输送到需冷工艺板换7，供轮毂产线中需冷工艺制冷使用。如果冷水温度达不到工艺要求，再用二级低品位余热利用机组6继续提热，产出超低温冷水供需冷工艺使用。二级低品位余热利用机组6所提取热量温度较低，只向辅助用热设施4供热。26.低品位余热利用机组由永磁同步电机、压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器、分（储）液器组成。其中核心压缩机的轴承采用磁悬浮轴承，并由永磁同步电机驱动，该设计可以实现压缩机高速运行，提热效率高，节能显著。同时热岛管控模块可以对永磁同步电机进行无级调速，实时控制低品位余热利用机组的提热量。27.热岛管控模块优先利用高温余热和中温余热，系统自动计算需热量，当需热量大于高中温产热量时，控制低品位余热利用机组启动并按照热量需求控制低品位余热利用机组转速，达到热量供求平衡，同时避免低品位余热利用机组全速运行浪费电能。当中高温余热充足时，可以降低永磁同步电机的转速，减少低品位余热利用机组的提热量；当中高温余热不足时，可以提高永磁同步电机的转速，增加低品位余热利用机组的提热量，实现热量供需平衡，最大限度实现节能减排。28.如图2所示为本发明的控制流程图，轮毂生产线铝锭熔炼炉的高温烟气（300℃），利用烟气换热器将高温余热换出，再通过高温循环水泵将吸收余热后的高温热水送至高温余热水箱进行蓄能；针对铸件淬火槽热处理工序的中温淬火热能（80℃），利用淬火槽换热器将中温余热换出，吸收淬火槽余热后的中温热水通过循环水泵驱动送至中温余热水箱进行蓄能。利用循环水泵驱动将轮毂工艺模具、压铸、液压站、空压站低温水送至两级低品位余热利用机组，通过提热降低循环水温方法来产生低温热源和冷源，制取中温热水（60~70℃），同时两级低品位余热利用机组可产出超低温冷水（低至12℃）。高温余热能源（高温热水）经高温管道，由循环水泵驱动向涂装预热前处理、机加工清洗、辅助用热设施供热；中温余热能源（中温热水）通过中温管道，由循环水泵驱动向机加清洗和辅助用热设施供热，低温余热能源（低温热水）则通过低温管道向机加清洗和辅助用热设施供热。29.整个余热能源分配过程由热岛管控模块根据预设优先级阶梯供热。高温余热优先供应涂装预处理用热，涂装预热温度较高，只能由高温余热供应，如果热量供应不足，供热锅炉启动补热；如果热量富余，则将剩余高温余热供应机加清洗和辅助用热。机加清洗和辅助用热均可由高、中、低温余热供应。高温余热满足涂装预处理供热后，连同中、低温余热同时向机加清洗供热，如果机加清洗热量供应不足，供热锅炉启动补热；如果机加清洗供应充足，则高、中、低温余热向辅助用热设施供热。供热量如果不满足辅助用热设施用热，则供热锅炉启动补热。30.低品位余热利用系统产生的低温冷水，作为制冷空调等需冷工艺冷源，以及熔炼炉、淬火槽、模具、铸造和空压机等工序及设备的冷却水，吸收上述工艺设备热量以达到节能降温、余热再收集的目的。31.如图3所示为本发明的余热利用逻辑控制图。热岛管控模块控制高、中、低温供热同时开启，由于涂装预处理供热温度较高，只能由高温余热供热，如果高温供热不能满足涂装预处理需热量，需要由产热锅炉补热；如果高温供热完全满足涂装预处理需热，则高温供热连同中温余热和低温余热一起向机加清洗工艺供热。如果中高低温余热不满足机加清洗工艺需热量，则需要产热锅炉补热；如果中高低温余热完全满足机加清洗工艺需热量，则继续向辅助用热设施供热，包括工厂取暖和工厂热水等。如果高中低温无法满足辅助用热设施供热要求，则仍然需要采用锅炉补热。一级低品位余热利用机组5在供热过程中，也会产生低温冷水供需冷工艺，包括制冷空调用冷、工艺设备冷却等。如果一级低品位余热利用机组5供冷量无法满足需冷工艺温度，则需要启动二级低品位余热利用机组6对冷却水进行二次提热，产生超低温冷水，同时提热量直接用于辅助用热设施供热。32.一级低品位余热利用机组5和二级低品位余热利用机组6的核心压缩机均采用离心式压缩机6-1。33.如图4至图9所示，离心式压缩机6-1包括正中间焊接有离心叶轮6-1-4-2的旋转轴6-1-4，并且旋转轴6-1-4的两端均通过磁悬浮轴承6-1-1与一级低品位余热利用机组5或二级低品位余热利用机组6的壳体相连；旋转轴6-1-4的两端各固定设置有一个阶梯台6-1-4-3，并且阶梯台6-1-4-3固定装配在磁悬浮轴承6-1-1的内圈中，磁悬浮轴承6-1-1的外圈固定在一级低品位余热利用机组5或二级低品位余热利用机组6的壳体上。两个磁悬浮轴承6-1-1通过电磁力作用于旋转轴6-1-4两端的阶梯台6-1-4-3，将整个旋转轴6-1-4托起，同时电磁力也能够限制旋转轴6-1-4轴向方向运动。34.旋转轴6-1-4由不锈钢和永磁材料制成，其中阶梯台6-1-4-3部分为永磁材料，其余部分为不锈钢。35.旋转轴6-1-4的两端对称的固定安装有两个永磁同步电机，永磁同步电机包括定子6-1-3和转子6-1-6，定子6-1-3由硅钢片和线圈组成，并且定子6-1-3固定在一级低品位余热利用机组5或二级低品位余热利用机组6的壳体上，转子6-1-6位于定子6-1-3的内部且固定在旋转轴6-1-4上。36.离心式压缩机6-1采用两个在旋转轴6-1-4上对称布置的永磁同步电机，能够确保离心叶轮6-1-4-2在高速旋转时始终处于受力平衡状态。37.永磁同步电机在旋转轴6-1-4上的安装方式为：旋转轴6-1-4的两端均沿轴向开设有导向槽6-1-4-1，并且每端的导向槽6-1-4-1均沿周向均匀设置有多个；转子6-1-6为空心圆柱状，其外壁上沿周向均匀粘贴有多个永磁体6-1-6-2，其内壁上沿周向均匀且固定设置有多个转子凸台6-1-6-1，并且转子凸台6-1-6-1与导向槽6-1-4-1相适配，但导向槽6-1-4-1的长度略大于转子凸台6-1-6-1的长度。转子6-1-6通过转子凸台6-1-6-1配合导向槽6-1-4-1安装在旋转轴6-1-4上面，随旋转轴6-1-4同步转动。38.旋转轴6-1-4上的导向槽6-1-4-1凸肩侧开设有旋转轴螺纹6-1-4-4，将两个转子6-1-6分别安装在旋转轴6-1-4的两端上后，在旋转轴6-1-4的两端分别再通过安装锁紧螺母6-1-5，将转子6-1-6与旋转轴6-1-4固定在一起。锁紧螺母6-1-5通过与旋转轴螺纹6-1-4-4相适配的内螺纹6-1-5-1安装在旋转轴6-1-4的两端，将转子6-1-6轴向锁定。39.为了防止锁紧螺母6-1-5发生松动，在锁紧螺母6-1-5的外端还安装防松圈6-1-2。防松圈6-1-2的内壁上均匀且固定设置有多个防松凸台6-1-2-2，防松凸台6-1-2-2也与导向槽6-1-4-1相适配，防松圈6-1-2通过防松凸台6-1-2-2与导向槽6-1-4-1配合而安装在旋转轴6-1-4的两端，并且防松圈6-1-2上均匀开设有多个沉头孔6-1-2-1，锁紧螺母6-1-5上均匀开设有多个螺纹孔6-1-5-2，利用内六角螺钉6-1-7穿过沉头孔6-1-2-1并拧入螺纹孔6-1-5-2，将防松圈6-1-2与锁紧螺母6-1-5固定连接在一起，防止锁紧螺母6-1-5沿轴向转动，有效防止锁紧螺母6-1-5松动。40.一级低品位余热利用机组5和二级低品位余热利用机组6的提热量（制冷量）随旋转轴6-1-4转速变化，控制系统通过温度传感器监测两个低品位余热利用机组的提热量（制冷量），如果温度低于（高于）所需提热量（制冷量），则控制离心式压缩机6-1转速升高，增大提热量（制冷量）；如果提热温度过高（制冷温度过低）超过设备设定数值，则控制离心式压缩机6-1转速降低，防止设备超负荷运行。41.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。









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