CN104728978A - 利用余热结合盐溶液蒸发冷却同时制备冷水和冷风的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能源技术领域，涉及蒸发冷却式供冷的一种利用余热结合盐溶液蒸发冷却同时制备冷水和冷风的装置。包括溶液除湿单元、溶液再生单元、间接蒸发冷却装置、直接蒸发冷却装置；溶液除湿单元利用外接冷却水进行降温除湿；溶液再生单元利用外接的价格低廉的或免费的工业热水进行加热再生；溶液除湿单元由一个或多个换热芯体组成，每一个换热芯体均与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接；溶液再生单元由一个或多个换热芯体组成，每一个换热芯体均与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接；每一个除湿单元芯体与所述再生单元芯体之间有一套溶液循环管路，用于在除湿单元与再生单元之间交换水分，以控制除湿溶液的浓度。本发明可以广泛应用于东部有大量廉价或免费的工业余热、空调负荷高的地区。

Description

利用余热结合盐溶液蒸发冷却同时制备冷水和冷风的装置

技术领域

本发明属于能源技术领域，尤其涉及利用多余工业余热作为驱动的、利用盐溶液对非干燥地区空气进行除湿从而利用蒸发冷却供冷的一种利用余热结合盐溶液蒸发冷却同时制备冷水和冷风的装置。

背景技术

节能减排、建设资源节约型社会已经成为当前一项非常重要的工作。由于集中空调系统的能耗已占建筑总能耗的40％-60％，所以，降低中央空调系统能耗已经成为全社会节能减排的一个重要方向。在空调负荷大的同时，夏季又有大量的工业余热无法利用，这是一个很大的矛盾，能源利用极大的不匹配造成巨大的能源浪费。蒸发冷却的方法是一个不需电制冷系统的利用自然冷源的方法，然而蒸发冷却只适合在例如我国西部等干燥地区温。然而在我国东部地区工业发达、人口密集、气候潮湿，因此空调负荷极大，但这恰恰和蒸发冷却制冷所需的环境条件相矛盾。空调负荷大，耗能大，却偏偏大量的工业产生的大量余热不能被利用，这个矛盾急需解决。综合以上问题，利用外界余热结合除湿盐溶液处理新风后再利用蒸发冷却是一个有效的措施，这种既出冷风又出冷水的装置可以在东部地区有效地利用自然冷源而无须再用压缩制冷系统，从而节去一大部分能量，并且有效地工业余热，避免了工业废热的浪费，同时又给空调制冷系统节去了大量的耗能，因此节能效果相当明显。

目前常用的蒸发冷却制冷系统大部分都是用在西部干燥地区的，工作性能受天气影响很大，且仅仅限制于西部，对于工业发达的东部却极不适合。利用溶液除湿技术和蒸发冷却相结合能够有效地在东部地区是有蒸发冷却制冷，大大减少了为解决空调负荷而消耗的能源。溶液除湿确实效率很高，但溶液除湿后再浓缩等问题需妥善解决。

有些专利确实提到利用溶液除湿结合蒸发冷却装置，但却没有解决再生热源的问题，装置需要消耗大量的热，制热又要消耗电能或其他能，整个装置同样会消耗大量能量。节能效果不佳。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种利用余热结合盐溶液蒸发冷却同时制备冷水和冷风的装置，解决上述的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种具有制冷效果好、节能效率高、缓解大量工业余热无法利用的问题、运行稳定的利用余热结合盐溶液蒸发冷却同时制备冷水和冷风的装置。

本发明利用余热结合盐溶液蒸发冷却同时制备冷水和冷风的装置，包括溶液除湿单元、溶液再生单元、间接蒸发冷却装置和直接蒸发冷却装置；

所述溶液除湿单元利用外接冷却水进行降温除湿；溶液除湿单元由一个或多个换热芯体组成，每一个换热芯体均与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接；

所述溶液再生单元利用外接的价格低廉的或免费的工业热水进行加热再生；溶液再生单元由一个或多个换热芯体组成，每一个换热芯体均与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接；并在溶液再生单元设置补水阀，用于调节再生单元溶液浓度；每一个所述除湿单元芯体与所述再生单元芯体之间有一套溶液循环管路，用于在溶液除湿单元与溶液再生单元之间交换水分，以控制除湿溶液的浓度；

所述间接蒸发冷却装置由多级间接蒸发冷却模块芯体组成，每一个换热芯体均与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接；

所述直接蒸发冷却装置与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接；

室外新风进入溶液除湿单元，新风与溶液除湿单元中温度较低的溶液接触，新风中的水分被吸入溶液中，新风被干燥；在再生模块中通入新风，让新风与温度较高的溶液接触，溶液中的水分进入到排风中，从而水分随排风排到室外，从而实现溶液再生；被除湿之后的新风进入n级蒸发冷却式热回收器H，吸收排风蒸发冷却过程产生的冷量，被冷却之后进入蒸发冷却器G，和蒸发冷却器G中自上而下的喷淋水直接接触进行蒸发冷却，蒸发冷却器G出风的一部分在送风机的作用下作为低温的新风输送到用户，一部分在排风机的作用下被送入蒸发冷却式热回收器H，依次经过n级蒸发冷却，最终被排出室外；在蒸发冷却器G中，用户的冷水回水从出风侧的进水管进入蒸发冷却G，吸收外部喷淋水和空气蒸发冷却过程产生的冷量，被降温后由蒸发冷却器G进风侧的出水管输出冷水；输出冷水的水温低于进风的湿球温度；室外新风含湿量变高时，可以调节溶液再生单元上的补水阀，来增大溶液浓度，从而增强除湿能力使潮湿新风变的干燥。

进一步的，所述再生模块利用的是廉价或免费的工业余热做再生热源，这样既解决了溶液再生需加热的问题又解决了夏季大量工业余热无法被利用的问题。

进一步的，所述除湿模块利用冷却塔提供的冷却水对除湿溶液进行降温，从而提高除湿效率。

进一步的，所述送风机和排风机均设置变频器，通过调节送风机和排风机的变频器来调节二者的风量比，控制水温和出风参数。

进一步的，所述蒸发冷却式热回收器可用n级喷淋冷却模块串联组成，其中n为1～10。

进一步的，所述在蒸发冷却式热回收器中，循环喷淋水在水泵1的作用下在排风侧循环喷淋，和排风直接接触进行蒸发冷却产生冷量用于新风的降温。

本发明在采用上述技术方案后，与传统制冷装置相比，具有以下显著优势：

1.节能效果好。由于利用溶液除湿技术结合蒸发冷却装置，可以应用在东部地区，并取得很好的效果。有效地利用了工业余热，做到了空调制冷耗能和工业余热利用的有效结合，避免了大量工业热能的浪费。综合上述因素可知，本发明的节能果好，更加节能。

2.机组运行更加稳定、可靠。如果传统的蒸发冷却制冷机组运行过程中出现天气闷热潮湿时，机组的制冷效果会很差，可以通过利用溶液除湿技术控制新风的含湿量来保证新风的湿度在一个范围内，从而确保机组稳定地运行在一个范围内。

3.有效地解决大量工业余热不能被利用的问题。溶液的再生过程有效地利用了工业余热，为制冷机组自身的节能做了贡献，并使得工厂顺利工作，使得热电联产的热电厂能够开机工作，进一步解决了夏季耗电高和热电联产效率低的矛盾。同时对城市热岛效应的减缓起到了很大的作用。

本发明同时输出用户冷水和低温的新风，解决显热换热过程和热湿交换过程风、水流量比不匹配，通过多级装置解决饱和线的非线性引起的不匹配；用户冷水侧可为闭式系统，机组应用场合更加广泛。本发明充分利用了目前过剩用不了的工业余热，解决了工业余热不能有效被利用的问题，充分利用了溶液除湿技术在非干燥地区制造干燥新风的技术优势，具有显著节能效果。

本发明可以广泛应用于东部有大量廉价或免费的工业余热、空调负荷高的地区。

附图说明

图1是本发明利用余热结合盐溶液蒸发冷却同时制备冷水和冷风的装置的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参见图1所示，本发明所示的利用余热结合盐溶液蒸发冷却同时制备冷水和冷风的装置，包括溶液除湿单元、溶液再生单元、间接蒸发冷却装置、直接蒸发冷却装置；溶液除湿单元由除湿换热芯体A、除湿换热芯体B和其各自溶液循环泵1组成。溶液再生单元由再生换热芯体C、再生换热芯体D、补水阀8、补水阀9，以及各自溶液循环泵1组成，补水阀的作用是向再生单元补水以控制溶液的浓度，此外，除湿换热芯体A、除湿换热芯体B和分别对应的再生换热芯体D、再生换热芯体C之间还分别有一套溶液质交换循环管路和热回收板式换热器6、热回收板式换热器7，用于除湿换热芯体A、B和再生换热芯体D、C之间溶液温度的调节；

溶液除湿单元、溶液再生单元及其溶液质交换循环管路可以根据除湿量的需要设置一组或多组。

本实施方式的再生热源用的是廉价的或免费的工业热水(70℃-60℃)，热水以并联形式与热回收板式换热器2、热回收板式换热器3连接再分别与再生单元换热芯体流出的溶液换热，加热盐溶液以增强其再生能力；冷却塔制出的冷却水(32℃-37℃)以并联形式与热回收板式换热器5、热回收板式换热器4连接再分别与除湿单元换热芯体流出的溶液换热，冷却盐溶液以增强其除湿能力；

所述间接蒸发冷却装置由多级间接蒸发冷却模块芯体组成，每一个换热芯体均与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接,每一个换热芯体均与补水阀10相连接，补水阀用于补充由于蒸发而损失的水，换热芯体F、E蒸发冷却后的冷水流入与其对应的间接换热装置14、间接换热装置15中与流入的新风进行换热，从而对新风进行降温；直接蒸发冷却装置由蒸发单元换热芯体、溶液循环泵及补水阀11组成，补水阀用于补充由于蒸发而损失的水。

本实施方式的机组在运行时空气和溶液的流程如下：首先新风进入除湿除湿换热芯体A中，而除湿换热芯体A中流出的浓度较高的盐溶液经过板式换热器4冷却后，在除湿换热芯体A中与新风进行热质交换，新风被初步降温除湿后进入除湿芯体B；吸收新风中水分的盐溶液浓度降低，通过溶液质交换循环管路进入再生单元再生换热芯体D中，而从再生换热芯体D中流出的浓度较低的盐溶液经过换热器2加热后，在再生换热芯体D中与新风进行热质交换，盐溶液中的水分和热量进入排风中，溶液浓度升高，然后再通过溶液质交换管路流入除湿芯体A，并于从除湿换热芯体A流入再生单元再生换热芯体D中的稀溶液通过板式换热器6进行热量回收。(除湿单元除湿换热芯体B和再生单元再生换热芯体C之间的工作原理与除湿除湿换热芯体A与再生再生换热芯体D之间的工作原理相同)经过除湿降温后的新风进入间接降温装置14中与从换热芯体F流出的、经过蒸发降温的温度较低的冷水进行换热降温，从间接换热装置流出的温度较高的冷水流入换热芯体F中，再进行蒸发换热；被降温的空气在进入下一节间接降温装置，此过程的气体、液体循环过程和换热芯体F与14之间相同；经过再次降温的新风进入直接蒸发冷却装置，与温度较高的冷冻回水进行蒸发换热，换热后的新风一部分在送风机12的作用下作为低温的新风输送到用户，一部分在排风机13的作用下被送入蒸发冷却式热回收器E、F，依次经过n级蒸发冷却，最终被排出室外。

包括以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.利用余热结合盐溶液蒸发冷却同时制备冷水和冷风的装置，包括溶液除湿单元、溶液再生单元、间接蒸发冷却装置和直接蒸发冷却装置；

所述溶液除湿单元利用外接冷却水进行降温除湿；溶液除湿单元由一个或多个换热芯体组成，每一个换热芯体均与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接；

所述溶液再生单元利用外接的价格低廉的或免费的工业热水进行加热再生；溶液再生单元由一个或多个换热芯体组成，每一个换热芯体均与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接；并在溶液再生单元设置补水阀，用于调节再生单元溶液浓度；每一个所述除湿单元芯体与所述再生单元芯体之间有一套溶液循环管路，用于在溶液除湿单元与溶液再生单元之间交换水分，以控制除湿溶液的浓度；

所述间接蒸发冷却装置由多级间接蒸发冷却模块芯体组成，每一个换热芯体均与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接；

所述直接蒸发冷却装置与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接；

室外新风进入溶液除湿单元，新风与溶液除湿单元中温度较低的溶液接触，新风中的水分被吸入溶液中，新风被干燥；在再生模块中通入新风，让新风与温度较高的溶液接触，溶液中的水分进入到排风中，从而水分随排风排到室外，从而实现溶液再生；被除湿之后的新风进入n级蒸发冷却式热回收器，吸收排风蒸发冷却过程产生的冷量，被冷却之后进入蒸发冷却器，和蒸发冷却器中自上而下的喷淋水直接接触进行蒸发冷却，蒸发冷却器出风的一部分在送风机的作用下作为低温的新风输送到用户，一部分在排风机的作用下被送入蒸发冷却式热回收器H，依次经过n级蒸发冷却，最终被排出室外；在蒸发冷却器中，用户的冷水回水从出风侧的进水管进入蒸发冷却，吸收外部喷淋水和空气蒸发冷却过程产生的冷量，被降温后由蒸发冷却器进风侧的出水管输出冷水；输出冷水的水温低于进风的湿球温度；室外新风含湿量变高时，可以调节溶液再生单元上的补水阀，来增大溶液浓度，从而增强除湿能力使潮湿新风变的干燥。

2.按照权利要求1所述利用余热结合盐溶液蒸发冷却同时制备冷水和冷风的装置，其特征在于：所述再生模块利用的是廉价或免费的工业余热做再生热源。

3.按照权利要求1所述利用余热结合盐溶液蒸发冷却同时制备冷水和冷风的装置，其特征在于：所述除湿模块利用冷却塔提供的冷却水对除湿溶液进行降温。

4.按照权利要求1所述利用余热结合盐溶液蒸发冷却同时制备冷水和冷风的装置，其特征在于：所述送风机和排风机均设置变频器，通过调节送风机和排风机的变频器来调节二者的风量比，控制水温和出风参数。

5.按照权利要求1所述利用余热结合盐溶液蒸发冷却同时制备冷水和冷风的装置，其特征在于：所述蒸发冷却式热回收器可用n级喷淋冷却模块串联组成，其中n为1～10。

6.按照权利要求1所述利用余热结合盐溶液蒸发冷却同时制备冷水和冷风的装置，其特征在于：所述在蒸发冷却式热回收器中，循环喷淋水在水泵的作用下在排风侧循环喷淋，和排风直接接触进行蒸发冷却产生冷量用于新风的降温。