CN106975427A - 节能型反应釜系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种节能型反应釜系统，包括反应釜、第一混合器和热泵，所述反应釜与所述第一混合器形成循环回路，所述反应釜的出水口和所述第一混合器的进水口之间的管路上设有循环水泵和第一调节阀，所述第一混合器与所述热泵形成循环回路，所述热泵的出水口与所述混合器的进水口之间的管路上设有热水泵和第四调节阀，所述混合器的出水口与所述热泵的进水口之间的管路上设有第一开关阀，所述反应釜、热泵和第一混合器依次连接并形成循环回路，所述反应釜通过循环水泵和第二开关阀与热泵连接，所述热泵通过第三开关阀与混合器连接，所述第一混合器通过第三调节阀与其他热源连接。本系统具有效率高、运行成本低、节能环保的特点。

Description

节能型反应釜系统
技术领域
本发明涉及反应釜，具体涉及一种具有节能功能的反应釜系统。
背景技术
以氯化聚乙烯的生产工艺为例，氯化聚乙烯(CPE)是以聚乙烯为原料，经氯化反应而制得的热塑性弹性体新材料，产品呈白色，无毒无味，其特殊的分子结构及聚集形态决定了CPE具有一系列优异的物理和化学性能，主要用于塑料改性和特种橡胶领域。在该生产流程中，绝大多数环节都只是机械处理环节，但CPE在其中的氯化反应和干燥环节涉及大量的热量消耗和热量的产生。在氯化反应环节，其升温过程需要消耗大量蒸汽热量，在PE和氯的反应过程中又会放出大量的热量造成物料温度升高，为了避免过高温度造成物料的融化和变性，在反应和保温过程中又需要大量的夹套水进行冷却，夹套水带走的热量经冷却器换热，最后通过冷却塔排到大气中，造成热能浪费和环境污染。目前工业用蒸汽的来源主要还是传统的燃煤燃油锅炉，热效率很低，同时向环境排放大量的二氧化碳，氮氧化物，二氧化硫，粉尘等等，严重污染大气污染环境，因为锅炉内压力较高，也会产生安全隐患。
本发明采用电作为能源，利用该反应釜生产工艺环节产生的低品位免费热源，通过高温热泵产生高温热水并通过自动调节阀的组合控制，满足该生产工艺过程，除了首次升温过程需要蒸汽，其他工艺过程均无需外部蒸汽，不仅没有污染排放，更节能环保，安全高效。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种节能型反应釜系统，可以解决现有反应釜存在的热能浪费、热效率低以及环境污染严重的技术问题。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种节能型反应釜系统，包括反应釜、第一混合器和热泵，所述反应釜通过管路与所述第一混合器形成循环回路，所述反应釜的出水口和所述第一混合器的进水口之间的管路上设有循环水泵和第一调节阀，所述第一混合器与所述热泵之间通过管路形成循环回路，所述热泵的出水口与所述混合器的进水口之间的管路上设有热水泵和第四调节阀，所述混合器的出水口与所述热泵的进水口之间的管路上设有第一开关阀，所述反应釜、热泵和第一混合器通过另外管路依次连接并形成循环回路，所述反应釜通过循环水泵和第二开关阀与热泵连接，所述热泵通过第三开关阀与混合器连接，所述第一混合器通过第三调节阀与其他热源连接。
优选地，还设有冷却器，所述冷却器通过循环水泵和第二调节阀与反应釜连接并形成循环回路。
优选地，所述冷却器为风冷冷却器或水冷冷却器。
优选地，所述热泵与所述第一混合器之间设有高温水箱，所述高温水箱一端连接热泵，另一端分别连接热水泵和第一开关阀。
优选地，所述热泵与所述反应釜之间设有低温水箱，所述低温水箱一端连接热泵，另一端分别连接第二开关阀和第三开关阀。
优选地，所述高温水箱连接一第二混合器。
优选地，所述低温水箱连接一外部热源。
本发明的有益效果是：
1)本反应釜系统通过低温水收集反应釜本身产生的低品位热能，然后通过热泵产生高温热水，当反应釜系统需要加热时，再利用热泵产生的高温热水对反应釜进行加热，并将被反应釜冷却的低温水回收，从而实现了热量和水资源的自循环体系，减少了高温蒸汽的使用并循环利用了水资源，和传统的燃煤燃气燃油蒸汽锅炉相比，本系统具有效率高、运行成本低、节能环保的特点；
2)混合器上第三调节阀的设置可用于反应釜首次启动需要加热时、当热泵需要检修时或热泵产生的热水量不能满足反应釜使用时，通过其他的热源对反应釜进行加热以满足正常生产需求；
3)高温水箱用于储存热泵系统产生的高温热水，低温水箱用于储存被反应釜冷却后的低温水，实现了冷源和热源的储存以备需要的时候使用，从而解决了反应釜产生热量和需要热量具有时间差的矛盾。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：10-反应釜，11-循环水泵，12-第一调节阀，20-第一混合器，21-第三调节阀，22-热水泵，23-第四调节阀，24-第一开关阀，30-热泵，40-冷却器，41-第二调节阀，50-高温水箱，60-低温水箱，61-第二开关阀，62-第三开关阀，70-第二混合器，80-外部热源。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如图1所示，一种节能型反应釜系统，包括反应釜10、第一混合器20和热泵30，所述反应釜10通过管路与所述第一混合器20形成循环回路，所述反应釜10的出水口和所述第一混合器的进水口之间的管路上设有循环水泵11和第一调节阀12，所述第一混合器20与所述热泵30之间通过管路形成循环回路，所述热泵的出水口与所述混合器的进水口之间的管路上设有热水泵22和第四调节阀23，所述混合器的出水口与所述热泵的进水口之间的管路上设有第一开关阀24，所述反应釜10、热泵30和第一混合器20通过另外管路依次连接并形成循环回路，所述反应釜10通过循环水泵11和第二开关阀61与热泵30连接，所述热泵30通过第三开关阀62与混合器连接，所述第一混合器20通过第三调节阀21与其他热源连接。本系统为全自动调节系统，控制中心根据反应釜的实际需求来自动调节各水泵、热泵、调节阀以及开关阀等设备的运行情况，从而达到对反应釜进行降温、升温等处理。第三调节阀21的设置主要用于反应釜首次启动需要加热时、当热泵需要检修时或热泵产生的热水量不能满足反应釜使用时，通过其他的热源对反应釜进行加热以满足正常的生产需求。当反应釜中的物料反应产生大量热量时，此时需要对反应釜进行降温处理，过程如下：低温水箱60中的冷水通过第三开关阀62进入混合器得到适温水后进入反应釜的夹层中，吸收反应釜中的热量而被加热成较高温度的水，再被循环水泵11通过第二开关阀61泵入低温水箱，进而被热泵30形成高温水被储存于高温水箱中备用，通过不断的水循环达到将反应釜降温的目的，此运行过程中系统中的第二调节阀41、第二开关阀61和第三开关阀62打开，其他调节阀和开关阀关闭；当反应釜中的物料反应需要热量时，此时需要对反应釜进行升温处理，过程如下：从热泵30得到的热水储存于高温水箱50中，热水泵22将高温水箱50中的热水通过第四调节阀23泵入第一混合器20中对混合器中的冷水进行加热，加热后的适温水泵入反应釜夹层中对反应釜中的物料进行加热，循环水泵11将反应釜中被冷却的冷水通过第一调节阀12泵入第一混合器20中，第一混合器20中的冷水通过第一开关阀24返回到高温水箱中，通过不断的水循环达到将反应釜升温的目的，此运行过程中，系统中的热水泵22运转、第四调节阀23、第一开关阀24和第一调节阀12打开，其他的调节阀和开关阀关闭。本反应釜系统通过收集反应釜本身产生的低品位热能，然后通过热泵产生高温热水，当反应釜系统需要加热时，再利用热泵产生的热水对反应釜进行加热，从而实现了自循环体系，减少了高温蒸汽的使用并循环使用水资源。和传统的燃煤燃气燃油蒸汽锅炉相比，本系统具有效率高、运行成本低、节能环保等特点。
其中，还设有冷却器40，可采用风冷冷却器或水冷冷却器，所述冷却器通过循环水泵11和第二调节阀41与反应釜10连接并形成循环回路。另外设有冷却器与反应釜连接，当反应釜的能量过剩时，系统内来不及回收，再利用外部的冷却器对反应釜进行冷却，以防事故发生。
其中，所述热泵30与所述第一混合器20之间设有高温水箱50，所述高温水箱50一端连接热泵30，另一端分别连接热水泵22和第一开关阀24。所述热泵30与所述反应釜10之间设有低温水箱60，所述低温水箱60一端连接热泵30，另一端分别连接第二开关阀61和第三开关阀62。高温水箱50用于储存热泵系统产生的高温热水，低温水箱60用于储存被反应釜冷却后的低温水，实现了冷源和热源的储存以备需要的时候使用，从而解决了反应釜产生热量和需要热量存在时间差的矛盾。所述高温水箱50连接一第二混合器70。当反应釜产生的热量过多亦即热泵系统生成的高温热水过剩时，还可以用于其他混合器的加热。所述低温水箱60连接一外部热源80。当系统储存的热源不足以满足系统需求时，可通过外部热源80来对低温热水进行加热以满足系统需求，维持反应釜的正常工作。
本发明的工作过程是：
一)系统首次升温过程：首次升温时，系统中除了第一调节阀12和第三调节阀21开启外，其他的开关阀和调节阀都处于关闭状态；工作过程为外部的热源例如蒸汽通过第三调节阀21进入混合器中对混合器中的冷水进行加热，得到合适温度的热水后泵入反应釜，反应釜夹层中的冷水通过循环水泵11和第一调节阀12进入混合器中，通过不断的循环达到将反应釜升温的目的；(此过程用的是外部热源)
二)系统正常升温过程：正常升温时，系统中的热水泵22运转、第四调节阀23、第一开关阀24和第一调节阀12打开，其他的调节阀和开关阀关闭；工作过程为从热泵30得到的热水储存于高温水箱50中，热水泵22将高温水箱50中的热水通过第四调节阀23泵入第一混合器20中对混合器中的冷水进行加热，加热后的适温水泵入反应釜夹层中对反应釜中的物料进行加热，循环水泵11将反应釜中被冷却的冷水通过第一调节阀12泵入第一混合器20中，第一混合器20中的冷水通过第一开关阀24返回到高温水箱中，通过不断的水循环达到将反应釜升温的目的；(此过程用的是内部热源，即利用热泵将反应釜产生的热量吸收，从而产生高温热水再对反应釜加热)
三)系统降温过程：系统中的第二调节阀41、第二开关阀61和第三开关阀62打开，其他调节阀和开关阀关闭；工作过程为低温水箱60中的冷水通过第三开关阀62进入混合器得到适温水后进入反应釜的夹层中，吸收反应釜中的热量而被加热成较高温度的水，再被循环水泵通过第二开关阀61泵入低温水箱，进而被热泵30形成高温水被储存于高温水箱中备用，通过不断的水循环达到将反应釜降温的目的。(此过程完成了对反应釜产生的热量进行收集的过程。)
四)系统保温过程：系统中的调节阀和开关阀全部打开，当反应釜中的温度低于实际需求的温度时，控制器将控制本系统为升温过程，如二)所述；当反应釜中的温度高于实际需要的温度时，控制器将控制本系统为降温过程，如三)所述。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种节能型反应釜系统，其特征在于：包括反应釜(10)、第一混合器(20)和热泵(30)，所述反应釜(10)通过管路与所述第一混合器(20)形成循环回路，所述反应釜(10)的出水口和所述第一混合器的进水口之间的管路上设有循环水泵(11)和第一调节阀(12)，所述第一混合器(20)与所述热泵(30)之间通过管路形成循环回路，所述热泵的出水口与所述混合器的进水口之间的管路上设有热水泵(22)和第四调节阀(23)，所述混合器的出水口与所述热泵的进水口之间的管路上设有第一开关阀(24)，所述反应釜(10)、热泵(30)和第一混合器(20)通过另外管路依次连接并形成循环回路，所述反应釜(10)通过循环水泵(11)和第二开关阀(61)与热泵(30)连接，所述热泵(30)通过第三开关阀(62)与混合器连接，所述第一混合器(20)通过第三调节阀(21)与其他热源连接。
2.根据权利要求1所述的节能型反应釜系统，其特征在于：还设有冷却器(40)，所述冷却器通过循环水泵(11)和第二调节阀(41)与反应釜(10)连接并形成循环回路。
3.根据权利要求2所述的节能型反应釜系统，其特征在于：所述冷却器(40)为风冷冷却器或水冷冷却器。
4.根据权利要求1所述的节能型反应釜系统，其特征在于：所述热泵(30)与所述第一混合器(20)之间设有高温水箱(50)，所述高温水箱(50)一端连接热泵(30)，另一端分别连接热水泵(22)和第一开关阀(24)。
5.根据权利要求1所述的节能型反应釜系统，其特征在于：所述热泵(30)与所述反应釜(10)之间设有低温水箱(60)，所述低温水箱(60)一端连接热泵(30)，另一端分别连接第二开关阀(61)和第三开关阀(62)。
6.根据权利要求4所述的节能型反应釜系统，其特征在于：所述高温水箱(50)连接一第二混合器(70)。
7.根据权利要求5所述的节能型反应釜系统，其特征在于：所述低温水箱(60)连接一外部热源(80)。
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