CN107062934B - 一种节能的抽真空冷却系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种节能的抽真空冷却系统及方法。目前缺乏一种可靠性高,使用效果好,能有效利用废热的抽真空冷却系统。本发明包括凝汽器,其特征在于:还包括气液热交换器、真空泵系统、热交换器、截止阀和蒸发器,凝汽器的不凝气体出口通过不凝气体管道与气液热交换器的气体进口连接,气液热交换器的气体出口通过低温不凝气体管道与真空泵系统的进气口连接,真空泵系统的出气口与不凝气体排出管道连接,真空泵系统的冷却水出口通过真空泵冷却出水管道与热交换器冷却水进口连接,热交换器的冷却水出口通过真空泵冷却回水管道与真空泵系统冷却水进口连接。本发明安全系数高,经济效益好,能充分冷却抽真空系统,并回收废热用于预热锅炉补水。
Description
技术领域
本发明涉及一种节能的抽真空冷却系统及方法,是一种既能降低抽真空系统工作温度,又能充分利用废热的系统,属于节能技术领域。
背景技术
凝汽器的真空高低直接影响到汽轮机组的经济和安全运行。在凝汽器的实际运行过程中,需要采取必要的手段排除设备内的不凝性气体,维持设备的低真空状态,保证机组安全高效运行。采用真空泵抽吸不凝性气体是常见的方法,但抽吸不凝性气体的过程中会夹带蒸汽,长时间的运行会让真空泵系统温度升高,工作环境恶化,影响抽吸效率,缩短真空泵使用寿命。采用冷却塔对真空泵系统进行冷却,虽然投资较少,但这种冷却方式受自然环境影响较大,不能保持稳定的工作效果。采用压缩机制冷的方式能够提供合乎要求的冷却水,但目前采用的螺杆式压缩机在频繁变负荷工况下性能系数会显著降低,并且压缩机的使用寿命也会缩短,变相增加了制冷系统的建设费用。另外,压缩机制冷系统带走的凝汽器热量和压缩机自身工作产生的热量是直接排放到环境中去的,没有将这些余热很好的利用起来。如公告号为CN205677841U的水环式真空泵冷却系统、公开号为CN106403635A的提高真空度的冷却系统等均未能解决上述问题。目前还缺乏一种可靠性高,使用效果好,能够有效利用废热的抽真空冷却系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足,而提供一种既能充分冷却抽真空系统,又能充分利用制冷系统排出的废热,变频效率高,可靠性好的节能的抽真空冷却系统及方法。本发明第一采用了双段冷却的方式,使得进入真空泵系统的混合气体温度大大降低,改善了真空泵的工作环境;第二回收了压缩机工作废热和冷却抽真空系统产生的废热,用于加热锅炉补水,回收了低品位热量;第三采用了涡旋式压缩机,配合温度测量装置,能够实时快速的进行变负荷调节,变负荷性能优异,系统的经济效益好;第四采用了两套冷却水系统,互为备用,提升了系统的安全性,第五采用废热对锅炉补水进行预热,减少了锅炉燃料耗量,提高了系统经济收益。本发明的抽真空冷却系统安全系数高,经济效益好,能充分冷却抽真空系统,同时还能回收废热用于预热锅炉补水。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是:该节能的抽真空冷却系统包括凝汽器,其结构特点在于:还包括不凝气体管道、气液热交换器、低温不凝气体管道、真空泵系统、不凝气体排出管道、真空泵冷却出水管道、温度测量装置、热交换器、真空泵冷却回水管道、一次冷冻水管道、二次冷冻水管道、冷冻水回水管道、截止阀、蒸发器、联动截止阀、冷却塔、旁路降温水管道、联动启闭阀、低压制冷剂回流管道、压缩机、高压制冷剂管道、冷凝器、节流阀、低压制冷剂管道、锅炉补水管道和低压加热器,所述凝汽器的不凝气体出口通过不凝气体管道与气液热交换器的气体进口连接,所述气液热交换器的气体出口通过低温不凝气体管道与真空泵系统的进气口连接,所述真空泵系统的出气口与不凝气体排出管道连接,所述真空泵系统的冷却水出口通过真空泵冷却出水管道与热交换器的冷却水进口连接,所述真空泵冷却出水管道上安装温度测量装置,所述热交换器的冷却水出口通过真空泵冷却回水管道与真空泵系统的冷却水进口连接,所述蒸发器的冷冻水出口通过一次冷冻水管道与热交换器的冷冻水进口连接,所述热交换器的冷冻水出口通过二次冷冻水管道与气液热交换器的冷冻水进口连接,所述气液热交换器的冷冻水出口通过冷冻水回水管道与截止阀的进口连接,所述截止阀的出口与蒸发器的冷冻水进口连接;所述联动截止阀的进口旁接于冷冻水回水管道,所述联动截止阀的出口与冷却塔的进口连接,所述冷却塔的出口通过旁路降温水管道与联动启闭阀的进口连接,所述联动启闭阀的出口与热交换器的冷冻水进口连接;所述蒸发器的制冷剂出口通过低压制冷剂回流管道与压缩机的制冷剂进口连接,所述压缩机的制冷剂出口通过高压制冷剂管道与冷凝器的制冷剂进口连接,所述冷凝器的制冷剂出口与节流阀的进口连接,所述节流阀的出口通过低压制冷剂管道与蒸发器的制冷剂进口连接;所述锅炉补水管道与冷凝器的冷却水进口连接,所述冷凝器的冷却水出口与低压加热器的进口连接。
作为优选,本发明所述截止阀、联动截止阀和联动启闭阀均为自动控制的阀门,能够实现联锁操作。
作为优选,本发明所述压缩机为涡旋式压缩机。
一种节能的抽真空冷却方法,其特点在于:采用所述的抽真空冷却系统进行,所述抽真空冷却方法的步骤如下:
(1)启动真空泵系统进行抽气,不凝性混合气体不断排出凝汽器,此时真空泵系统的温度升高,依靠热交换器进行降温以便保持真空泵系统的工作效率;
(2)压缩机同步启动,蒸发器中排出的冷冻水依次经过热交换器和气液热交换器,带走系统的热量,随后返回蒸发器降温,不停地进行制冷循环,此时截止阀开启,联动截止阀和联动启闭阀均处于关闭状态;
(3)当压缩机启动时,制冷系统产生的热量需要通过冷凝器排出,此部分热量用于加热锅炉补水,被加热后的锅炉补水进入低压加热器;
(4)当压缩机出现故障或需要维护时,或者当采用冷却塔供水能够满足冷却要求时,系统采用冷却塔供水方式进行冷却,此时截止阀关闭,联动截止阀和联动启闭阀均处于开启状态。
作为优选,本发明不凝性混合气体从凝汽器中抽出,经过气液热交换器冷却,再进入真空泵系统后排出形成不凝性气体排出通道;冷却水从真空泵系统中排出,流入热交换器后再返回真空泵系统形成真空泵冷却水循环通道;冷冻水从蒸发器中流出,依次经过热交换器和气液热交换器换热,随后通过截止阀返回蒸发器形成冷冻水循环通道;旁路冷却水从冷却塔流出,经过联动启闭阀进入热交换器和气液热交换器,随后通过联动截止阀返回冷却塔形成旁路冷却水通道;制冷剂蒸汽从蒸发器中流出,经压缩机压缩后进入冷凝器冷却,再通过节流阀节流,最后进入蒸发器蒸发形成制冷剂循环通道;锅炉补水进入冷凝器后再进入低压加热器形成锅炉补水加热通道。
本发明与现有技术相比,具有以下优点和效果:(1)采用了双段冷却的方式,使得进入真空泵系统的混合气体温度大大降低,改善了真空泵的工作环境;(2)回收了压缩机工作废热和冷却抽真空系统产生的废热,用于加热锅炉补水,回收了低品位热量;(3)采用了涡旋式压缩机,配合温度测量装置,能够实时快速的进行变负荷调节,变负荷性能优异,系统的经济效益好;(4)采用了两套冷却水系统,互为备用,提升了系统的安全性;(5)采用废热对锅炉补水进行预热,减少了锅炉燃料耗量,提高了系统经济收益;(6)结构设计合理,构思独特,运行平稳,可靠性好;(7)在充分冷却抽真空系统的同时还能回收废热用于预热锅炉补水。
附图说明
图1是本发明实施例中节能的抽真空冷却系统的结构示意图。
图中:1、凝汽器;2、不凝气体管道;3、气液热交换器;4、低温不凝气体管道;5、真空泵系统;6、不凝气体排出管道;7、真空泵冷却出水管道;8、温度测量装置;9、热交换器;10、真空泵冷却回水管道;11、一次冷冻水管道;12、二次冷冻水管道;13、冷冻水回水管道;14、截止阀;15、蒸发器;16、联动截止阀;17、冷却塔;18、旁路降温水管道;19、联动启闭阀;20、低压制冷剂回流管道;21、压缩机;22、高压制冷剂管道;23、冷凝器;24、节流阀;25、低压制冷剂管道;26、锅炉补水管道;27、低压加热器。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明,以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1,本实施例中的节能的抽真空冷却系统包括凝汽器1、不凝气体管道2、气液热交换器3、低温不凝气体管道4、真空泵系统5、不凝气体排出管道6、真空泵冷却出水管道7、温度测量装置8、热交换器9、真空泵冷却回水管道10、一次冷冻水管道11、二次冷冻水管道12、冷冻水回水管道13、截止阀14、蒸发器15、联动截止阀16、冷却塔17、旁路降温水管道18、联动启闭阀19、低压制冷剂回流管道20、压缩机21、高压制冷剂管道22、冷凝器23、节流阀24、低压制冷剂管道25、锅炉补水管道26和低压加热器27,其中,截止阀14通常为智能截止阀。
本实施例中的凝汽器1的不凝气体出口通过不凝气体管道2与气液热交换器3的气体进口连接,气液热交换器3的气体出口通过低温不凝气体管道4与真空泵系统5的进气口连接,真空泵系统5的出气口与不凝气体排出管道6连接,真空泵系统5的冷却水出口通过真空泵冷却出水管道7与热交换器9的冷却水进口连接,真空泵冷却出水管道上7安装温度测量装置8,热交换器9的冷却水出口通过真空泵冷却回水管道10与真空泵系统5的冷却水进口连接。
本实施例中蒸发器15的冷冻水出口通过一次冷冻水管道11与热交换器9的冷冻水进口连接,热交换器9的冷冻水出口通过二次冷冻水管道12与气液热交换器3的冷冻水进口连接,气液热交换器3的冷冻水出口通过冷冻水回水管道13与截止阀14的进口连接,截止阀14的出口与蒸发器15的冷冻水进口连接。
本实施例中联动截止阀16的进口旁接于冷冻水回水管道13,联动截止阀16的出口与冷却塔17的进口连接,冷却塔17的出口通过旁路降温水管道18与联动启闭阀19的进口连接,联动启闭阀19的出口与热交换器9的冷冻水进口连接。
本实施例中蒸发器15的制冷剂出口通过低压制冷剂回流管道20与压缩机21的制冷剂进口连接,压缩机21的制冷剂出口通过高压制冷剂管道22与冷凝器23的制冷剂进口连接,冷凝器23的制冷剂出口与节流阀24的进口连接,节流阀24的出口通过低压制冷剂管道25与蒸发器15的制冷剂进口连接。
本实施例中的锅炉补水管道26与冷凝器23的冷却水进口连接,冷凝器23的冷却水出口与低压加热器27的进口连接。
本实施例中的截止阀14、联动截止阀16和联动启闭阀19均可以为自动控制的阀门,能够实现联锁操作,压缩机21可以为涡旋式压缩机。
本实施例中的节能的抽真空冷却系统包括以下通道:不凝性混合气体从凝汽器1中抽出,经过气液热交换器3冷却,再进入真空泵系统5后排出形成不凝性气体排出通道;冷却水从真空泵系统5中排出,流入热交换器9后再返回真空泵系统5形成真空泵冷却水循环通道;冷冻水从蒸发器15中流出,依次经过热交换器9、气液热交换器3换热,随后通过截止阀14返回蒸发器15形成冷冻水循环通道;旁路冷却水从冷却塔17流出,经过联动启闭阀19进入热交换器9和气液热交换器3,随后通过联动截止阀16返回冷却塔17形成旁路冷却水通道;制冷剂蒸汽从蒸发器15中流出,经压缩机21压缩后进入冷凝器23冷却,再通过节流阀24节流,最后进入蒸发器15蒸发形成制冷剂循环通道;锅炉补水进入冷凝器23后再进入低压加热器27形成锅炉补水加热通道。
本实施例中的节能的抽真空冷却方法的步骤如下。
(1)启动真空泵系统5进行抽气,不凝性混合气体不断排出凝汽器1,此时真空泵系统5温度升高,依靠热交换器9进行降温以便保持真空泵系统5的工作效率。
(2)压缩机21同步启动,蒸发器15中排出的冷冻水依次经过热交换器9、气液热交换器3,带走系统的热量,随后返回蒸发器15降温,不停地进行制冷循环,此时截止阀14开启,联动截止阀16和联动启闭阀19均处于关闭状态。
(3)当压缩机21启动时,制冷系统产生的热量需要通过冷凝器23排出,此部分热量用于加热锅炉补水,被加热后的锅炉补水进入低压加热器27。
(4)当压缩机21出现故障或需要维护时,亦或者采用冷却塔17供水能够满足冷却要求时,系统采用冷却塔供水方式进行冷却,此时截止阀14关闭,联动截止阀16和联动启闭阀19均处于开启状态。
此外,需要说明的是,本说明书中所描述的具体实施例,其零、部件的形状、所取名称等可以不同,本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化,均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种节能的抽真空冷却系统,包括凝汽器,其特征在于:还包括不凝气体管道、气液热交换器、低温不凝气体管道、真空泵系统、不凝气体排出管道、真空泵冷却出水管道、温度测量装置、热交换器、真空泵冷却回水管道、一次冷冻水管道、二次冷冻水管道、冷冻水回水管道、截止阀、蒸发器、联动截止阀、冷却塔、旁路降温水管道、联动启闭阀、低压制冷剂回流管道、压缩机、高压制冷剂管道、冷凝器、节流阀、低压制冷剂管道、锅炉补水管道和低压加热器,所述凝汽器的不凝气体出口通过不凝气体管道与气液热交换器的气体进口连接,所述气液热交换器的气体出口通过低温不凝气体管道与真空泵系统的进气口连接,所述真空泵系统的出气口与不凝气体排出管道连接,所述真空泵系统的冷却水出口通过真空泵冷却出水管道与热交换器的冷却水进口连接,所述真空泵冷却出水管道上安装温度测量装置,所述热交换器的冷却水出口通过真空泵冷却回水管道与真空泵系统的冷却水进口连接,所述蒸发器的冷冻水出口通过一次冷冻水管道与热交换器的冷冻水进口连接,所述热交换器的冷冻水出口通过二次冷冻水管道与气液热交换器的冷冻水进口连接,所述气液热交换器的冷冻水出口通过冷冻水回水管道与截止阀的进口连接,所述截止阀的出口与蒸发器的冷冻水进口连接;所述联动截止阀的进口旁接于冷冻水回水管道,所述联动截止阀的出口与冷却塔的进口连接,所述冷却塔的出口通过旁路降温水管道与联动启闭阀的进口连接,所述联动启闭阀的出口与热交换器的冷冻水进口连接;所述蒸发器的制冷剂出口通过低压制冷剂回流管道与压缩机的制冷剂进口连接,所述压缩机的制冷剂出口通过高压制冷剂管道与冷凝器的制冷剂进口连接,所述冷凝器的制冷剂出口与节流阀的进口连接,所述节流阀的出口通过低压制冷剂管道与蒸发器的制冷剂进口连接;所述锅炉补水管道与冷凝器的冷却水进口连接,所述冷凝器的冷却水出口与低压加热器的进口连接;所述截止阀、联动截止阀和联动启闭阀均为自动控制的阀门;所述压缩机为涡旋式压缩机。
2.一种节能的抽真空冷却方法,其特征在于:采用如权利要求1所述的抽真空冷却系统进行,所述抽真空冷却方法的步骤如下:
(1)启动真空泵系统进行抽气,不凝性混合气体不断排出凝汽器,此时真空泵系统的温度升高,依靠热交换器进行降温以便保持真空泵系统的工作效率;
(2)压缩机同步启动,蒸发器中排出的冷冻水依次经过热交换器和气液热交换器,带走系统的热量,随后返回蒸发器降温,不停地进行制冷循环,此时截止阀开启,联动截止阀和联动启闭阀均处于关闭状态;
(3)当压缩机启动时,制冷系统产生的热量需要通过冷凝器排出,此部分热量用于加热锅炉补水,被加热后的锅炉补水进入低压加热器;
(4)当压缩机出现故障或需要维护时,或者当采用冷却塔供水能够满足冷却要求时,系统采用冷却塔供水方式进行冷却,此时截止阀关闭,联动截止阀和联动启闭阀均处于开启状态。
3.根据权利要求2所述的节能的抽真空冷却方法,其特征在于:不凝性混合气体从凝汽器中抽出,经过气液热交换器冷却,再进入真空泵系统后排出形成不凝性气体排出通道;冷却水从真空泵系统中排出,流入热交换器后再返回真空泵系统形成真空泵冷却水循环通道;冷冻水从蒸发器中流出,依次经过热交换器和气液热交换器换热,随后通过截止阀返回蒸发器形成冷冻水循环通道;旁路冷却水从冷却塔流出,经过联动启闭阀进入热交换器和气液热交换器,随后通过联动截止阀返回冷却塔形成旁路冷却水通道;制冷剂蒸汽从蒸发器中流出,经压缩机压缩后进入冷凝器冷却,再通过节流阀节流,最后进入蒸发器蒸发形成制冷剂循环通道;锅炉补水进入冷凝器后再进入低压加热器形成锅炉补水加热通道。
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