CN107560044B - 一种利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于空调制冷设备技术领域，尤其是涉及一种利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统，包括排烟管道，热电交换装置和蒸发冷却空调装置，所述排烟管道上连接有换热管道，所述换热管道的一端通过进水管与蒸发冷却空调装置连接，且进水管上连接有循环泵，所述换热管道的另一端通过出水管与热电交换装置的输入端连接，所述热电交换装置的输出端通过排水管与吸收式制冷机的热源输入端连接，所述热电交换装置的热水输出端与热水供应管道连接，所述热电交换装置的冷水输出端与蒸发冷却空调装置连接。优点在于：本发明不仅可实现蒸发冷却空调装置的“零能耗”，同时还有效促进了空调设备的散热。

Description

一种利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统

技术领域

本发明属于空调制冷设备技术领域，尤其是涉及一种利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统。

背景技术

余热是指受历史、技术、理念等因素的局限性，在已投运的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。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热等。根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%-67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。

目前，我国工业领域余热、废热利用空间巨大，具有较大的节能潜力，但因设备投资高、回收周期较长，热值低、难以提取等一系列因素无法较为广泛地加以利用。特别是利用工业余热、废热发电，主要以余热、废热带动汽轮机发电为主。而利用温差发电的热电技术，具有体积小、重量轻、系统简单、没有运动部件、无噪音、环保、温度适用范围广等特点，成为了未来发电的一个方向。蒸发冷却空调技术是利用干燥空气自然湿能，利用环境空气中的干球温度与露点温度差，通过水与空气之间的热湿交换来获取冷量的一种环保高效而且经济的冷却方式。现有的对工业余热、废热加以利用的方式几乎都是单纯的使用热电技术发电供给蒸发冷却空调设备，但对换热后热水的中余热的利用率普遍偏低，由于最后产生的热水温度不高，且在输送的过程中还会损耗一部分热量，因此难以满足民用的需求。此外，蒸发冷却空调设备内的循环冷却水采用常温水，在实际蒸发冷却的过程中对空调设备的散热效果并不明显，继而导致空调设备的运行负荷居高不下，加速了空调设备运行时电能的损耗。

为此，我们提出一种利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种即可实现“零能耗”，同时还可促进空调设备散热的利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统，包括排烟管道，热电交换装置和蒸发冷却空调装置，所述排烟管道上连接有换热管道，所述换热管道的一端通过进水管与蒸发冷却空调装置连接，且进水管上连接有循环泵，所述换热管道的另一端通过出水管与热电交换装置的输入端连接，所述热电交换装置的输出端通过排水管与吸收式制冷机的热源输入端连接，所述热电交换装置的热水输出端与热水供应管道连接，所述热电交换装置的冷水输出端与蒸发冷却空调装置连接。

在上述的利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统中，所述换热管道包括两端均与排烟管道连接的外管，所述外管竖直设置，所述外管内设有多根沿烟气流动方向设置的热交换管，所述热交换管的两端均连接有环形管，位于热交换管同侧的环形管通过连接管连通，位于最外侧的环形管通过连接杆与外管的内壁固定连接，所述进水管的一端贯穿至外管内并与位于热交换管下端的环形管连通，所述出水管的一端贯穿至外管内并与位于热交换管上端的环形管连通。

在上述的利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统中，所述热电交换装置包括外筒，所述外筒连接在补水管上，所述外筒的内部设有与出水管输出端连接的进水箱以及与排水管输入端连接的出水箱，所述进水箱与出水箱均为圆柱形，且二者之间连接有若干支管，所述支管上连接有热电交换管，所述热电交换管与热电储能箱连接。

在上述的利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统中，所述补水管上连接有流量控制阀，所述补水管的进水端与自来水连接。

在上述的利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统中，所述热电储能箱包括箱体，所述箱体内部设有蓄电池和逆变器，所述蓄电池的输入端与热电交换管电连接，所述蓄电池的输出端与逆变器电连接。

在上述的利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统中，所述热电交换管包括由多组半导体材料组成热电材料层，所述热电材料层的外侧套设有绝缘管套。

在上述的利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统中，所述热水供应管道上连接有净水器。

在上述的利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统中，所述蒸发冷却空调装置包括外壳，外壳的一端连接有进风管，且外壳的另一端连接有排风管，所述排风管内部设有排风机，所述排风机与逆变器电连接，所述外壳的内部设有喷淋管，所述喷淋管的一端与热电交换装置的冷水输出端连接，所述喷淋管的下端均布有喷淋头，所述喷淋管的下侧设有淋水填料，所述淋水填料的下侧设有集水槽，所述集水槽与进水管连通。

与现有的技术相比，本利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统的优点在于：本发明通过在排烟管道上连接换热管道，并在换热管道内设置多根热交换管，可更加充分的吸收排烟管道中烟气的热量；通过设置热电交换装置，可利用换热后的热水与自来水的温差来进行发电，继而为蒸发冷却空调装置提供电能，实现了蒸发冷过程中的“零能耗”；通过在热电交换装置与蒸发冷却空调装置之间连接吸收式制冷机，可对热水进入吸收式制冷机后可产生温度更高的水以及冷却水，吸收式制冷机产生的热水可供民用，冷却水输入蒸发冷却空调装置中，加速空调设备的冷却，降低了空调设备的运行负荷；此外，吸收式制冷机以自然存在的水或氨等为制冷剂，对环境和大气臭氧层无害；以热能为驱动能源，除了利用工业生产中锅炉蒸气、燃料产生的热能外，还可以利用余热、废热、太阳能等低品位热能，在同一机组中还可以实现制冷和制热（采暖）的双重目的，进而实现了余热的充分回收利用。

附图说明

图1是本发明提供的一种利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统的结构示意图；

图2是本发明提供的一种利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统中换热管道横向剖面图；

图3是本发明提供的一种利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统中热电交换装置的透视图。

图中，1排烟管道、2热电交换装置、3蒸发冷却空调装置、4换热管道、5进水管、6循环泵、7出水管、8吸收式制冷机、9热水供应管道、10外管、11热交换管、12环形管、13排水管、14进水箱、15出水箱、16支管、17热电交换管、18热电储能箱、19箱体、20蓄电池、21逆变器、22外壳、23进风管、24排风管、25喷淋管、26喷淋头、27淋水填料、28集水槽、29补水管、30流量控制阀、31净水器、排风机、33外筒、34连接杆、35连接管。

具体实施方式

以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

实施例

如图1-3所示，一种利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统，包括排烟管道1，热电交换装置2和蒸发冷却空调装置3，排烟管道1上连接有换热管道4，换热管道4的一端通过进水管5与蒸发冷却空调装置3连接，且进水管5上连接有循环泵6，换热管道4的另一端通过出水管7与热电交换装置2的输入端连接，热电交换装置2的输出端通过排水管13与吸收式制冷机8的热源输入端连接，热电交换装置2的热水输出端与热水供应管道9连接，值得一提的是，所述热水供应管道9上连接有净水器31，可过滤出水中的大部分杂质；热电交换装置2的冷水输出端与蒸发冷却空调装置3连接。

其中，换热管道4包括两端均与排烟管道1连接的外管10，外管10竖直设置，外管10内设有多根沿烟气流动方向设置的热交换管11，热交换管11的两端均连接有环形管12，位于热交换管11同侧的环形管12通过连接管35连通，位于最外侧的环形管12通过连接杆34与外管10的内壁固定连接，进水管5的一端贯穿至外管10内并与位于热交换管11下端的环形管12连通，出水管7的一端贯穿至外管10内并与位于热交换管11上端的环形管12连通。

具体的，热电交换装置2包括外筒33，外筒33连接在补水管29上，外筒33的内部设有与出水管7输出端连接的进水箱14以及与排水管13输入端连接的出水箱15，进水箱14与出水箱15均为圆柱形，且二者之间连接有若干支管16，支管16上连接有热电交换管17，热电交换管17与热电储能箱18连接。

进一步的，补水管29上连接有流量控制阀30，补水管29的进水端与自来水连接；具体实施的过程中，可在进水管5上安装水压测试仪，通过将水压测试仪的信号输出端与控制器信号输入端电连接，并将控制器信号输出端与流量控制阀30电连接，控制器检测到进水管5内的水压低于预设值时，控制器控制流量控制阀30增加补水管29的供水量，以保证系统内的水量平衡。

其中，热电储能箱18包括箱体19，箱体19内部设有蓄电池20和逆变器21，蓄电池20的输入端与热电交换管17电连接，蓄电池20的输出端与逆变器21电连接，可为蒸发冷却空调装置3中的用电设备供电。

具体的，热电交换管17包括由多组半导体材料组成热电材料层，热电材料层的外侧套设有绝缘管套，热电交换管17的内外形成温差，可实现热能员电能之间的转换，并通过蓄电池20来储存产生的电能。

其中，蒸发冷却空调装置3包括外壳22，外壳22的一端连接有进风管23，且外壳22的另一端连接有排风管24，排风管24内部设有排风机32，排风机32和循环泵6均与逆变器21电连接，以实现蒸发冷却空调装置3的“零能耗”，外壳22的内部设有喷淋管25，喷淋管25的一端与热电交换装置2的冷水输出端连接，喷淋管25的下端均布有喷淋头26，喷淋管25的下侧设有淋水填料27，淋水填料27的下侧设有集水槽28，集水槽28与进水管5连通。

本发明通过在排烟管道1上连接换热管道4，并在换热管道4内设置多根热交换管11，可更加充分的吸收排烟管道1中烟气的热量；通过设置热电交换装置2，可利用换热后的热水与自来水的温差来进行发电，继而为蒸发冷却空调装置3提供电能，以实现蒸发冷过程中的“零能耗”；通过在热电交换装置2与蒸发冷却空调装置3之间连接吸收式制冷机8，可对热水进入吸收式制冷机8后可产生温度更高的水以及冷却水，吸收式制冷机8产生的热水可供民用，冷却水输入蒸发冷却空调装置3中，加速空调设备的冷却。

尽管本文较多地使用了排烟管道1、热电交换装置2、蒸发冷却空调装置3、换热管道4、进水管5、循环泵6、出水管7、吸收式制冷机8、热水供应管道9、外管10、热交换管11、环形管12、排水管13、进水箱14、出水箱15、支管16、热电交换管17、热电储能箱18、箱体19、蓄电池20、逆变器21、外壳22、进风管23、排风管24、喷淋管25、喷淋头26、淋水填料27、集水槽28、补水管29、流量控制阀30、净水器31、排风机32和外筒33等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (1)

1.一种利用工业余热提供电能的蒸发冷却空调系统，包括排烟管道（1），热电交换装置（2）和蒸发冷却空调装置（3），其特征在于，所述排烟管道（1）上连接有换热管道（4），所述换热管道（4）的一端通过进水管（5）与蒸发冷却空调装置（3）连接，且进水管（5）上连接有循环泵（6），所述换热管道（4）的另一端通过出水管（7）与热电交换装置（2）的输入端连接，所述热电交换装置（2）的输出端通过排水管（13）与吸收式制冷机（8）的热源输入端连接，所述热电交换装置（2）通过吸收式制冷机（8）热水输出端与热水供应管道（9）连接，所述热电交换装置（2）通过吸收式制冷机（8）冷水输出端与蒸发冷却空调装置（3）连接；

通过设置热电交换装置（2），利用换热后的热水与自来水的温差来进行发电，继而为蒸发冷却空调装置（3）提供电能，以实现蒸发冷过程中的“零能耗”；通过在热电交换装置（2）与蒸发冷却空调装置（3）之间连接吸收式制冷机（8），可对热水进入吸收式制冷机（8）后可产生温度更高的水以及冷却水，吸收式制冷机（8）产生的热水可供民用，冷却水输入蒸发冷却空调装置（3）中，加速空调设备的冷却；

所述换热管道（4）包括两端均与排烟管道（1）连接的外管（10），所述外管（10）竖直设置，所述外管（10）内设有多根沿烟气流动方向设置的热交换管（11），所述热交换管（11）的两端均连接有环形管（12），位于热交换管（11）同侧的环形管（12）通过连接管（35）连通，位于最外侧的环形管（12）通过连接杆（34）与外管（10）的内壁固定连接，所述进水管（5）的一端贯穿至外管（10）内并与位于热交换管（11）下端的环形管（12）连通，所述出水管（7）的一端贯穿至外管（10）内并与位于热交换管（11）上端的环形管（12）连通；

所述热电交换装置（2）包括外筒（33），所述外筒（33）连接在补水管（29）上，所述外筒（33）的内 部设有与出水管（7）输出端连接的进水箱（14）以及与排水管（13）输入端连接的出水箱 （15），所述进水箱（14）与出水箱（15）均为圆柱形，且二者之间连接有若干支管（16），所述支管（16）上连接有热电交换管（17），所述热电交换管（17）与热电储能箱（18）连接；

所述补水管（29）上连接有流量控制阀（30），所述补水管（29）的进水端与自来水连接；

所述热电储能箱（18）包括箱体（19），所述箱体（19）内部设有蓄电池（20）和逆变器（21），所述蓄电池（20）的输入端与热电交换管（17）电连接，所述蓄电池（20）的输出端与逆变器（21）电连接；

所述热电交换管（17）包括由多组半导体材料组成热电材料层，所述热电材料层的外侧套设有绝缘管套；

所述热水供应管道（9）上连接有净水器（31）；

所述蒸发冷却空调装置（3）包括外壳（22），外壳（22）的一端连接有进风管（23），且外壳（22）的 另一端连接有排风管（24），所述排风管（24）内部设有排风机（32），所述排风机（32）与逆变器（21）电连接，所述外壳（22）的内部设有喷淋管（25），所述喷淋管（25）的一端与热电交换装置（2）的冷水输出端连接，所述喷淋管（25）的下端均布有喷淋头（26），所述喷淋管（25）的下侧设有淋水填料（27），所述淋水填料（27）的下侧设有集水槽（28），所述集水槽（28）与进水管（5）连通。

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