CN109297120B - 一种工业用冷水制冷系统及工作方法 - Google Patents

一种工业用冷水制冷系统及工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工业用冷水制冷系统及工作方法，系统包括冷水制冷循环回路、冷水循环回路和过滤循环回路，其中，所述冷水制冷循环回路包括：真空泵、蒸发塔、冷水贮存罐、冷水泵、生产冷却设备以及将上述设备依次连接的水管及第一阀门、第二阀门；所述冷水循环回路包括：冷水泵、生产冷却设备、冷水贮存罐以及将上述设备依次连接水管及阀门；所述过滤循环回路包括：冷水贮存罐、循环泵、过滤器以及将上述设备依次连接的水管及第三阀门。本发明采用水作为制冷剂和载冷剂，通过水在真空情况下直接蒸发，变为水蒸气带走热量，从而实现制冷的目的。

Description

一种工业用冷水制冷系统及工作方法
技术领域
本发明涉及一种工业用冷水制冷系统及工作方法。
背景技术
在工业生产中，尤其是化工生产中，需要使用大量7℃左右的冷水，用于生产中的冷却、冷凝、降温、保冷等用途。而为了获取7℃左右的冷水，通常需使用到冷水机组。在制冷行业中，冷水机组根据冷却方式的不同分为风冷式冷水机组和水冷式冷水机组两种，根据压缩机型式的不同又分为螺杆式冷水机组、涡旋式冷水机组以及活塞式冷水机组。以上形式虽然不同，但大多采用氟利昴或氨等作为制冷剂，通过压缩方法，使制冷剂在高压下变成液体，热量被循环水或风带走；然后通过节流的方法，压力下降，使制冷剂在蒸发器内蒸发成气体，蒸发时制冷剂所吸收的热量被载冷剂（水）带走，从而实现制冷的目的。
但以上冷水机组均有以下缺点：
1、制冷剂的压缩和蒸发，工作压力一般都在1.0MPA以上，危险性较大。在运行过程中，一旦超压，易引起压力容器爆炸等安全事故
2、部分制冷剂带有一定的刺激性，如氨等。对检修、施工的要求较高
3、另外大多制冷剂，如氟利昂、氨等，一旦泄漏，会对大气和周边环境产生污染
4、由于制冷剂在蒸发后，需再一步压缩、冷却，因此能耗大大提高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，以提供一种安全、环保、无污染、节能的制冷工艺和装置。采用的技术方案是改进现有的冷水机组制冷工艺，由现有的制冷剂压缩、制冷剂冷却、制冷剂蒸发、载冷剂（水）换热等工序，简化为制冷剂和载冷剂合二为一，采用水作为制冷剂和载冷剂；通过水在真空情况下直接蒸发，变为水蒸气带走热量，从而实现制冷的目的。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种工业用冷水制冷系统，包括冷水制冷循环回路、冷水循环回路和过滤循环回路，其中，
所述冷水制冷循环回路包括：蒸发塔、冷水贮存罐、冷水泵、生产冷却设备以及将上述设备依次连接的水管及第一阀门、第二阀门，其中，第一阀门设置在所述冷水贮存罐和冷水泵之间的水管上，第二阀门设置在蒸发塔和冷水贮存罐之间的水管上；
所述冷水循环回路包括：冷水泵、生产冷却设备、冷水贮存罐以及将上述设备依次连接水管及阀门；
所述过滤循环回路包括：冷水贮存罐、循环泵、过滤器以及将上述设备依次连接的水管及第三阀门，其中第三阀门设置在冷水贮存罐和循环泵之间的水管上；
所述蒸发塔的顶端设有真空表，真空表用于监控蒸发塔内的真空度；
所述冷水贮存罐内设置有温度计，所述温度计用于监测冷水贮存罐内冷水的温度，并将监测信号发送至控制器的信号输入端；
控制器的信号输出端与控制真空泵启停的电机的信号输入端连接；
所述冷水贮存罐的顶部与自来水进口管道相连；
一真空泵，用于使蒸发塔内形成真空环境。
所述真空泵包括往复式真空泵、螺杆式真空泵、罗茨真空泵、液环式真空泵中的一种或组合。
所述蒸发塔的出口处设有止回阀。
所述过滤器包括两个，两个过滤器相互并联后再整体串接在循环泵和冷水贮存罐之间的水管上。
所述冷水贮存罐外部具有保温层。
本发明还公开了一种所述的工业用冷水制冷系统的工作方法，
步骤一、启动真空泵，蒸发塔压力降至绝压40pa~4500pa之间，由于压力下降，在蒸发塔内形成真空环境，进入蒸发塔的部分水在蒸发塔内蒸发，水蒸汽经真空泵排出，排入大气，并带走热量，从而使水的温度下降，冷水通过自流进入冷水贮存罐；
步骤二、启动冷水泵，冷水贮存罐中的冷水被冷水泵传输到生产冷却设备中，用于对生产设备进行冷却，经过换热后的冷水温度上升，通过管道回到蒸发塔中，再次启动真空泵，使水的温度下降，冷水通过自流进入冷水贮存罐；当生产设备无需冷却或冷却负荷不大时，通过冷水循环回路将冷水回流至冷水贮存罐中；
步骤三、循环泵开启，通过过滤循环回路将冷水贮存罐内水中的固体杂质进行过滤，确保水质的稳定。
所述冷水循环回路中位于生产冷却设备与冷水贮存罐之间的水管上设有第四阀门，所述冷水制冷循环回路中位于生产冷却设备与蒸发塔之间的水管上设有第五阀门，如果生产冷却设备的换热负荷过大，则调小第四阀门的开度，调大进蒸发塔的第五阀门的开度；反之如果是用生产冷却设备的换热负荷过小，则调大第四阀门的开度，调小进蒸发塔的第五阀门的开度。
步骤二中，由于部分水经蒸发后变成水蒸汽，冷水贮存罐内的液位在逐步下降，通过自来水管线加入自来水，从而确保冷水贮罐的液位保持在一定液位。
根据真空表的变化情况，监控蒸发塔内的真空情况；根据温度计的变化情况，自动启停真空泵的电机，以达到节能的目的。
本发明一种工业用冷水制冷系统及其工作方法相对于现有工业用冷水制冷系统来说具有以下的优点：
第一、操作均在负压下进行，无压力容器的使用，安全性高。
第二、采用水做制冷剂，无毒无害，即使泄漏，对大气和周边环境无损害；同时排放的水蒸汽也对大气和周边环境无损害。
第三、通过水的消耗来达到质量与能量的转换，无需对制冷剂进行再压缩和冷却，从而节约了能耗
附图说明
图1为本发明工业用冷水制冷系统的结构示意图；
其中，1、真空泵；2、蒸发塔；3、冷水贮存罐；4、冷水泵；5、第一阀门；6、第二阀门；7、支管；8、循环泵；9、第三阀门；10、过滤器；11、真空表； 13、电机；14、止回阀；15、生产冷却设备；16、第四阀门；17、第五阀门。
具体实施方式
下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
如图1所示，一种工业用冷水制冷系统，包括冷水制冷循环回路、冷水循环回路和过滤循环回路，其中，
所述冷水制冷循环回路包括：蒸发塔2、冷水贮存罐3、冷水泵4以及将上述设备依次连接的水管及第一阀门5、第二阀门6，其中，第一阀门5设置在所述冷水贮存罐3和冷水泵4之间的水管上，第二阀门6设置在蒸发塔2和冷水贮存罐3之间的水管上；
一真空泵1，用于使蒸发塔2内形成真空环境。
所述冷水循环回路包括：冷水泵4、生产冷却设备15、冷水贮存罐3以及将上述设备依次连接水管及阀门；
所述过滤循环回路包括：冷水贮存罐3、循环泵8、过滤器10以及将上述设备依次连接的水管及第三阀门9，其中第三阀门9设置在冷水贮存罐3和循环泵8之间的水管上；
所述蒸发塔2的顶端设有真空表11，真空表11用于监控蒸发塔2内的真空度；
所述冷水贮存罐3内设置有温度计，所述温度计用于监测冷水贮存罐3内冷水的温度，并将监测信号发送至控制器的信号输入端；
控制器的信号输出端与控制真空泵启停的电机13的信号输入端连接；
所述冷水贮存罐3的顶部与自来水进口管道相连。
作为本发明技术方案的优选，所述真空泵包括往复式真空泵、螺杆式真空泵、罗茨真空泵、液环式真空泵中的一种或组合。
作为本发明技术方案的优选，所述蒸发塔的出口处设有止回阀。所述的止回阀，指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来防止介质倒流进入蒸发塔的阀门，也就是常规意义上的止回阀。在本发明中所说的介质就是指水蒸汽或空气。
本发明所说的蒸发塔是指有一定体积、有一定蒸发面积、能承受绝对压力在0pa~101325pa的容器，同时提供水蒸发、气液分离的保温容器。可以是钢制，也可以是其他材料。蒸发塔内可以装有填料，以增加蒸发面积。这里所说的填料，是指散堆或规整填料，也就是常规意义上填料。优选是规整填料。
作为本发明技术方案的优选，所述过滤器包括两个，两个过滤器相互并联后再整体串接在循环泵和冷水贮存罐之间的水管上。
本发明一种所述的工业用冷水制冷系统的工作方法，
步骤一、启动真空泵，蒸发塔压力降至绝压40pa~4500pa之间，由于压力下降，在蒸发塔内形成真空环境，进入蒸发塔的部分水在蒸发塔内蒸发，水蒸汽经真空泵排出，排入大气，并带走热量，从而使水的温度下降，冷水通过自流进入冷水贮存罐；
步骤二、启动冷水泵，冷水贮存罐中的冷水被冷水泵传输到生产冷却设备中，用于对生产设备进行冷却，经过换热后的冷水温度上升，通过管道回到蒸发塔中，再次启动真空泵，使水的温度下降，冷水通过自流进入冷水贮存罐；当生产设备无需冷却或冷却负荷不大时，通过冷水循环回路将冷水回流至冷水贮存罐中；
步骤三、循环泵开启，通过过滤循环回路将冷水贮存罐内水中的固体杂质进行过滤，确保水质的稳定。
所述冷水循环回路中位于生产冷却设备与冷水贮存罐之间的水管上设有第四阀门，所述冷水制冷循环回路中位于生产冷却设备与蒸发塔之间的水管上设有第五阀门，如果生产冷却设备的换热负荷过大，则调小第四阀门的开度，调大进蒸发塔的第五阀门的开度；反之如果是用生产冷却设备的换热负荷过小，则调大第四阀门的开度，调小进蒸发塔的第五阀门的开度。
步骤二中，由于部分水经蒸发后变成水蒸汽，冷水贮存罐内的液位在逐步下降，通过自来水管线加入自来水，从而确保冷水贮罐的液位保持在一定液位。
根据真空表的变化情况，监控蒸发塔内的真空情况；根据温度计的变化情况，自动启停真空泵的电机，以达到节能的目的。

Claims (9)

1.一种工业用冷水制冷系统，其特征在于，包括冷水制冷循环回路、冷水循环回路和过滤循环回路，其中，
所述冷水制冷循环回路包括：蒸发塔、冷水贮存罐、冷水泵、生产冷却设备以及将上述设备依次连接的水管及第一阀门、第二阀门，其中，第一阀门设置在所述冷水贮存罐和冷水泵之间的水管上，第二阀门设置在蒸发塔和冷水贮存罐之间的水管上；
所述冷水循环回路包括：冷水泵、生产冷却设备、冷水贮存罐以及将上述设备依次连接水管及阀门；
所述过滤循环回路包括：冷水贮存罐、循环泵、过滤器以及将上述设备依次连接的水管及第三阀门，其中第三阀门设置在冷水贮存罐和循环泵之间的水管上；
所述蒸发塔的顶端设有真空表，真空表用于监控蒸发塔内的真空度；
所述冷水贮存罐内设置有温度计，所述温度计用于监测冷水贮存罐内冷水的温度，并将监测信号发送至控制器的信号输入端；
控制器的信号输出端与控制真空泵启停的电机的信号输入端连接；
所述冷水贮存罐的顶部与自来水进口管道相连；
一真空泵，用于使蒸发塔内形成真空环境。
2.根据权利要求1所述的工业用冷水制冷系统，其特征在于，所述真空泵包括往复式真空泵、螺杆式真空泵、罗茨真空泵、液环式真空泵中的一种或组合。
3.根据权利要求1所述的工业用冷水制冷系统，其特征在于，所述蒸发塔的出口处设有止回阀。
4.根据权利要求1所述的工业用冷水制冷系统，其特征在于，所述过滤器包括两个，两个过滤器相互并联后再整体串接在循环泵和冷水贮存罐之间的水管上。
5.根据权利要求1所述的工业用冷水制冷系统，其特征在于，所述冷水贮存罐外部具有保温层。
6.一种基于权利要求1~5中任一所述的工业用冷水制冷系统的工作方法，其特征在于，
步骤一、启动真空泵，蒸发塔压力降至绝压40pa~4500pa之间，由于压力下降，在蒸发塔内形成真空环境，进入蒸发塔的部分水在蒸发塔内蒸发，水蒸汽经真空泵排出，排入大气，并带走热量，从而使水的温度下降，冷水通过自流进入冷水贮存罐；
步骤二、启动冷水泵，冷水贮存罐中的冷水被冷水泵传输到生产冷却设备中，用于对生产设备进行冷却，经过换热后的冷水温度上升，通过管道回到蒸发塔中，再次启动真空泵，使水的温度下降，冷水通过自流进入冷水贮存罐；当生产设备无需冷却或冷却负荷不大时，通过冷水循环回路将冷水回流至冷水贮存罐中；
步骤三、循环泵开启，通过过滤循环回路将冷水贮存罐内水中的固体杂质进行过滤，确保水质的稳定。
7.根据权利要求6所述的工业用冷水制冷系统的工作方法，其特征在于，所述冷水循环回路中位于生产冷却设备与冷水贮存罐之间的水管上设有第四阀门，所述冷水制冷循环回路中位于生产冷却设备与蒸发塔之间的水管上设有第五阀门，如果生产冷却设备的换热负荷过大，则调小第四阀门的开度，调大进蒸发塔的第五阀门的开度；反之如果是用生产冷却设备的换热负荷过小，则调大第四阀门的开度，调小进蒸发塔的第五阀门的开度。
8.根据权利要求6所述的工业用冷水制冷系统的工作方法，其特征在于，步骤二中，由于部分水经蒸发后变成水蒸汽，冷水贮存罐内的液位在逐步下降，通过自来水管线加入自来水，从而确保冷水贮罐的液位保持在一定液位。
9.根据权利要求6所述的工业用冷水制冷系统的工作方法，其特征在于，根据真空表的变化情况，监控蒸发塔内的真空情况；根据温度计的变化情况，自动启停真空泵的电机，以达到节能的目的。
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