CN110307681B - 一种动态冰蓄冷除冰系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种动态冰蓄冷除冰系统，包括依次设置的蓄冰槽、冰晶过滤器、第一阀门、循环泵和过冷器，所述循环泵和过冷器之间设有两条过冷器进口支路，一条过冷器进口支路上设有第二阀门和过滤网，另一条过冷器进口支路上依次设有第三阀门、拉伐管和第四阀门，所述过冷器的出口管路通过除冰球拦截器连接集球罐，所述除冰球拦截器内设有电动过滤网，所述冷却器的出口管路上设有第五阀门，所述集球罐内装有除冰球，所述集球罐的除冰球出口管路通过第六阀门与拉伐管连接。本发明采用除冰球在过冷器管路中循环流动的方式消除冰堵，该系统具有结构简单、运行可靠，该系统对蓄冷能耗无影响，除冰系统与蓄冰系统可以同时运行等优点。
Description
技术领域
本发明涉及动态冰蓄冷制冰浆技术领域，具体涉及一种消除动态冰蓄冷制冰浆过程中冰堵的除冰系统及方法。
背景技术
建筑暖通领域蓄冰技术应用较多，对电力负荷起到了削峰填谷的作用，动态冰蓄冷相比静态冰蓄冷具有设备简单、蓄冷能效高、释冷效率高并且负荷稳定等优点，因而成为蓄冷领域主要研究方向，但是普遍存在过冷器出口冰堵造成系统无法运行的问题。
目前国内外对于过冷水制冰浆蓄冷技术冰堵问题，主要采用电加热或者四项阀切换冷冻机的冷凝器和蒸发器，都是加热融冰方式解决冰堵问题，这种方式向冰蓄冷系统加热大量热量，造成蓄冷效率降低。
发明内容
本发明的目的在于解决过冷水动态冰蓄冷普遍存在的过冷器冰堵问题，提供一种动态冰蓄冷过冷器除冰系统及方法，彻底解决过冷器经常冰堵影响系统正常运行的问题。
本发明的目的是这样实现的：
一种动态冰蓄冷除冰系统，包括依次设置的蓄冰槽、冰晶过滤器、第一阀门、循环泵和过冷器，所述循环泵和过冷器之间设有两条过冷器进口支路，一条过冷器进口支路上设有第二阀门和过滤网，另一条过冷器进口支路上依次设有第三阀门、拉伐管和第四阀门，所述过冷器的出口管路通过除冰球拦截器连接集球罐，所述除冰球拦截器内设有电动过滤网，所述冷却器的出口管路上设有第五阀门，所述集球罐内装有除冰球，所述集球罐的除冰球出口管路通过第六阀门与拉伐管连接。
优选的，所述集球罐的顶部设有冷却水进口管路，所述集球罐的底部还设有冷却水出口管路，所述冷却水进口管路上设有冷却水进口阀门，所述冷却水出口管路设有冷却水出口过滤网和冷却水出口阀门。
优选的，所述集球罐内设有均流板，所述均流板位于集球罐上部内腔且位于侧面进口上方，均流板上均布有洒水孔。
优选的，所述除冰球为硬质球，所述除冰球表面为充满棱角的非光滑球面。
优选的，所述过冷器的进口端设有折流板，所述折流板上均布有通孔，所述通孔的孔径大于除冰球直径。
优选的，所述折流板由两块钢板焊接而成，所述两块钢板之间的夹角为钝角。
优选的，所述除冰球拦截器设有一个进口和两个出口，所述除冰球拦截器的进口与过冷器的出口连接，所述除冰球拦截器的第一出口与集球罐的侧面进口连接，所述除冰球拦截器的第二出口通入蓄水槽。
优选的，所述除冰球拦截器开启状态下，电动过滤网的两端分别朝向除冰球拦截器的进口和第一出口，除冰球拦截器的进口与第一出口连通，电动过滤网的两端分别朝向除冰球拦截器的进口和第二出口，所述电动过滤网关闭状态下，除冰球拦截器的进口与第二出口连通。
一种动态冰蓄冷除冰方法，采用上述系统，包括以下步骤：
正常蓄冰模式下，打开第一阀门和第二阀门，关闭第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门，关闭除冰球拦截器，蓄冰槽中冷水沿着第一阀门、循环水泵、第二阀门、过滤网进入过冷器中，经过冷后产生过冷水进入蓄冰槽；
除冰模式下，关闭第二阀门，打开第三阀门，第四阀门，第六阀门，水流经循环泵至拉伐管中，并于拉伐管中心产生负压，除冰球在拉伐管负压作用下进入拉伐管，并沿第四阀门进入过冷器的进口端折流板，在折流板的均匀分配下进入换热管中，并带走换热管中的结冰，开启除冰球拦截器和第五阀门，除冰球在电动过滤网作用下经第五阀门进入集球罐中。
优选的，打开冷却水进口阀门和冷却水出口阀门，冷却水进入集球罐加热除冰球。
本发明的有益效果是：
（1）解决了动态冰蓄冷运行过程中经常出现的冰堵问题，冰堵问题导致系统无法稳定运行，本发明提供一种动态冰蓄冷除冰系统，解决动态冰蓄冷冰堵问题；
（2）本发明克服了其他解决冰堵问题方式的缺点，例如加热、蒸发器冷凝器四项阀切换，从而避免能耗增加；
（3）本发明蓄冷过程和除冰过程同时开展，无需停机检修，运行效果好；
（4）本发明系统简单、设备投资少，同时采取冷冻机冷却水作为热源加热除冰球，利于冷冻机效率提升。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为折流板的截面图。
图3为折流板的主视图。
图4为电动过滤网的开启状态示意图。
图5为电动过滤网的关闭状态示意图。
图6为除冰球主视图。
图7为集球罐结构示意图。
其中：动态蓄冰过冷器1；除冰球拦截器2；电动过滤网2.1；第五阀门3；集球罐4；第六阀门5；拉伐管6；第四阀门7；第三阀门8；蓄冰槽9；冰晶过滤器10；第一阀门11；循环泵12；折流板13；过滤网14；第二阀门15；均流板16；冷却水进口阀门17；冷却水出口过滤网18；冷却水出口阀门19；除冰球出口管路20。
具体实施方式
参见图1-7，本发明涉及一种动态冰蓄冷除冰系统，包括依次设置的蓄冰槽9、冰晶过滤器10、第一阀门11、循环泵12和过冷器1，所述循环泵12和过冷器1之间设有两条过冷器进口支路，一条过冷器进口支路上设有第二阀门15和过滤网14，另一条过冷器进口支路上依次设有第三阀门8、拉伐管6和第四阀门7，所述过冷器1的出口管路通过除冰球拦截器2连接集球罐4，所述冷却器1的出口管路上设有第五阀门3，所述集球罐4内装有除冰球，所述集球罐4的除冰球出口管路20通过第六阀门5与拉伐管6连接。除冰系统开启后，循环泵12切换至除冰旁路，高速水流流经拉伐管6中心形成负压，抽吸集球罐4中的除冰球沿着管路进入过冷器1。
所述过冷器1的出口管路与集球罐4的侧面进口连接，所述除冰球出口管路20设置在集球罐4的底部。
所述集球罐4的顶部设有冷却水进口管路，所述集球罐4的底部还设有冷却水出口管路，所述冷却水进口管路上设有冷却水进口阀门17，所述冷却水出口管路设有冷却水出口过滤网18和冷却水出口阀门19。由于除冰球除冰后进入集球罐4时表面温度较低同时带有冰渣，为避免除冰球间结冰粘结在一起，冷冻机的凝汽器的冷却水通过冷却水进口管路进入集球罐中加热除冰球避免罐内结冰，同时冷却水被除冰球降温后增强了冷却水的冷却能力，增加系统的制冷能效。其中冷却水出口过滤网18设在冷却水出口管路与集球罐4连接处，防止除冰球从冷却水出口管路离开集球罐4。
所述集球罐4内设有均流板16，所述均流板16位于集球罐4上部内腔且位于侧面进口上方，均流板16上均布有洒水孔，使得冷却水均匀洒落至集球罐4内的除冰球上。所述均流板16为圆弧状钢板，并与集球罐4的管体四壁连接。
所述除冰球为硬质球，所述除冰球表面为充满棱角的非光滑球面。
所述过冷器1的进口端设有折流板13，所述折流板13上均布有通孔，所述通孔的孔径大于除冰球直径。所述折流板13由两块钢板焊接而成，所述两块钢板之间的夹角为钝角，带孔折流板使得除冰球均匀进入过冷器各个管路，避免形成死角从而导致部分管路结冰。除冰球随着水流进入过冷器管路，并与管壁进行摩擦与碰撞，尤其是结冰的管路有效流通面积收缩，除冰球对壁面结冰层进行碰撞击打后冰层脱落，尤其是对刚形成的冰层较为疏松及时运行除冰系统结冰难以附着在管壁。
为了增强除冰球的除冰效果，所述除冰球为硬质球（PVC、PE等塑料材质或陶瓷材质），硬质塑料球并非光滑的圆球，而是对表面进行处理因此充满菱角更具有冲击力。
所述除冰球拦截器2设有一个进口和两个出口，所述除冰球拦截器2的进口与过冷器1的出口连接，所述除冰球拦截器2的第一出口与集球罐4的侧面进口连接，所述除冰球拦截器2的第二出口通入蓄水槽。
所述除冰球拦截器2设有一个进口和两个出口，所述除冰球拦截器2内设有电动过滤网2.1，所述除冰球拦截器2的进口与过冷器1的出口连接，所述除冰球拦截器2的第一出口与集球罐4的侧面进口连接，所述除冰球拦截器2的第二出口通入蓄水槽。
所述除冰球拦截器2开启状态下，电动过滤网2.1的两端分别朝向除冰球拦截器的进口和第一出口，除冰球拦截器2的进口与第一出口连通，电动过滤网2.1的两端分别朝向除冰球拦截器的进口和第二出口，所述电动过滤网关闭状态下，除冰球拦截器2的进口与第二出口连通。
除冰系统启动后除冰球拦截器2处于开启状态，调节电动过滤网2.1角度，除冰球进入过冷器出口管路并被电动过滤网2.1拦截，除冰球拦截器2的进口与第一出口连通，除冰球顺着电动过滤网2.1的角度进入集球罐4。
所述除冰球拦截器2的进口与第二出口在同一垂直方向上，第一出口设置在水平方向上，当除冰球拦截器2处于关闭状态时，电动过滤网2.1垂直向下与水流方向一致；当除冰球拦截器2处于开启状态时，电动过滤网2.1呈45°倾角，电动过滤网2.1的下端朝向第一出口。
一种动态冰蓄冷除冰方法，依次按以下步骤操作：
正常蓄冰模式下，打开第一阀门11和第二阀门15，关闭第三阀门8、第四阀门7、第五阀门3和第六阀门5，关闭除冰球拦截器2，蓄冰槽9中冷水沿着第一阀门11、循环水泵12、第二阀门15、过滤网14进入过冷器1中，经过冷后产生过冷水进入蓄冰槽；
除冰模式下，集球罐4中储存有大量除冰球，关闭第二阀门15，打开第三阀门8，第四阀门7，第六阀门5，水流经循环泵12至拉伐管6中，并于拉伐管6中心产生负压，除冰球在拉伐管6负压作用下进入拉伐管6，并沿第四阀门7进入过冷器1的进口端折流板13，在折流板13的均匀分配下进入换热管中，并带走换热管中的结冰，开启除冰球拦截器2和第五阀门3，除冰球在电动过滤网2.1作用下经第五阀门3进入集球罐4中。打开冷却水进口阀门17和冷却水出口阀门19，冷却水进入集球罐4加热除冰球。
除冰模式根据需要连续开启或者间歇开启。在除冰模式下，冷却水进口阀门17和冷却水出口阀门19间歇开启防止除冰球间结冰。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种动态冰蓄冷除冰系统，包括依次设置的蓄冰槽（9）、冰晶过滤器（10）、第一阀门（11）、循环泵（12）和过冷器（1），其特征在于：所述循环泵（12）和过冷器（1）之间设有两条过冷器进口支路，一条过冷器进口支路上设有第二阀门（15）和过滤网（14），另一条过冷器进口支路上依次设有第三阀门（8）、拉伐管（6）和第四阀门（7），所述过冷器（1）的出口管路通过除冰球拦截器（2）连接集球罐（4），所述除冰球拦截器（2）内设有电动过滤网（2.1），所述过冷器（1）的出口管路上设有第五阀门（3），所述集球罐（4）内装有除冰球，所述集球罐（4）的除冰球出口管路（20）通过第六阀门（5）与拉伐管（6）连接。
2.根据权利要求1所述的一种动态冰蓄冷除冰系统，其特征在于：所述集球罐（4）的顶部设有冷却水进口管路，所述集球罐（4）的底部还设有冷却水出口管路，所述冷却水进口管路上设有冷却水进口阀门（17），所述冷却水出口管路设有冷却水出口过滤网（18）和冷却水出口阀门（19）。
3.根据权利要求1所述的一种动态冰蓄冷除冰系统，其特征在于：所述集球罐（4）内设有均流板（16），所述均流板（16）位于集球罐（4）上部内腔且位于侧面进口上方，均流板（16）上均布有洒水孔。
4.根据权利要求1所述的一种动态冰蓄冷除冰系统，其特征在于：所述除冰球为硬质球，所述除冰球表面为充满棱角的非光滑球面。
5.根据权利要求1所述的一种动态冰蓄冷除冰系统，其特征在于：所述过冷器（1）的进口端设有折流板（13），所述折流板（13）上均布有通孔，所述通孔的孔径大于除冰球直径。
6.根据权利要求5所述的一种动态冰蓄冷除冰系统，其特征在于：所述折流板（13）由两块钢板焊接而成，所述两块钢板之间的夹角为钝角。
7.根据权利要求1所述的一种动态冰蓄冷除冰系统，其特征在于：所述除冰球拦截器（2）设有一个进口和两个出口，所述除冰球拦截器（2）的进口与过冷器（1）的出口连接，所述除冰球拦截器（2）的第一出口与集球罐（4）的侧面进口连接，所述除冰球拦截器（2）的第二出口通入蓄水槽。
8.根据权利要求1所述的一种动态冰蓄冷除冰系统，其特征在于：所述除冰球拦截器（2）开启状态下，电动过滤网（2.1）的两端分别朝向除冰球拦截器的进口和第一出口，除冰球拦截器（2）的进口与第一出口连通，电动过滤网（2.1）的两端分别朝向除冰球拦截器的进口和第二出口，所述电动过滤网关闭状态下，除冰球拦截器（2）的进口与第二出口连通。
9.一种动态冰蓄冷除冰方法，其特征在于：采用权利要求1-8之一所述的系统，包括以下步骤：
正常蓄冰模式下，打开第一阀门（11）和第二阀门（15），关闭第三阀门（8）、第四阀门（7）、第五阀门（3）和第六阀门（5），关闭除冰球拦截器（2），蓄冰槽（9）中冷水沿着第一阀门（11）、循环泵（12）、第二阀门（15）、过滤网（14）进入过冷器（1）中，经过冷后产生过冷水进入蓄冰槽；
除冰模式下，关闭第二阀门（15），打开第三阀门（8），第四阀门（7），第六阀门（5），水流经循环泵（12）至拉伐管（6）中，并于拉伐管（6）中心产生负压，除冰球在拉伐管（6）负压作用下进入拉伐管（6），并沿第四阀门（7）进入过冷器（1）的进口端折流板（13），在折流板（13）的均匀分配下进入换热管中，并带走换热管中的结冰，开启除冰球拦截器（2）和第五阀门（3），除冰球在电动过滤网（2.1）作用下经第五阀门（3）进入集球罐（4）中。
10.根据权利要求9所述的一种动态冰蓄冷除冰方法，其特征在于：打开冷却水进口阀门（17）和冷却水出口阀门（19），冷却水进入集球罐（4）加热除冰球。
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