CN111365875A - 一种药厂污水源机械式制冷冷阱系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种药厂污水源机械式制冷冷阱系统，涉及药厂冷阱分离技术领域，装置主要包括污水源制冷冷阱系统、夹套式融冰系统、余冷回收系统。其中所述污水源制冷冷阱系统中制冷剂工质环路与所述夹套式融冰系统中循环水环路分别构成闭式循环，所述余冷回收器中融冰冷水管路连接冷阱与药厂污水池，所述余冷回收系统冷凝气体管路连接冷阱与余冷回收器。污水源制冷冷阱系统采用流量较为稳定药厂污水作为冷凝器盘管侧换热介质，可提高系统运行稳定性及运行效率；制冷系统采用两级压缩，可满足不同气体不同捕集温度要求；所述夹套式融冰系统，回收高温冷凝器盘管侧热量用于冷阱除冰堵；所述余冷回收器，可有效回收被冷凝后气体及融冰化水冷量。

Description

一种药厂污水源机械式制冷冷阱系统
技术领域
本发明涉及药厂冷阱分离技术领域，具体为一种药厂污水源机械式制冷冷阱系统。
背景技术
目前国内冷阱多采用液氮直膨式和热电式制冷。液氮直膨式制冷，存在费用高、不易控制等一系列问题；热电式制冷相对简单，但也存在效率过低，高品位能源使用不充分等问题。此外，冷阱中分离气体时，空气中水汽与制冷剂工质进行换热后凝固为冰晶附着于换热盘管表面，增加换热热阻，不利于制冷循环正常运行。
药厂污水中污染物可大致分为水溶性物质和非水溶性物质两种。水溶性污染物主要来自于中药的提取和浓缩过程，碱水消洗的中和液，包括糖类、纤维素、蛋白质、淀粉，主要成分为有机醇和明胶；非水溶性物质主要来自于生产中的清洗用水，主要成分有泥沙，植物的根茎悬浮物和无机盐微粒。
本发明将药厂排放污水经初步处理后收集作为制冷系统冷凝侧换热介质，用于吸收制冷剂工质热量。同时回收冷阱中未被捕集的不凝性气体及融冰冷水中冷量，可有效提高机械式制冷系统能源利用率，且较为恒定的污水流量可保证机械式制冷系统稳定运行。
发明内容
为解决上述现有问题不足，本发明提供了一种基于药厂污水源作为换热介质用于机械式制冷高效冷阱系统。装置通过收集经初步处理的药厂排污水后用于吸收冷凝侧制冷剂工质热量。由于污水具有稳定性、可靠性、蓄热性、经济性等优点，其作为换热介质可有效提高机械式制冷系统热力学性能。污水温度流量均较为恒定，能保证机械式制冷系统稳定运行。装置中增加余冷回收器，能够回收部分冷量，有利于节约能源。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种药厂污水源机械式制冷冷阱系统，包括污水源制冷冷阱系统、夹套式融冰系统、余冷回收系统。
所述污水源制冷冷阱系统可从药厂污水中获取冷量，满足气体分离需求。此时制冷循环开启，进入冷阱中气体于蒸发器盘管夹套管表面冷凝液化，通过利用不同气体组分沸点差异，可逐步分离目标气体。污水经污水处理器初步处理后进入药厂污水池对制冷循环中冷凝器盘管进行冷凝，吸收热量后与夹套融冰系统中换热盘管进行换热，进一步提高冷凝效果。
所述夹套式融冰系统可提供冷阱中蒸发器盘管夹套管融冰及凝结成液态气体热脱附所需热量，夹套式融冰系统中换热盘管于药厂污水池中与污水及冷凝器盘管进行换热。夹套式融冰系统中工质为纯净水，构成闭式循环，水吸收热量后升温流经夹套管，附着在夹套管表面冰吸热后融化，消除冰堵对系统正常工作造成影响。
所述余冷回收系统可回收融冰冷水中冷量，提高制冷循环系统中制冷剂工质过冷度，融冰冷水与制冷剂工质在余冷回收器中换热后进入到药厂污水池，再与污水混合，可降低污水温度，提高冷凝效果。当分离出气体无温度要求时，可回收冷阱中排放气体冷量，冷阱出口温度较低气体与制冷剂工质在余冷回收器中换热，提高制冷剂工质过冷度，增强制冷系统性能。当分离出气体有温度要求时，则可开启第四截止阀，直接将不凝性气体排出。
优先的，当冷阱中通过气体所需冷凝温度较高时，第一截止阀关闭，第二截止阀开启，制冷循环为单级压缩制冷。
优先的，当冷阱中通过气体所需冷凝温度较低时，第一截止阀开启，第二截止阀关闭，制冷循环为两级压缩制冷。
所述污水源制冷冷阱系统包括冷阱、蒸发器盘管、低级制冷压缩机、第一截止阀、第二截止阀、高级制冷压缩机、药厂污水池、冷凝器盘管、电子膨胀阀、余冷回收器。
所述夹套式融冰系统包括冷阱、药厂污水池、换热盘管、余冷回收器、融冰热水泵、夹套管。
所述余冷回收系统包括冷阱、药厂污水池、余冷回收器、融冰冷水泵、气体扩散器、第三截止阀、第四截止阀。
本发明具有以下优势特点：
1） 本发明采用药厂污水源作为换热介质用于机械式制冷系统冷凝器盘管，回收了污水中冷量，满足气体分离需求，制冷循环系统采用电子膨胀阀，满足负荷动态变化。
2） 本发明通过改进冷阱，可回收进入冷阱中的不凝性气体冷量与融冰冷水冷量，增加制冷循环制冷剂工质过冷度。夹套式融冰系统为闭式循环，可靠性高，能消除冷阱中蒸发器盘管夹套管水汽凝结造成的冰堵现象。
本发明采用一种高效机械式制冷系统，即通过多级压缩形式实现不同等级的低温环境满足不同气体捕集温度，节约能源，经济合理，可有效地提高冷阱能源利用效率。
附图说明
图1为本发明原理结构示意图。
图2为本发明夹套管剖面图。
图3为本发明夹套管俯视图。
图中：1—冷阱，2—蒸发器盘管，3—低级制冷压缩机，4—第一截止阀，5—第二截止阀，6—高级制冷压缩机，7—药厂污水池，8—冷凝器盘管，9—换热盘管，10—电子膨胀阀，11—余冷回收器，12—融冰热水泵，13—融冰冷水泵，14—气体扩散器，15—污水处理器，16—第三截止阀，17—第四截止阀，18—夹套管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步解释说明，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请做出一些非本质的改进和调整。
请参照附图所示，一种药厂污水源机械式制冷冷阱系统，其中包括污水源制冷冷阱系统、夹套式融冰系统、余冷回收系统。
首先对气体进行分离处理，当冷阱1中待捕集气体所需冷凝温度较高时，所述污水源制冷冷阱系统开启冷阱1、蒸发器盘管2、低级制冷压缩机3、第二截止阀5、药厂污水池7、冷凝器盘管8、电子膨胀阀10、余冷回收器11。第一截止阀4与高级制冷压缩机6关闭。制冷剂工质流向为冷阱1→蒸发器盘管2→低级制冷压缩机3→第二截止阀5→冷凝器盘管8→电子膨胀阀10→余冷回收器11。液态制冷剂工质在冷阱1中与待分离气体进行热量交换，使之凝结为液态后吸附于蒸发器盘管2夹套管18外表面，制冷剂工质再进入低级压制冷机3中被压缩，而后进入药厂污水池7中冷凝器盘管8被污水冷凝，被冷凝后制冷剂工质再通过电子膨胀阀10节流降压，完成制冷循环过程。
当冷阱1中待捕集气体所需冷凝温度较低时，所述污水源制冷冷阱系统开启冷阱1、蒸发器盘管2、低级制冷压缩机3、第一截止阀4、高级制冷压缩机6、药厂污水池7、冷凝器盘管8、电子膨胀阀10、余冷回收器11，第二截止阀5关闭。制冷剂工质流向为冷阱1→蒸发器盘管2→低级制冷压缩机3→第一截止阀4→高级制冷压缩机6→冷凝器盘管8→电子膨胀阀10→余冷回收器11。液态制冷剂工质在冷阱1中与待分离气体进行热量交换，使之凝结为液态后吸附于蒸发器盘管2夹套管18外表面，制冷剂工质首先进入低级压缩制冷机3中进行一级压缩，再进入高级制冷压缩机6中进行二级压缩，而后进入药厂污水池7中冷凝器盘管8被污水冷凝，被冷凝后制冷剂工质再通过电子膨胀阀10节流降压，完成制冷循环过程。
其次对冷阱1中蒸发器盘管2夹套管18进行融冰处理时，所述夹套式融冰系统开启冷阱1、药厂污水池7、换热盘管9、余冷回收器11、融冰热水泵12、夹套管18。循环水工质流向为换热盘管9→融冰热水泵12→夹套管18→换热盘管9。循环水工质在换热盘管9中与污水及冷凝器盘管8进行换热，吸热后水温上升进入夹套管18释放热量给夹套管18外壁附着冰，使冰融化。
此外，对冷阱1中分离出的低温气体以及融冰冷水进行冷量回收时，所述余冷回收系统开启冷阱1、余冷回收器11、融冰冷水泵13、气体扩散器14、第三截止阀16、第四截止阀17。回收低温气体冷量时，气体流向为气体扩散器14→冷阱1→第三截止阀16→余冷回收器11。气体扩散器14可使待分离气体均匀分布在冷阱1内，经冷凝后待分离气体中的不凝性部分由出气口排出，再由气体管路进入到余冷回收器11中与制冷剂工质进行热交换。融冰冷水流向为冷阱1→余冷回收器11→融冰冷水泵13→药厂污水池7。所述夹套式融冰系统将冰融化后流入余冷回收器11与制冷剂工质进行热交换。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种药厂污水源机械式制冷冷阱系统，其特征在于：包括污水源制冷冷阱系统、夹套式融冰系统、余冷回收系统；所述污水源制冷冷阱系统包括冷阱（1）、蒸发器盘管（2）、低级制冷压缩机（3）、第一截止阀（4）、第二截止阀（5）、高级制冷压缩机（6）、药厂污水池（7）、冷凝器盘管（8）、电子膨胀阀（10）、余冷回收器（11），串联形成闭环系统；所述夹套式融冰系统包括冷阱（1）、药厂污水池（7）、换热盘管（9）、余冷回收器（11）、融冰热水泵（12）、夹套管（18），串联组成闭环系统；所述余冷回收系统包括冷阱（1）、药厂污水池（7）、余冷回收器（11）、融冰冷水泵（13）、气体扩散器（14）、第三截止阀（16）、第四截止阀（17）。
2.根据权利要求1所述的一种药厂污水源机械式制冷冷阱系统，其特征在于所述污水源制冷冷阱系统冷凝器盘管（8）在药厂污水池（7）中与药厂污水以及夹套式融冰系统换热盘管（9）进行换热；所述污水源制冷冷阱系统制冷剂工质在余冷回收器（11）中同余冷回收系统低温冷凝气体和融冰冷水进行换热。
3.根据权利要求2所述的一种药厂污水源机械式制冷冷阱系统，其特征在于：所述冷阱（1）分离气体时，待分离气体可通过气体扩散器（14）均匀分布于冷阱（1）中，冷阱（1）内蒸发器盘管（2）中的制冷剂工质蒸发吸热，导致冷阱（1）内温度降低，待分离气体各组分由于沸点差异发生凝结从而分离，气体中不凝性气体从出气口排出，若对不凝性气体温度没有要求，则开启第三截止阀（16），使不凝性气体与经膨胀阀节流降压后制冷剂工质在余冷回收器（11）进行热交换；若不凝性气体对温度有要求，则开启第四截止阀（17），直接排出不凝性气体。
4.根据权利要求2所述的一种药厂污水源机械式制冷冷阱系统，其特征在于：被冷阱（1）捕集的低沸点物质附着在蒸发器盘管（2）的夹套管（18）外表面，与进入夹套管（18）中来自所述夹套式融冰系统的循环水进行换热，低沸点物质吸热后升华由冷阱1出气口排出；同时，夹套管（18）外表面所附着冰吸收融冰系统循环水热量后，融化流入余冷回收器（11）与制冷剂工质进行热交换，再流入药厂污水池（7）。
5.根据权利要求2所述的一种药厂污水源机械式制冷冷阱系统，其特征在于：所述药厂污水池（7）的入口处设有污水处理器（15），可对污水进行初步净化处理。
6.根据权利要求3所述的一种药厂污水源机械式制冷冷阱系统，其特征在于：所述冷阱（1）的进口处设有气体扩散器（14）。
7.根据权利要求1所述的一种药厂污水源机械式制冷冷阱系统，其特征在于：制冷剂工质从冷阱（1）带走热量之后，进入到低级制冷压缩机（3），若待分离气体需要更低的凝结温度，则开启第一截止阀(4),制冷剂工质再进入到高级制冷压缩机（6）进行两级压缩；若待分离气体对冷阱（1）温度要求不高，则开启第二截止阀（5），制冷剂工质进行单级压缩后进入冷凝器盘管（8）。
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