CN113847661B - 一种用于卷烟厂醇化库的空调的节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于卷烟厂醇化库的空调的节能系统，包括工艺空调系统、水循环系统，工艺空调系统设有表冷器、预热换热器、再热换热器、加湿器、送风机；水循环系统包括与表冷器连通的第一水循环系统、与预热换热器连通的第二水循环系统，第一水循环系统远离表冷器的一端与再热换热器连通，第一水循环系统与第二水循环系统连通，第一水循环系统内设有热泵。本发明提供的用于卷烟厂醇化库的空调的节能系统，水循环系统对冷却水经过多级处理后，将热量回收并通过预热换热器、再热换热器对冷空气进行加热处理，使用热泵对冷却水加热并使用热水箱保存；实现了冷却水中热能的高效利用，达到了减少能量消耗，提高经济性的目的。

Description

一种用于卷烟厂醇化库的空调的节能系统

技术领域

本发明涉及空调节能领域，特别涉及一种用于卷烟厂醇化库的空调的节能系统。

背景技术

在卷烟工厂生产过程中，特别是醇化库内的工作工艺过程，为保证烟草的生产质量以及设备的安全运行，需要利用工艺空调来控制生产环境的温度和湿度均长期稳定的位于设定范围内，现有的工艺空调主要采用温湿度耦合处理的冷却除湿方法，因此导致后续再热过程中需要大量的热湿补偿，再热所需热量大，进而导致整体空调系统的能耗较高；因此，如何降低能耗是工艺空调研究的一个重要方向。

现有的可降低工艺空调能耗的公告号为CN 202126041U的中国专利公开的一种用于烟叶仓库的空调系统，包括表冷器和热泵机组、除湿器、再生器、冷却塔、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第一水泵、第二水泵、第一溶液泵和第二溶液泵，所述除湿器和表冷器依次设于烟叶仓库送风管道并新风和回风依次经除湿器、表冷器后送入烟叶仓库，所述第二换热器第一换热侧输出端连接所述除湿器输入端，所述第二换热器第一换热侧输入端连接所述第二溶液泵输出端，所述第二换热器第二换热侧输入端分别连接所述第一溶液泵输出端和第一换热器第一换热侧输入端，所述第一溶液泵输入端连接所述除湿器输出端，所述第一换热器第一换热侧输出端连接所述除湿器输入端，所述第二换热器第二换热侧输出端连接所述再生器输入端，所述再生器输出端串接所述第二溶液泵后连接所述第三换热器第一换热侧输入端，所述第三换热器第一换热侧输出端连接再生器输入端，所述表冷器输出端和第一换热器第二换热侧输出端串接所述第一水泵后连接所述热泵机组冷水输入端，所述热泵机组冷水输出端分别连接所述第一换热器第二换热侧输入端和表冷器输入端，所述热泵机组热水输入端分别连接所述第三换热器第二换热侧输出端和第四换热器第一换热侧输出端，所述热泵机组热水输出端分别连接所述第三换热器第二换热侧输入端和第四换热器第一换热侧输入端，所述第四换热器第二换热侧输出端连接所述冷却塔输入端，所述第四换热器第二换热侧输入端串接所述第二水泵后连接所述冷却塔输出端。

上述专利申请提供的用于烟叶仓库的空调系统虽然能在一定程度上降低工艺空调的能耗，但是空调在工作过程中，产生的带有大量的中温冷却水中的低品位热能却依旧无法被有效利用，导致了能量的大量浪费。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于卷烟厂醇化库的空调的节能系统，可有效利用中温冷却水中的低品位热能，进而有效减少能源的浪费。

一种用于卷烟厂醇化库的空调的节能系统，包括工艺空调系统、水循环系统，

所述工艺空调系统沿着空气运动的方向、从上游到下游依次设有用于降低空气温度的表冷器、用于升高空气温度的预热换热器和再热换热器、用于提高空气湿度的加湿器、用于将空气送入醇化库的送风机；

所述水循环系统包括与表冷器连通的第一水循环系统、与预热换热器连通的第二水循环系统，所述第一水循环系统远离表冷器的一端与再热换热器连通，所述第一水循环系统与第二水循环系统连通，所述第一水循环系统内设有用于加热水的热泵。

具体的，低温的冷冻水在表冷器内流动，空气在表冷器外侧流动与表冷器换热，空气温度降低，而后空气运动至预热换热器，预热换热器中流动有中温冷却水，中温冷却水对冷空气进行预热，预热后的空气运动至再热换热器，再热换热器中流动有高温冷却水，高温冷却水将预热后的空气换热至合适的温度后，换热好的空气运动至加湿器，加湿器将空气加湿后由送风机送入醇化库。

在表冷器外侧与空气进行换热后，低温冷冻水温度会升高为中温冷却水，中温冷却水流入第一水循环系统后，一部分通过第二水循环系统流入预热换热器，另一部分通过热泵加热后流入再热换热器。

优选的，所述第一水循环系统包括用于将部分中温冷却水冷却为低温冷冻水的冷水机组、用于将中温冷却水加热为高温冷却水的热泵，所述冷水机组上设置的第一入口、第二入口、第一出口、第二出口，所述热泵上设有第三入口，第三出口、第四入口、第四出口；

所述第一入口与表冷器的出水口连通，所述第一出口与表冷器的入水口连通，所述第二入口与第三出口连通、第二出口与第三入口连通，所述第四入口、第四出口分别与再热换热器的出口、入口连通。

具体的，中温冷却水从表冷器的出水口经第一入口流入冷水机组，冷水机组将部分中温冷却水处理成低温冷冻水，低温冷冻水经第一出口回流至表冷器，进行下一次空气冷却处理过程；剩余的中温冷却水中大部分从第二出口流出经第三入口流入热泵，热泵消耗少量电能将中温冷却水加热成高温冷却水，少量高温冷却水从第三出口流出后经第二入口流入冷水机组以备使用，大量的高温冷却水从第四出口流出后流入再热换热器；剩余的中温冷却水中的少部分直接流入预热换热器。

第一水循环系统通过热泵将大量的中温冷却水进行加热成为高温冷却水，即低品位热能被提质成为高品位热能。

优选的，所述第一出口与表冷器的入水口之间设有冷冻水泵，所述冷冻水泵用于将冷水机组中的低温冷冻水压入表冷器；所述第二出口与第三入口之间设有水泵，所述水泵用于将冷水机组中的中温冷却水压入热泵。

具体的，为保证低温冷冻水、中温冷却水分别流入表冷器、热泵，设有冷冻水泵和水泵的结构是合理的。

优选的，所述第二水循环系统包括冷水机组、预热换热器、冷却塔；所述第二出口与第三入口、预热换热器的入口之间通过三通阀相互连通，所述预热换热器的出口通过冷却塔与第二入口连通。

具体的，少量的中温冷却水从第二出口流出后流入预热换热器，第二出口、第三入口与预热换热器的入口之间通过三通阀连通，预热换热器的入口与三通阀之间设有第一截止阀，第一截止阀用于控制所在管道的开闭，进而控制流入预热换热器的中温冷却水数量。

预热级换热器内的中温冷却水对冷空气进行预热处理后中温冷却水会降温，降温后的中温冷却水从预热换热器的出口流出后流入冷却塔，在冷却塔中冷却为常温冷却水后沿着冷却塔出口回流至冷水机组。

第二级冷却水循环系统将少部分的中温冷却水直接作为热源对冷空气进行预热处理，中温冷却水中的低品位热能被利用，提升了能量的利用率。

优选的，所述热泵与再热换热器通过热水箱连通；所述热水箱用于储存高温冷却水。

具体的，经热泵加热后大量的高温冷却水无法同时流入再热换热器，因此需设置热水箱用于储存高温冷却水，所述热水箱与再热换热器的入口之间设有第三截止阀，用于控制管路的开闭和控制管内高温冷却水流量。

优选的，所述热水箱为夹层式热水箱，包括内箱、外箱，所述内箱和外箱之间设有保温层和水夹层，所述保温层靠近外箱设置，所述水夹层内设置有支撑结构；所述热水箱包括内箱、外箱，所述内箱与外箱之间设有水夹层以及保温层，所述保温层靠近外箱设置，所述外箱壳上设有上与第二入口、第二出口连通的第五出口、第五入口，所述第五入口、第五出口与保温层和水夹层连通。

具体的，储存在热水箱中的高温冷却水温度较高，与周围空气环境之间的温差较大、换热量也较大，若不做保温措施，会导致高温冷却水的热量损失较多。因此采用夹层式热水箱，将高温冷却水储存在内箱，且在内箱和外箱之间设置水夹层和保温层，尽可能的保存热水箱中高温冷却水的热能品位。

水夹层内设有支撑结构可有效防止内箱与外箱相互碰撞，同时，水夹层中注入温度合适的水，水的比热容大，具有良好的保温作用，同时为进一步防止热量损失，还设有保温层，对水箱整体进行保温，尽可能保存热水箱中高温冷却水的热能。

所述第五出口、第五入口与保温层以及水夹层连通，部分冷却水从第二出口流出后流入水夹层和保温层中对热水箱中的高温水进行保温。第二出口与第五入口之间设置有第二截止阀，用于控制管路的开闭和控制管内冷却水流量。使用后的中温冷却水将由第五出口流出后经第二入口流回冷水机组。

中温冷却水作为工质充注入热水箱的水夹层之间对高温水进行保温，降低了高温冷却水的温度衰减率，能够长时间保证高温冷却水中的热量处于高品位，提升了冷却水中的能量使用率，降低了使用成本。

优选的，所述冷却塔上设有与预热换热器连通的第六入口、与第二出口连通的第七入口。

具体的，极少数无法及时流入预热换热器的中温冷却水经第七入口流入冷却塔中直接进行冷却，而后与其他支路的冷却水汇流并沿着冷却塔回水管回到冷水机组。

优选的，所述冷却塔上方设有用于加速冷却的电动风扇。

具体的，当冷却塔中待冷却的水量较多时，电动风扇能有效加快冷却速度。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

(1)水循环系统对冷却水经过多级有效处理后，将热量充分回收并通过预热换热器、再热换热器对冷空气进行加热处理，在对冷却水进行升温和保存的过程中使用热泵对冷却水加热、同时使用夹层式水箱进行保存。通过多种技术手段和方法实现了冷却水中热能的高效利用，达到了减少能量消耗，提高经济性的目的。

附图说明

图1为本发明提供的用于卷烟厂醇化库的空调的节能系统的示意图；

图2为第一水循环系统与表冷器的连接示意图；

图3为第二水循环系统的示意图；

图4为冷水机组与热水箱的连接示意图；

图5为冷水机组与冷却塔的连接示意图；

图6为热泵与热水箱的连接示意图；

图7为热水箱与再热换热器的连接示意图；

图8为热水箱的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

针对目前用于卷烟厂醇化库的工艺空调存在能耗指标高、耗能严重和低品位能量浪费严重的问题，通过对恒温恒湿工艺空调系统能量流分布分析，冷水机组产生的冷却水中含有大量35℃左右的低品位热能，这部分热能通常会通过冷却塔耗散至室外环境中，没有得到很好的利用，造成能源的浪费且冷却塔及其附属部件在运行过程中还将产生额外的能耗。

同时，空气处理机组中对空气进行处理的再热过程需要大量的热量，而使用的电加热器虽然能够获得足够的热量，但投入与产出比例失调、热量浪费多且经济性较差；另外，由于冷却水的温度相对较低，若直接将冷却水与待处理的空气进行换热，会导致该过程换热温差过小，换热过程缓慢、换热效果差。即使能够实现有效换热，那么换热器的实际使用面积需求过大，导致与系统尺寸不匹配，无法应用于实际系统。因此，需要对冷却水中的热能进行“提质”处理，提高低品位热能的温度，实现对能量品质的提升，使得该部分余热回收利用成为可能。

据此，考虑将冷却水中的低品位热能经过处理或直接应用于不同循环系统，利用制冷机组对冷却水进行多级有效利用，以实现冷却水中热能的进行进一步利用，通过优化热量利用方式提升能量有效利用率。

如图1-8所示，用于卷烟厂醇化库的空调的节能系统，包括工艺空调系统100、水循环系统，

所述工艺空调系统100沿着空气运动的方向、从上游到下游依次设有用于降低空气温度的表冷器110、用于升高空气温度的预热换热器120和再热换热器130、用于提高空气湿度的加湿器140、用于将空气送入醇化库的送风机150；

所述水循环系统包括与表冷器110连通的第一水循环系统、与预热换热器120连通的第二水循环系统，所述第一水循环系统远离表冷器110的一端与再热换热器130连通，所述第一水循环系统与第二水循环系统连通，所述第一水循环系统内设有用于加热水的热泵220。

低温的冷冻水在表冷器110内流动，空气在表冷器110外侧流动与表冷器110换热，空气温度降低，而后空气运动至预热换热器120，预热换热器120中流动有中温冷却水，中温冷却水对冷空气进行预热，预热后的空气运动至再热换热器130，再热换热器130中流动有高温冷却水，高温冷却水将预热后的空气换热至合适的温度后，换热好的空气运动至加湿器140，加湿器140将空气加湿后由送风机150送入醇化库。

在表冷器110外侧与空气进行换热后，低温冷冻水温度会升高为中温冷却水，中温冷却水流入第一水循环系统后，一部分通过第二水循环系统流入预热换热器120，另一部分通过热泵220加热后流入再热换热器130。

所述第一水循环系统包括用于将部分中温冷却水冷却为低温冷冻水的冷水机组210、用于将中温冷却水加热为高温冷却水的热泵220，所述冷水机组210上设置的第一入口211、第二入口213、第一出口212、第二出口214，所述热泵220上设有第三入口221，第三出口222、第四入口223、第四出口224；

所述第一入口211与表冷器110的出水口112连通，所述第一出口212与表冷器110的入水口111连通，所述第二入口213与第三出口222连通、第二出口214与第三入口221连通，所述第四入口223、第四出口224分别与再热换热器130的出口、入口连通。

中温冷却水从表冷器110的出水口112经第一入口211流入冷水机组210，冷水机组210将部分中温冷却水处理成低温冷冻水，低温冷冻水经第一出口212回流至表冷器110，进行下一次空气冷却处理过程；剩余的中温冷却水中大部分从第二出口214流出经第三入口221流入热泵220，热泵220消耗少量电能将中温冷却水加热成高温冷却水，少量的高温冷却水从第三出口222流出后经第二入口213流入冷水机组210以备使用，大量的高温冷却水从第四出口224流出后流入再热换热器130；剩余的中温冷却水中的少部分直接流入预热换热器120。

第一水循环系统通过热泵220将大量的中温冷却水进行加热成为热高温冷却水，即低品位热能被提质成为高品位热能。

所述第一出口212与表冷器110的入水口111之间设有冷冻水泵410，所述冷冻水泵410用于将冷水机组210中的低温冷冻水压入表冷器110；所述第二出口214与第三入口221之间设有水泵420，所述水泵420用于将冷水机组210中的中温冷却水压入热泵220。

为保证低温冷冻水、中温冷却水分别流入表冷器110、热泵220，设有冷冻水泵410和水泵420的结构是合理的。

所述第二水循环系统包括冷水机组210、预热换热器120、冷却塔310；所述第二出口214与第三入口221、预热换热器120的入口之间通过三通阀相互连通，所述预热换热器120的出口通过冷却塔310与第二入口213连通。

少量的中温冷却水从第二出口214流出后流入预热换热器120，第二出口214、第三入口221与预热换热器120的入口之间通过三通阀连通，预热换热器120的入口与三通阀之间设有第一截止阀710，第一截止阀710用于控制所在管道的开闭，进而控制流入预热换热器120的中温冷却水数量。预热换热器120内的中温冷却水对冷空气进行预热处理后中温冷却水会降温，降温后的中温冷却水从预热换热器120的出口流出后流入冷却塔310，在冷却塔310中冷却为常温冷却水后沿着冷却塔310出口回流至冷水机组210。

第二水循环系统将少部分的中温冷却水直接作为热源对冷空气进行预热处理，中温冷却水中的低品位热能被利用，提升了能量的利用率。

所述热泵220与再热换热器130通过热水箱600连通；所述热水箱600用于储存高温冷却水。

经热泵220加热后大量的高温冷却水无法同时流入再热换热器130，因此需设置热水箱600用于储存高温冷却水，所述热水箱600与再热换热器130的入口之间设有第三截止阀730，用于控制管路的开闭和控制管内高温冷却水流量。

所述热水箱600为夹层式热水箱，包括内箱610、外箱620，所述内箱610和外箱620之间设有保温层630和水夹层640，所述保温层630靠近外箱620设置，所述水夹层640内设置有支撑结构641；所述外箱620上设有上与第二入口213、第二出口214连通的第五出口652、第五入口651，所述第五入口651、第五出口652与保温层630和水夹层640连通。

储存在热水箱600中的高温冷却水温度较高，与周围空气环境之间的温差较大、换热量也较大，若不做保温措施，会导致高温冷却水的热量损失较多。因此采用夹层式热水箱，将高温冷却水储存在内箱610，且在内箱610和外箱620之间设置水夹层640和保温层630，尽可能的保存热水箱600中高温冷却水的热能品位。

水夹层640内设有的支撑结构641可有效防止内箱610与外箱620相互碰撞，同时，水夹层640内注入温度合适的水，水的比热容大，具有良好的保温作用，同时为进一步防止热量损失，还设有保温层630，对热水箱600整体进行保温，尽可能保存热水箱600中高温冷却水的热能。

所述第五出口652、第五入口651与保温层630以及水夹层640连通，部分中温冷却水从第二出口214流出后流入水夹层640和保温层630中对热水箱600中的高温冷却水进行保温。第二出口214与第五入口651之间设置有第二截止阀720，用于控制管路的开闭和控制管内中温冷却水流量。使用后的中温冷却水将由第五出口652流出后经第二入口213流回冷水机组210。

中温冷却水作为工质充注入热水箱600的水夹层640对高温冷却水进行保温，降低了热水的温度衰减率，能够长时间保证高温冷却水中的热量处于高品位，提升了冷却水中的能量使用率，降低了使用成本。

所述冷却塔310上设有与预热换热器120连通的第六入口311、与第二出口214连通的第七入口312。

极少数无法及时流入预热换热器120的中温冷却水经第七入口312流入冷却塔310中直接进行冷却，而后与其他支路的冷却水汇流并沿着冷却塔310回水管回到冷水机组210。

所述冷却塔310上方设有用于加速冷却的电动风扇500。

具体的，当冷却塔310中待冷却的水量较多时，电动风扇500能有效加快冷却速度。

本实施例对中温冷却水采用多级处理方式，通过将冷水机组210流出的中温冷却水分流多级利用，实现了将高温冷却水中的低品位热能加以利用的目的；采用预热换热器120、再热换热器130对空气进行加热，并在原有的冷却水循环过程中接入热泵220，将大部分中温冷却水进行升温提质后通入再热换热器130对冷空气进行再热处理；采用夹层式水箱，在热水箱600外围设置夹层式水箱充注中温冷却水，对热水箱600中的高温冷却水进行保温处理，夹层式水箱的外侧设有保温层630，保温层630结合夹层式水箱能够最大限度防止高温冷却水中的热量散失。

Claims (6)

1.一种用于卷烟厂醇化库的空调的节能系统，包括工艺空调系统、水循环系统，其特征在于，

所述工艺空调系统沿着空气运动的方向、从上游到下游依次设有用于降低空气温度的表冷器、用于升高空气温度的预热换热器和再热换热器、用于提高空气湿度的加湿器、用于将空气送入醇化库的送风机；

所述水循环系统包括与表冷器连通的第一水循环系统、与预热换热器连通的第二水循环系统，所述第一水循环系统远离表冷器的一端与再热换热器连通，所述第一水循环系统与第二水循环系统连通，所述第一水循环系统内设有用于加热水的热泵；

所述第一水循环系统包括用于将部分中温冷却水冷却为低温冷冻水的冷水机组、用于将中温冷却水加热为高温冷却水的热泵，所述冷水机组上设置的第一入口、第二入口、第一出口、第二出口，所述热泵上设有第三入口，第三出口、第四入口、第四出口；所述第一入口与表冷器的出水口连通，所述第一出口与表冷器的入水口连通，所述第二入口与第三出口连通、第二出口与第三入口连通，所述第四入口、第四出口分别与再热换热器的出口、入口连通；

所述第二水循环系统包括冷水机组、预热换热器、冷却塔；所述第二出口与第三入口、预热换热器的入口之间通过三通阀相互连通，所述预热换热器的出口通过冷却塔与第二入口连通。

2.根据权利要求1所述的用于卷烟厂醇化库的空调的节能系统，其特征在于，所述第一出口与表冷器的入水口之间设有冷冻水泵，所述冷冻水泵用于将冷水机组中的低温冷冻水压入表冷器；所述第二出口与第三入口之间设有水泵，所述水泵用于将冷水机组中的中温冷却水压入热泵。

3.根据权利要求1所述的于卷烟厂醇化库的空调的节能系统，其特征在于，所述热泵与再热换热器通过热水箱连通；所述热水箱用于储存高温冷却水。

4.根据权利要求3所述的于卷烟厂醇化库的空调的节能系统，其特征在于，所述热水箱为夹层式热水箱，包括内箱、外箱，所述内箱和外箱之间设有保温层和水夹层，所述保温层靠近外箱设置，所述水夹层内设置有支撑结构；所述外箱上设有上与第二入口、第二出口连通的第五出口、第五入口，所述第五入口、第五出口与保温层和水夹层连通。

5.根据权利要求1所述的于卷烟厂醇化库的空调的节能系统，其特征在于，所述冷却塔上设有与预热换热器连通的第六入口、与第二出口连通的第七入口。

6.根据权利要求5所述的于卷烟厂醇化库的空调的节能系统，其特征在于，所述冷却塔上方设有用于加速冷却的电动风扇。

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