CN114623622A - 一种高温冷却水低能耗循环利用系统 - Google Patents

一种高温冷却水低能耗循环利用系统 Download PDF

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CN114623622A CN202210446115.8A CN202210446115A CN114623622A CN 114623622 A CN114623622 A CN 114623622A CN 202210446115 A CN202210446115 A CN 202210446115A CN 114623622 A CN114623622 A CN 114623622A
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Abstract

本发明公开了一种高温冷却水低能耗循环利用系统，包括：热储能装置，用于储存所述高温冷却水；热水型溴化锂机组，包括发生器、蒸发器、吸收器及冷凝器；板式换热器；冷却塔,为所述热水型溴化锂机组和板式换热器提供循环冷却水；控制模块，获取水位数据和温度数据、计算能耗数据及控制水泵流量。本发明以高温冷却水的热量作为溴化锂机组的热源，根据温度控制泵水流量，保持整个水循环系统保持总体较低的能量消耗，达到了节水、节能及环保的效果。

Description

一种高温冷却水低能耗循环利用系统
技术领域
本发明涉及高温冷却领域，具体涉及一种高温冷却水低能耗循环利用系统。
背景技术
白酒的酿造过程中需要通过蒸馏从酒糟当中将酒精分子取出，再通过冷却设备把酒蒸气冷凝为酒液，冷却设备内部设置有冷凝器，冷却水从进水管进入冷凝器，再从上方出水管中流出，流出的冷却水温度约60～90℃。
常规工艺中，从冷凝管流出的60～90℃的高温冷却废水经冷却塔冷却后沿管渠进入排水管网系统，不仅极大浪费了水资源，同时也带来了热污染问题。一些酒厂采用风冷的方式进行冷却，但是在炎热的夏季由于空气温度比较高，导致出现冷却效果变差和出酒量下降等问题。一些酒厂采用冷却塔降温的方式循环再利用冷却水，但是冷却塔无法保证将冷却水温度降到30℃以下。中国专利CN213232192U中提到了一种酿酒用带余热分级回收及冷却水循环系统，对高温冷却水进行分级利用，用于供热和补水预热，一方面采用的蒸汽型热泵需要其他装置产生蒸汽作为热源，且系统较为复杂，造成系统整体耗能偏高；另一方面，由于高温冷却水的温度不确定以及冷却水塔内输出和输入的温度由于季节不同，想要获取指定温度的冷却水也需要增加能耗才能实现，同样会使得能耗偏高。
发明内容
本发明提供一种高温冷却水低能耗循环利用系统，能够解决高温冷却水造成的热污染问题，实现高温冷却水的循环利用，同时保证能源低消耗的目的。为解决上述技术问题，本发明提供一种高温冷却水低能耗循环利用系统，包括：
热储能装置，用于储存所述高温冷却水，所述热储能装置内设置有测量所述高温冷却水的第一温度传感器，所述热储能装置还设置有测量所述高温冷却水水位的水位传感器；
热水型溴化锂机组，包括发生器、蒸发器、吸收器和冷凝器，所述发生器的输入口通过热水泵连接所述热储能装置的出水口；
板式换热器，所述发生器的输出口通过第一水泵连接所述板式换热器的第一进水口，所述板式换热器的第一出水口通过第二水泵连接所述蒸发器的进水口，所述板式换热器的第一进水口处设置测量板式换热器第一进水温度的第二温度传感器，所述板式换热器的第一出水口处设置测量板式换热器第一出水温度的第三温度传感器；
冷却塔，通过第一冷却水泵将所述冷却塔的冷却水输送至所述吸收器，通过第二冷却水泵将所述冷却塔的冷却水通过所述板式换热器的第二进水口输送至板式换热器，所述冷凝器出水口和所述板式换热器的第二出水口与所述冷却塔的进水口连接，在所述板式换热器的第二出水口和所述冷凝器出水口的交汇后的水管中设置第四温度传感器，所述冷却塔出水口处设置测量冷却水温度的第五温度传感器；
控制模块，用于获取所述水位传感器的水位变化数据以及第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器和第五温度传感器的温度数据，根据所述水位变化数据和温度数据计算得到低能耗循环数据，根据所述低能耗循环数据控制所述热水泵、第一水泵、第二水泵、第一冷却水泵和第二冷却水泵的出水流量。
较佳的，所述蒸发器的出水口连接冷储能智能分水模块，所述冷储能智能分水模块用于储存蒸发器出来的三级冷却水，并将所述三级冷却水分水至不同的地方使用。
较佳的，所述冷储能智能分水模块还连接补水系统。
较佳的，所述热储能装置的进水口还连接有多个热水收集器。
较佳的，根据所述水位变化数据和温度数据计算得到低能耗循环数据的计算公式如下：
V进水＝H水位*S截面积/T抽水时间；
其中，H水位为热储能装置水位显示器显示的水位，S截面积为热储能装置的截面积，T抽水时间为需要将热储能装置水位降低到某一位置所需要的时间，V进水为热水泵的出水流量；
V第二水泵＝V第一水泵＝V进水；
其中，V第一水泵为第一水泵的出水流量，V第二水泵为第二水泵的出水流量；
V第一冷却水泵＝V进水(T3-T输出水温)/((T4-T5)-Q损耗3/((T4-T5)；
V第二冷却水泵＝V进水(T2-T3)/((T4-T5)-Q损耗2/((T4-T5)；
其中，T2为第二温度传感器显示的温度,T3为第三温度传感器显示的温度,T4为第四温度传感器显示的温度,T5为第五温度传感器显示的温度，Q损耗2为板式换热器内的热量损耗，Q损耗3为蒸发器内的热量损耗；
Q发生器进＝Q发生器出+Q损耗1；
Q板换进-Q板换出＝Q去水塔2-Q水塔出2+Q损耗2；
Q蒸发器进-Q蒸发器出＝Q去水塔1-Q水塔出1+Q损耗3；
其中，Q发生器进为发生器输入口冷却水的热量，Q发生器出为发生器输出口冷却水的热量，Q损耗1为发生器内的热量损耗，Q板换进为板式换热器的第一进水口冷却水的热量，Q板换出为板式换热器的第一出水口冷却水的热量，Q去水塔2为板式换热器的第二出水口冷却水的热量，Q水塔出2为板式换热器的第二进水口冷却水的热量，Q蒸发器进为蒸发器进水口冷却水的热量，Q蒸发器出为蒸发器出水口冷却水的热量，Q去水塔1为冷凝器出水口冷却水的热量，Q水塔出1为吸收器进水口冷却水的热量。
较佳的，所述发生器的能耗计算公式如下：
Q发生器进＝V进水*T1，T1为第一温度传感器显示的温度；
Q发生器出＝V第一水泵*T2。
较佳的，所述板式换热器的能耗计算公式如下：
Q板换进＝V第一水泵*T2；
V第二水泵＝V进水＝V第一水泵；
Q板换出＝V第二水泵*T3；
Q水塔出2＝V第二冷却水泵*T5；
Q去水塔2＝V第二冷却水泵*T4。
较佳的，所述蒸发器的能耗计算公式如下：
Q蒸发器进＝V第二水泵*T3；
Q蒸发器出＝V第二水泵*T输出水温；
Q水塔出1＝V第一冷却水泵*T5；
Q去水塔1＝V第一冷却水泵*T4。
与现有技术相比，本发明提供的高温冷却水低能耗循环利用系统，使得高温冷却水通过三级冷却降至所需循环利用温度，实现了高温冷却水的循环利用和冷却废水零排放的目的，本发明以高温冷却水的热量作为溴化锂机组的热源，根据温度控制泵水流量，保持整个水循环系统保持总体较低的能量消耗，达到了节水、节能及环保的效果。
附图说明
图1为实施例1中高温冷却水低能耗循环利用系统图；
图2为实施例1中热水型溴化锂机组内部示意图；
图3为实施例1中冷却塔提供冷却水系统图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种高温冷却水低能耗循环利用系统，如图1所示，包括：
热储能装置2，用于储存所述高温冷却水，所述热储能装置2内设置有测量所述高温冷却水的第一温度传感器201，所述热储能装置2还设置有测量所述高温冷却水水位的水位传感器202；
热水型溴化锂机组4，如图2所示，包括发生器401、蒸发器402、吸收器403和冷凝器404，所述发生器401的输入口通过热水泵3连接所述热储能装置2的出水口；
板式换热器6，所述发生器401的输出口通过第一水泵5连接所述板式换热器6的第一进水口，所述板式换热器6的第一出水口通过第二水泵7连接所述蒸发器402的进水口，所述板式换热器6的第一进水口处设置测量板式换热器6第一进水温度的第二温度传感器601，所述板式换热器6的第一出水口处设置测量板式换热器6第一出水温度的第三温度传感器602；
冷却塔9，如图3所示，通过第一冷却水泵11将所述冷却塔9中的冷却水输送至所述吸收器403，通过第二冷却水泵10将所述冷却塔9中的冷却水通过所述板式换热器6的第二进水口输送至板式换热器6；所述冷凝器404出水口和所述板式换热器6的第二出水口与所述冷却塔9的进水口连接；在所述板式换热器6的第二出水口和所述冷凝器404出水口的交汇后的水管中设置第四温度传感器902，所述冷却塔9出水口处设置测量冷却水温度的第五温度传感器901；
控制模块，用于获取所述水位传感器202的水位变化数据以及第一温度传感器201、第二温度传感器601、第三温度传感器602、第四温度传感器902和第五温度传感器901的温度数据，根据所述水位变化数据和温度数据计算得到低能耗循环数据，根据所述低能耗循环数据控制所述所述热水泵3、第一水泵5、第二水泵7、第一冷却水泵11和第二冷却水泵10的出水流量。
本实施例中，白酒的酿造过程中需要通过蒸馏把酒糟当中的酒精分子变成酒蒸汽，再通过冷却设备把酒蒸气冷凝为酒液。冷凝设备内部设置有蒸气冷凝管，蒸气冷凝管的开口分别上方和下侧，其余各处都为密闭，蒸气冷凝管下侧方和上侧方设置有冷却进水管和出水管，冷却水从进水管进入冷凝设备冷却酒蒸气，再从上侧方出水管中流出，此时冷却水的出水温度约60～90℃。酒厂酿造车间产生的高温冷却水通过热水收集器1进入热储能装置2，通过第一温度传感器201测量热储能装置2中高温冷却水的温度T1，通过水位传感器202测量热储能装置2中的实时水位。
本实施例中，热水型溴化锂机组4利用水作为制冷剂，溴化锂作为吸收剂冷却从热储能装置2过来的高温冷却水，具体的冷却原理和步骤如下：
吸收器403出口的稀溶液由溶液泵输送至进入发生器401；
在发生器401中，溴化锂稀溶液被管内流动的高温冷却水加热，产生冷剂蒸汽，溴化锂稀溶液被浓缩成浓溶液；
发生器401中产生的冷剂蒸汽，经冷凝器404被冷却，凝结成冷剂水，进入蒸发器402中，由于蒸发器402中压力很低，部分冷剂水闪发，而大部分冷剂水由冷剂泵输送，喷淋在蒸发器402管簇上，吸收在管内流动的冷水的热量而蒸发，使管簇内冷水的温度降低；
由发生器401出来的溴化锂浓溶液流经热交换器进入吸收器403，喷淋在吸收器403管簇上，被在管内流动的冷却水冷却，温度降低后，吸收来自蒸发器402的冷剂蒸汽，成为溴化锂稀溶液；
吸收器403中的溴化锂浓溶液不断地吸收蒸发器402中冷剂水蒸发而产生冷剂蒸汽，使蒸发器402中的蒸发过程不断地进行，吸收器403的溴化锂浓溶液因吸收蒸发器402中的冷剂蒸汽变成溴化锂稀溶液，再由溶液泵送往发生器401，完成了一个制冷循环。
本实施例中，发生器401的输入口通过热水泵3连接热储能装置2的出水口，从热储能装置2中出来的60～90℃的高温冷却水作为热源进入发生器401加热溴化锂稀溶液，60～90℃的高温冷却水因热量被吸收发生一级冷却，温度降低为55℃，溴化锂稀溶液被浓缩成浓溶液。
本实施例中，发生器401的输出口通过第一水泵5连接板式换热器6的第一进水口，发生热交换进行二级冷却，二级冷却水再由板式换热器6的第一出水口通过第二水泵7进入蒸发器402的进水口，在蒸发器402内发生热交换进行三级冷却，板式换热器6的第一进水口处设置测量第二温度传感器601，测得温度为T2，即为一级冷却后的温度55℃，板式换热器6的第一出水口处设置测第三温度传感器602,测得温度为T3，即为二级冷却后的温度32℃，冷凝器404出水口温度恒定，设置为常数16℃。
本实施例中，冷却塔9为热水型溴化锂机组4和板式换热器6提供32℃的冷却水，从热水型溴化锂机组4和板式换热器6出来的38℃的冷却水返回至冷却塔9进行降温处理，降至32℃后继续利用，完成冷却塔9的水循环。冷却塔9通过第一冷却水泵11将32℃的冷却水送至热水型溴化锂机组4的吸收器403，发生热交换后，38℃的冷却水从冷凝器404出水口返回至冷却塔9的进水口；冷却塔9通过第二冷却水泵10将32℃的冷却水送至板式换热器6第二进水口，发生热交换后，38℃的冷却水从板式换热器6的第二出水口返回至冷却塔9的进水口；板式换热器6的第二出水口和冷凝器404出水口的交汇后的水管中设置第四温度传感器902，测得温度为T4，即38℃；所述冷却塔9出水口处设置测量冷却水温度的第五温度传感器901,测得温度为T5，即32℃。
本实施例中，控制模块可以获取所述水位传感器202的水位变化数据以及第一温度传感器201、第二温度传感器601、第三温度传感器602、第四温度传感器902和第五温度传感器901的温度数据，并且根据水位变化数据和温度数据计算得到最佳低能耗循环数据，再根据低能耗循环数据控制所述热水泵3、第一水泵5、第二水泵7、第一冷却水泵11和第二冷却水泵10的出水流量。
本实施例中，所述蒸发器402的出水口连接冷储能智能分水模块8，所述冷储能智能分水模块8用于储存蒸发器402出来的三级冷却水，并将三级冷却水分配至不同的酿酒车间使用。高温冷却水经过三级冷却后，温度降至16℃，满足了酿酒车间冷凝酒蒸汽的温度要求，通过冷储能智能分水模块8重新送至酿酒车间的冷凝管中，完成高温冷却水的循环利用。
本实施例中，所述热储能装置2的进水口还连接有多个热水收集器1。每个酿酒车间至少有一个热水收集器1，多个热水收集器1的高温冷凝水汇集到热储能装置2中。
本实施例中，所述冷储能智能分水模块还连接补水系统，通过冷储能智能分水模块和补水系统，可将16℃的三级冷却水和酒厂自来水按一定比例混合，满足不同酿酒工艺的冷凝要求。
本实施例中，根据所述水位变化数据和温度数据计算得到低能耗循环数据的计算公式如下：
V进水＝H水位*S截面积/T抽水时间；
其中，H水位为热储能装置2水位显示器显示的水位，S截面积为热储能装置2的截面积，T抽水时间为需要将热储能装置2水位降低到某一位置所需要的时间，V进水为热水泵3的出水流量；
V第二水泵＝V第一水泵＝V进水；
其中，V第一水泵为第一水泵5的出水流量，V第二水泵为第二水泵7的出水流量；
V第一冷却水泵＝V进水(T3-T输出水温)/((T4-T5)-Q损耗3/((T4-T5)；
V第二冷却水泵＝V进水(T2-T3)/((T4-T5)-Q损耗2/((T4-T5)；
其中，T2为第二温度传感器601显示的温度,T3为第三温度传感器603显示的温度,T4为第四温度传感器902显示的温度,T5为第五温度传感器901显示的温度，Q损耗2为板式换热器6内的热量损耗，Q损耗3为蒸发器402内的热量损耗；
Q发生器进＝Q发生器出+Q损耗1；
Q板换进-Q板换出＝Q去水塔2-Q水塔出2+Q损耗2；
Q蒸发器进-Q蒸发器出＝Q去水塔1-Q水塔出1+Q损耗3；
其中，Q发生器进为发生器401输入口冷却水的热量，Q发生器出为发生器401输出口冷却水的热量，Q损耗1为发生器401内的热量损耗，Q板换进为板式换热器6的第一进水口冷却水的热量，Q板换出为板式换热器6的第一出水口冷却水的热量，Q去水塔2为板式换热器6的第二出水口冷却水的热量，Q水塔出2为板式换热器6的第二进水口冷却水的热量，Q蒸发器进为蒸发器402进水口冷却水的热量，Q蒸发器出为蒸发器402出水口冷却水的热量，Q去水塔1为冷凝器404出水口冷却水的热量，Q水塔出1为吸收器403进水口冷却水的热量。
本实施例中，所述发生器401的能耗计算公式如下：
Q发生器进＝V进水*T1，T1为第一温度传感器显示的温度；
Q发生器出＝V第一水泵*T2。
本实施例中，所述板式换热器6的能耗计算公式如下：
Q板换进＝V第一水泵*T2；
V第二水泵＝V进水＝V第一水泵；
Q板换出＝V第二水泵*T3；
Q水塔出2＝V第二冷却水泵*T5；
Q去水塔2＝V第二冷却水泵*T4。
本实施例中，所述蒸发器402的能耗计算公式如下：
Q蒸发器进＝V第二水泵*T3；
Q蒸发器出＝V第二水泵*T输出水温；
Q水塔出1＝V第一冷却水泵*T5；
Q去水塔1＝V第一冷却水泵*T4。
本实施例中，所述热水型溴化锂机组4与所述板式换热器6可以做成成套设备。
本实施例中，通过三级冷却，将酒厂酿造车间60～90℃的高温冷却水逐步降至16℃，实现了高温冷却水的零排放，减少了对环境的污染，实现了冷却水的循环利用，有效节约用水，整个工艺耗能低，高温冷却水作为溴化锂机组的热源，不需要额外耗能，减少能源消耗，实现了节能节水环保的目的。
实施例2
将实施例1中的板式换热器6的二次进水口和二次出水口与生活水箱连接，通过热交换，加热生活水箱中的水，可供日常生活使用，有效利用了高温冷却水的热量。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种高温冷却水低能耗循环利用系统，其特征在于，包括：
热储能装置，用于储存所述高温冷却水，所述热储能装置内设置有测量所述高温冷却水的第一温度传感器，所述热储能装置还设置有测量所述高温冷却水水位的水位传感器；
热水型溴化锂机组，包括发生器、蒸发器、吸收器及冷凝器，所述发生器的输入口通过热水泵连接所述热储能装置的出水口；
板式换热器，所述发生器的输出口通过第一水泵连接所述板式换热器的第一进水口，所述板式换热器的第一出水口通过第二水泵连接所述蒸发器的进水口，所述板式换热器的第一进水口处设置测量板式换热器第一进水温度的第二温度传感器，所述板式换热器的第一出水口处设置测量板式换热器第一出水温度的第三温度传感；
冷却塔，通过第一冷却水泵将所述冷却塔的冷却水输送至所述吸收器，通过第二冷却水泵将所述冷却塔的冷却水通过所述板式换热器的第二进水口输送至板式换热器，所述冷凝器出水口和所述板式换热器的第二出水口与所述冷却塔的进水口连接，在所述板式换热器的第二出水口和所述冷凝器出水口的交汇后的水管中设置第四温度传感器，所述冷却塔出水口处设置测量冷却水温度的第五温度传感器；
控制模块，用于获取所述水位传感器的水位变化数据以及第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器和第五温度传感器的温度数据，根据所述水位变化数据和温度数据计算得到低能耗循环数据，根据所述低能耗循环数据控制所述热水泵、第一水泵、第二水泵、第一冷却水泵和第二冷却水泵的出水流量。
2.如权利要求1所述的高温冷却水低能耗循环利用系统，其特征在于，所述蒸发器的出水口连接冷储能智能分水模块，所述冷储能智能分水模块用于储存蒸发器出来的三级冷却水，并将所述三级冷却水分水至不同的地方使用。
3.如权利要求1所述的高温冷却水低能耗循环利用系统，其特征在于，所述热储能装置的进水口还连接有多个热水收集器。
4.如权利要求2所述的高温冷却水低能耗循环利用系统，其特征在于，所述冷储能智能分水模块还连接补水模块。
5.如权利要求1所述的高温冷却水低能耗循环利用系统，其特征在于，根据所述水位变化数据和温度数据计算得到低能耗循环数据的计算公式如下：
V进水＝H水位*S截面积/T抽水时间；
其中，H水位为热储能装置的水位，S截面积为热储能装置的截面积，T抽水时间为需要将热储能装置水位降低到某一位置所需要的时间，V进水为热水泵的出水流量；
V第二水泵＝V第一水泵＝V进水；
其中，V第一水泵为第一水泵的出水流量，V第二水泵为第二水泵的出水流量；
V第一冷却水泵＝V进水(T3-T输出水温)/((T4-T5)-Q损耗3/((T4-T5)；
V第二冷却水泵＝V进水(T2-T3)/((T4-T5)-Q损耗2/((T4-T5)；
其中，T2为第二温度传感器的温度,T3为第三温度传感器的温度,T4为第四温度传感器的温度,T5为第五温度传感器的温度，Q损耗2为板式换热器内的热量损耗，Q损耗3为蒸发器内的热量损耗；
Q发生器进＝Q发生器出+Q损耗1；
Q板换进-Q板换出＝Q去水塔2-Q水塔出2+Q损耗2；
Q蒸发器进-Q蒸发器出＝Q去水塔1-Q水塔出1+Q损耗3；其中，Q发生器进为发生器输入口冷却水的热量，Q发生器出为发生器输出口冷却水的热量，Q损耗1为发生器内的热量损耗，Q板换进为板式换热器的第一进水口冷却水的热量，Q板换出为板式换热器的第一出水口冷却水的热量，Q去水塔2为板式换热器的第二出水口冷却水的热量，Q水塔出2为板式换热器的第二进水口冷却水的热量，Q蒸发器进为蒸发器进水口冷却水的热量，Q蒸发器出为蒸发器出水口冷却水的热量，Q去水塔1为冷凝器出水口冷却水的热量，Q水塔出1为吸收器进水口冷却水的热量。
6.如权利要求5所述的高温冷却水低能耗循环利用系统，其特征在于，所述发生器的能耗计算公式如下：
Q发生器进＝V进水*T1，T1为第一温度传感器的温度；
Q发生器出＝V第一水泵*T2。
7.如权利要求5所述的高温冷却水低能耗循环利用系统，其特征在于，所述板式换热器的能耗计算公式如下：
Q板换进＝V第一水泵*T2；
Q板换出＝V第二水泵*T3；
Q水塔出2＝V第二冷却水泵*T5；
Q去水塔2＝V第二冷却水泵*T4。
8.如权利要求5所述的高温冷却水低能耗循环利用系统，其特征在于，所述蒸发器的能耗计算公式如下：
Q蒸发器进＝V第二水泵*T3；
Q蒸发器出＝V第二水泵*T输出水温；
Q水塔出1＝V第一冷却水泵*T5；
Q去水塔1＝V第一冷却水泵*T4。
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