CN115435511A - 一种电解余热升温利用设备 - Google Patents
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Abstract
一种电解余热升温利用设备，包括机架，所述机架的内侧分别安装有水源热泵和低品位热能获取单元，低品位热能获取单元与水源热泵内部相互连通，所述水源热泵上分别连通固定有热水出管和进水管，水源热泵电性连接外部PLC控制器，该电解余热升温利用设备，制得的热能用于生活取暖与生产溶解，相对蒸汽锅炉能够有效节约能源，同时降低了生产的成本，创造了经济价值，对低品位热能获取方便，其相对于空气源热泵体积小，大幅度减小了设备投资，减小了设备占地面积，提升了热能品位，也使制造大制热功率热泵成为可能。
Description
技术领域
本发明涉及电解余热利用技术领域，尤其是涉及一种电解余热升温利用设备。
背景技术
热泵是一种利用低品位热能的高效节能装置，根据常识，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但不能自发地沿相反方向进行。热泵的工作原理就是以逆循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体，它仅消耗少量的逆循环净功，就可以得到较大的供热量，可以有效地把难以直接利用的低品位热能转化为可以直接利用的高品位热能，因此热泵节能。
当前热泵应用状况我们知道，现在空气源热泵正在逐步推广，北方许多地区冬季取暖用的热水，先前是锅炉蒸汽加热制得，现正逐步改由空气源热泵制得，可见空气源热泵是一种国家扶持并积极推广的一种节能技术，空气源热泵以空气作低位热源，利用热泵转化为高位热源，达到节约能源的目的；
采用生产上的电解余热作为低品位热源时，利用热泵制得90℃左右的热水，用于生产上溶解物料及生活供暖，但是其采用空气源热泵时候，对低品位热源的获取比较困难，为此，我们提出了一种电解余热升温利用设备。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种电解余热升温利用设备，能够有效节约能源，同时降低了生产的成本，创造了经济价值，对低品位热能获取方便，其相对于空气源热泵体积小，大幅度减小了设备投资，减小了设备占地面积，提升了热能品位，也使制造大制热功率热泵成为可能，可以有效解决背景技术中的问题。
为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种电解余热升温利用设备，包括机架，所述机架的内侧分别安装有水源热泵和低品位热能获取单元，低品位热能获取单元与水源热泵内部相互连通，所述水源热泵上分别连通固定有热水出管和进水管，水源热泵电性连接外部PLC控制器。
进一步的，所述低品位热能获取单元包括电解槽和电解外置循环槽，电解外置循环槽设置在电解槽的下方且与电解槽内部连通。
进一步的，所述低品位热能获取单元还包括电解液输送管、电解液循环泵和螺旋板式换热器，螺旋板式换热器固定在机架的内侧，所述螺旋板式换热器的出水口处通过载热介质输送管与水源热泵内部连通，所述电解液循环泵安装在电解外置循环槽的内侧底部，电解液循环泵的出口通过电解液输送管与螺旋板式换热器内部连通，所述电解液循环泵电性连接外部PLC控制器。
进一步的，所述低品位热能获取单元还包括电解液回流管和固定架，电解液回流管的出口端通过固定架固定在电解槽上，所述电解液回流管的进口与螺旋板式换热器内部连通。
进一步的，所述低品位热能获取单元还包括低位热源循环水箱、过滤网、循环水管和循环水泵，过滤网为倒锥形台结构，所述过滤网固定在低位热源循环水箱的内侧，所述循环水泵安装在低位热源循环水箱的内侧底部位置，循环水泵通过循环水管与螺旋板式换热器内部连通，所述循环水泵电性连接外部PLC控制器。
进一步的，所述低品位热能获取单元还包括清洁刷、旋转轴和叶片，清洁刷和叶片均阵列分布在旋转轴上，所述旋转轴转动安装在低位热源循环水箱的内侧顶部，清洁刷的刷毛与过滤网的表面接触。
进一步的，所述低品位热能获取单元还包括排污泵和排污管，排污泵安装在过滤网的低位处，所述排污管连通固定在排污泵的出口位置，排污管的出口端设置在低位热源循环水箱的外侧，所述排污泵电性连接外部PLC控制器。
进一步的，所述低品位热能获取单元还包括水箱、送水管、水泵和载热介质回流管，水箱固定在机架的内侧，所述水箱通过载热介质回流管与水泵内部连通，水泵安装在水箱的内侧，所述水泵的出口通过送水管与低位热源循环水箱内部连通，送水管的出口与低位热源循环水箱切向设置，所述水泵电性连接外部PLC控制器。
进一步的，还包括观察窗，所述观察窗设置在水箱的侧面。
进一步的，还包括开关阀和注水管，所述注水管连通固定在水箱上，开关阀装配在注水管上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本电解余热升温利用设备，具有以下好处：
1、在高氯酸钾生产中，其通过电解余热作为水源热泵低品位热能的获取来源，则每吨高氯酸钾可节省0.47吨蒸汽，折标煤0.06吨，年产1万吨的高氯酸钾每年可节约标煤600吨，能够有效节约能源，同时降低了生产的成本，创造了经济价值。
2、其以水为载热介质，采用螺旋板式换热器全逆流方式取出电解余热，传热效率大大提高，适应了传热温差不大的苛刻条件，对低品位热能获取方便，其相对于空气源热泵体积小，大幅度减小了设备投资，减小了设备占地面积，提升了热能品位，也使制造大制热功率热泵成为可能。
3.提升的温度更高，一般空气源热泵只能把水加热至50℃-65℃，而电解余热热泵因为初始温度（水比空气）更高，能把水加热至85-95℃，从而热品位提高，应用范围更广，节能更显著。
4、其对水体过滤方便，其具备自动清洁能力，从而避免污垢导致的管道堵塞问题，保证了该电解余热升温利用设备的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的立体侧面结构示意图；
图3为本发明的A-A处剖面结构示意图；
图4为本发明的B-B处剖面结构示意图；
图5为本发明的C-C处剖面结构示意图；
图6为本发明的工作流程图。
图中：1机架、2水源热泵、3热水出管、4低品位热能获取单元、41电解槽、42固定架、43电解液回流管、44螺旋板式换热器、45电解液输送管、46电解外置循环槽、47水箱、48载热介质回流管、49电解液循环泵、410低位热源循环水箱、411送水管、412水泵、413载热介质输送管、414排污泵、415排污管、416清洁刷、417循环水管、418过滤网、419旋转轴、420叶片、421连接杆、422循环水泵、5开关阀、6注水管、7观察窗、8进水管。
具体实施方式
通过下面的实施例可以详细地解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
请参阅图1-6，本实施例提供一种技术方案：一种电解余热升温利用设备，包括机架1，机架1的内侧分别安装有水源热泵2和低品位热能获取单元4，低品位热能获取单元4与水源热泵2内部相互连通，水源热泵2上分别连通固定有热水出管3和进水管8，水源热泵2电性连接外部PLC控制器。
水源热泵2内的水体通过热水出管3输送到外部板式换热器内，外部板式换热器将热水输送到热水槽内，热水槽内的水为高品位热能，热水槽的热水可以通过采暖泵输送到各车间或者宿舍的取暖器内部，另外，热水槽的热水可以通过泵体进行输送，输送的热水可以去溶解氯化钾、渣溶解提纯或锅炉用水，热水槽在补充时其内部水体温度降低为低品位热能，此时，可以通过循环水泵将低品位热能输送到水源热泵2内进行利用，洗水槽进行离心洗水后对水体进行输送，该水体可以去溶解氯化钾，洗水槽内的水通过洗水加热泵输送到外部板式换热器内，加热水通过外部板式换热器换热后又重新回流到洗水槽内。
低品位热能获取单元4包括电解槽41和电解外置循环槽46，电解外置循环槽46设置在电解槽41的侧面且与电解槽41内部连通，低品位热能获取单元4还包括电解液输送管45、电解液循环泵49和螺旋板式换热器44，螺旋板式换热器44固定在机架1的内侧，螺旋板式换热器44的出水口处通过载热介质输送管413与水源热泵2内部连通，电解液循环泵49安装在电解外置循环槽46的内侧底部，电解液循环泵49的出口通过电解液输送管45与螺旋板式换热器44内部连通，电解液循环泵49电性连接外部PLC控制器，低品位热能获取单元4还包括电解液回流管43和固定架42，电解液回流管43的出口端通过固定架42固定在电解槽41上，电解液回流管43的进口与螺旋板式换热器44内部连通，用电解液循环泵49将电解外置循环槽46内的电解液输送到螺旋板式换热器44内，螺旋板式换热器44内的电解液在完成循环后通过电解液回流管43回流到电解槽41内，保证了设计的合理性，其采用螺旋板式换热器44全逆流方式取出电解余热，传热效率大大提高，适应了传热温差不大的苛刻条件。
低品位热能获取单元4还包括低位热源循环水箱410、过滤网418、循环水管417和循环水泵422，过滤网418为倒锥形台结构，过滤网418固定在低位热源循环水箱410的内侧，循环水泵422安装在低位热源循环水箱410的内侧底部位置，循环水泵422通过循环水管417与螺旋板式换热器44内部连通，循环水泵422电性连接外部PLC控制器。
循环水泵422将低位热源循环水箱410内的水通过循环水管417输送到螺旋板式换热器44内，螺旋板式换热器44内的电解液与管外的循环水交换热量，从而制取低品位热能，低品位热能通过载热介质输送管413将低品位热能输送到水源热泵2内部，水源热泵2利用这个低品位热能，将水源热泵2的制冷剂蒸发为气体，气体经水源热泵2压缩机压缩后进入冷凝器，进水管8向水源热泵2冷凝器另一侧通入要加热的水，水吸收制冷剂的热量后温度升高，从而制得了高品位热能，制冷剂冷凝后经节能膨胀后进入蒸发器，再次蒸发—压缩—冷凝—节流，完成循环制热的过程，水源热泵2制得的热水用于生活取暖与生产溶解，其较空气源热泵，低品位热能更易大量获得，使制造大制热功率水源热泵2成为可能。
生产上的电解余热量巨大，以水为载热介质取出电解余热，我们知道，水的导热系数是空气的3.6倍，水的比热容是空气的3倍，水的密度是空气的770倍，也就是说从空气与水中取相同的热量（假设，空气与水取热前后温差相同），消耗的空气体积是水的2310倍，因此（相同换热量的）水换热器会比空气换热器小得多（换热面积只需空气热器的15%），也就是说，制热量相同的热泵，该发明的电解余热升温利用设备较空气源热泵蒸发器小得多，这样减小了设备体积与投资，也就是说大制冷功率的空气源热泵往往设备庞大，造价高，而改用该发明的电解余热升温利用设备可以大幅度减小设备投资，减小设备占地面积，提升了热能品位，也使制造大制热功率热泵成为可能，其提升的温度更高，一般空气源热泵只能把水加热至50℃-65℃，而电解余热热泵因为初始温度（水比空气）更高，能把水加热至85-95℃，从而热品位提高，应用范围更广，节能更显著。
在高氯酸钾生产中，生活取暖，生产溶解（溶解氯化钾、溶解氯酸钠、渣溶解提纯处理）均需要热量，传统方法中，这个热量均由锅炉蒸汽提供，如果这个热量改由该发明的电解余热升温利用设备（水源热泵2的供热系数为3.5-4）制得，则每吨高氯酸钾可节省0.47吨蒸汽，折标煤0.06吨，年产1万吨的高氯酸钾每年可节约标煤600吨。
低品位热能获取单元4还包括清洁刷416、旋转轴419和叶片420，清洁刷416和叶片420均阵列分布在旋转轴419上，旋转轴419转动安装在低位热源循环水箱410的内侧顶部，清洁刷416的刷毛与过滤网418的表面接触，低品位热能获取单元4还包括排污泵414和排污管414，排污泵414安装在过滤网418的低位处，排污管414连通固定在排污泵414的出口位置，排污管414的出口端设置在低位热源循环水箱410的外侧，排污泵414电性连接外部PLC控制器，低品位热能获取单元4还包括水箱47、送水管411、水泵412和载热介质回流管48，水箱47固定在机架1的内侧，水箱47通过载热介质回流管48与水泵412内部连通，水泵412安装在水箱47的内侧，水泵412的出口通过送水管411与低位热源循环水箱410内部连通，送水管411的出口与低位热源循环水箱410切向设置，水泵412电性连接外部PLC控制器，低品位热能在水源热泵2内部循环后并通过载热介质回流管48回流到水箱47内部，水泵412通过送水管411将水输送到低位热源循环水箱410内侧，由于送水管411的出口与低位热源循环水箱410切向设置，所以水体会在低位热源循环水箱410内进行环向流动，在流动过程中水体对叶片420进行冲击，叶片420通过旋转轴419带动清洁刷416转动，清洁刷416对过滤网418表面的污垢进行清洁，通过过滤网418对水体进行过滤，然后，排污泵414将聚集到过滤网418上方的污垢通过排污管414输送到低位热源循环水箱410的外侧，其对水体过滤方便，其具备自动清洁能力，从而避免污垢导致的管道堵塞问题，保证了该电解余热升温利用设备的使用寿命。
还包括观察窗7，观察窗7设置在水箱47的侧面，还包括开关阀5和注水管6，注水管6连通固定在水箱47上，开关阀5装配在注水管6上，通过观察窗7对水箱47内的液位进行观察，当发现水量不足时，打开开关阀5，通过注水管6向水箱47内加水，保证了设计的合理性。
本发明提供的一种电解余热升温利用设备的工作原理如下：用电解液循环泵49将电解外置循环槽46内的电解液输送到螺旋板式换热器44内，循环水泵422将低位热源循环水箱410内的水通过循环水管417输送到螺旋板式换热器44内，螺旋板式换热器44内的电解液与管外的循环水交换热量，从而制取低品位热能，低品位热能通过载热介质输送管413将低品位热能输送到水源热泵2内部，水源热泵2利用这个低品位热能，将水源热泵2的制冷剂蒸发为气体，气体经水源热泵2压缩机压缩后进入冷凝器，进水管8向水源热泵2冷凝器另一侧通入要加热的水，水吸收制冷剂的热量后温度升高，从而制得了高品位热能，制冷剂冷凝后经节能膨胀后进入蒸发器，再次蒸发—压缩—冷凝—节流，完成循环制热的过程，水源热泵2制得的热水用于生活取暖与生产溶解，低品位热能在水源热泵2内部循环后并通过载热介质回流管48回流到水箱47内部，水泵412通过送水管411将水输送到低位热源循环水箱410内侧，由于送水管411的出口与低位热源循环水箱410切向设置，所以水体会在低位热源循环水箱410内进行环向流动，在流动过程中水体对叶片420进行冲击，叶片420通过旋转轴419带动清洁刷416转动，清洁刷416对过滤网418表面的污垢进行清洁，通过过滤网418对水体进行过滤，然后，排污泵414将聚集到过滤网418上方的污垢通过排污管414输送到低位热源循环水箱410的外侧，螺旋板式换热器44内的电解液在完成循环后通过电解液回流管43回流到电解槽41内，通过观察窗7对水箱47内的液位进行观察，当发现水量不足时，打开开关阀5，通过注水管6向水箱47内加水；
水源热泵2内的水体通过热水出管3输送到外部板式换热器内，外部板式换热器将热水输送到热水槽内，热水槽内的水为高品位热能，热水槽的热水可以通过采暖泵输送到各车间或者宿舍的取暖器内部，另外，热水槽的热水可以通过泵体进行输送，输送的热水可以去溶解氯化钾、渣溶解提纯或锅炉用水，热水槽在补充时其内部水体温度降低为低品位热能，此时，可以通过循环水泵将低品位热能输送到水源热泵2内进行利用，洗水槽进行离心洗水后对水体进行输送，该水体可以去溶解氯化钾，洗水槽内的水通过洗水加热泵输送到外部板式换热器内，加热水通过外部板式换热器换热后又重新回流到洗水槽内。
值得注意的是，以上实施例中所公开的水泵412、排污泵414、循环水泵422、电解液循环泵49和水源热泵2均根据实际应用场景进行选型配置，电解外置循环槽46内的电解液温度为55℃-65℃，低品位热能为40-45℃的热水，高品位热能为90℃左右的水。
本发明未详述部分为现有技术，尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，具体实现该技术方案方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电解余热升温利用设备，其特征在于：包括机架（1），所述机架（1）的内侧分别安装有水源热泵（2）和低品位热能获取单元（4），低品位热能获取单元（4）与水源热泵（2）内部相互连通，所述水源热泵（2）上分别连通固定有热水出管（3）和进水管（8），水源热泵（2）电性连接外部PLC控制器。
2.根据权利要求1所述的一种电解余热升温利用设备，其特征在于：所述低品位热能获取单元（4）包括电解槽（41）和电解外置循环槽（46），电解外置循环槽（46）设置在电解槽（41）的侧面且与电解槽（41）内部连通。
3.根据权利要求2所述的一种电解余热升温利用设备，其特征在于：所述低品位热能获取单元（4）还包括电解液输送管（45）、电解液循环泵（49）和螺旋板式换热器（44），螺旋板式换热器（44）固定在机架（1）的内侧，所述螺旋板式换热器（44）的出水口处通过载热介质输送管（413）与水源热泵（2）内部连通，所述电解液循环泵（49）安装在电解外置循环槽（46）的内侧底部，电解液循环泵（49）的出口通过电解液输送管（45）与螺旋板式换热器（44）内部连通，所述电解液循环泵（49）电性连接外部PLC控制器。
4.根据权利要求3所述的一种电解余热升温利用设备，其特征在于：所述低品位热能获取单元（4）还包括电解液回流管（43）和固定架（42），电解液回流管（43）的出口端通过固定架（42）固定在电解槽（41）上，所述电解液回流管（43）的进口与螺旋板式换热器（44）内部连通。
5.根据权利要求3所述的一种电解余热升温利用设备，其特征在于：所述低品位热能获取单元（4）还包括低位热源循环水箱（410）、过滤网（418）、循环水管（417）和循环水泵（422），过滤网（418）为倒锥形台结构，所述过滤网（418）固定在低位热源循环水箱（410）的内侧，所述循环水泵（422）安装在低位热源循环水箱（410）的内侧底部位置，循环水泵（422）通过循环水管（417）与螺旋板式换热器（44）内部连通，所述循环水泵（422）电性连接外部PLC控制器。
6.根据权利要求5所述的一种电解余热升温利用设备，其特征在于：所述低品位热能获取单元（4）还包括清洁刷（416）、旋转轴（419）和叶片（420），清洁刷（416）和叶片（420）均阵列分布在旋转轴（419）上，所述旋转轴（419）转动安装在低位热源循环水箱（410）的内侧顶部，清洁刷（416）的刷毛与过滤网（418）的表面接触。
7.根据权利要求5所述的一种电解余热升温利用设备，其特征在于：所述低品位热能获取单元（4）还包括排污泵（414）和排污管（414），排污泵（414）安装在过滤网（418）的低位处，所述排污管（414）连通固定在排污泵（414）的出口位置，排污管（414）的出口端设置在低位热源循环水箱（410）的外侧，所述排污泵（414）电性连接外部PLC控制器。
8.根据权利要求5所述的一种电解余热升温利用设备，其特征在于：所述低品位热能获取单元（4）还包括水箱（47）、送水管（411）、水泵（412）和载热介质回流管（48），水箱（47）固定在机架（1）的内侧，所述水箱（47）通过载热介质回流管（48）与水泵（412）内部连通，水泵（412）安装在水箱（47）的内侧，所述水泵（412）的出口通过送水管（411）与低位热源循环水箱（410）内部连通，送水管（411）的出口与低位热源循环水箱（410）切向设置，所述水泵（412）电性连接外部PLC控制器。
9.根据权利要求8所述的一种电解余热升温利用设备，其特征在于：还包括观察窗（7），所述观察窗（7）设置在水箱（47）的侧面。
10.根据权利要求8所述的一种电解余热升温利用设备，其特征在于：还包括开关阀（5）和注水管（6），所述注水管（6）连通固定在水箱（47）上，开关阀（5）装配在注水管（6）上。
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