CN117249601A - 一种工业废气余热回收冷热水机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业废气余热回收冷热水机组，本发明通过隔板将机组箱体分为通风仓、冷热水系统；在通风仓的仓侧壁上分别设有进风阀、新风阀、出风阀、排风阀；通风仓自进风阀至出风阀分别设有压缩机、第一换热器和冷凝风机；冷热水系统自左向右分别设有制冷支路、制热支路、第二换热器、水管道、阀门。其在运行过程中，可将车间内排放的气体中的热量有效提取回收。本套系统设计合理、结构简单、节能环保、安全可靠，具有低温废气无害化排放处理、余热回收、制冷制热效率高等优点，尤其适用于电子、化纤、橡胶化工等工业废气无害化排放处理等工艺通风换气空调系统等应用场所。

Description

一种工业废气余热回收冷热水机组

技术领域

本发明涉及一种工业废气低温余热回收通风空调系统，尤其涉及一种工业废气余热回收冷热水机组。

背景技术

周知，在电子、化纤、橡胶、化工等工艺生产过程中车间内含有大量的NH3、H2S、VOCS等低温余热有害气体，若直接排放，浪费能量且易造成环境及热污染，所以，以上生产过程产生的高温废气需无害化排放处理。

在以上所讲的无害化处理过程中，不但是有毒有害气体的处理，还包括对排放气体中高温的回收，本技术方案公开的是一种高温气体中高温回收的技术。

现有的回收技术通常是利用板翅式、转轮式、热管式等换热机组对其进行余热回收，但是回收效率较低、一般在70%以下，且热回收后的气体仍含有大量的低温余热。夏季车间内排风温度一般为20～30℃，经热回收后夏季排风温度为25～35℃左右，低于风冷热泵冷机组的35℃室外设计工况要求；冬季车间内排风温度一般为10～20℃，经热回收后排风高于室外新风5～10℃，高于风冷冷热水机组的-12℃室外设计工况制热要求15～20℃，所以，以上所讲的高温废气中的热回收潜力大。

针对现有技术上的弊端，作为风机、排风系统研发设计单位，如何通过对现有设备修改，使其具有更好的降噪性能是目前本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、高效、环保节能的工业废气余热回收冷热水机组。

为实现上述技术目的，本发明采用以下方案：包括机组箱体；所述的机组箱体内设有隔板，通过隔板将机组箱体分为通风仓、冷热水系统；

所述的通风仓的仓侧壁上分别设有进风阀、新风阀、出风阀、排风阀；通风仓自进风阀至出风阀分别设有压缩机、第一换热器和冷凝风机；冷热水系统自左向右分别设有制冷支路、制热支路、第二换热器、水管道、阀门；所述第一换热器和第二换热器通过四通阀分别与压缩机连通，第一换热器和第二换热器之间并联设置有制热支路和制冷支路。所述的通风仓内设有风道旁通阀。

所述机组设有制冷、制热、排风、新风、热回收等运行工况控制模块，通过控制新风阀、送风阀、旁通阀、出风阀、排风阀的开关转换实现不同工况运行。

所述的第一换热器为翅片壳管式蒸发器或者冷凝器。

所述的第二换热器为套管式换热器或者壳管换热器或者板式换热器。

所述的第二换热器设置有制冷剂入口、制冷剂出口并分别与制冷剂管路连接；所述的第二换热器上设置有进水管和出水管。

所述的通风仓内，在四通阀和压缩机的前侧设置有过滤器，所述的过滤器为空气初效、中效、高效、活性炭吸附过滤或与UV催化光解、静电除尘器等空气过滤净化除尘部件的多级组合结构。

综上所述，本发明的有益效果是：本发明通过隔板将机组箱体分为通风仓、冷热水系统；在通风仓的仓侧壁上分别设有进风阀、新风阀、出风阀、排风阀；通风仓自进风阀至出风阀分别设有压缩机、第一换热器和冷凝风机；冷热水系统自左向右分别设有制冷支路、制热支路、第二换热器、水管道、阀门。其在运行过程中，可将车间内排放的气体中的热量有效提取回收。

本套系统设计合理、结构简单、节能环保、安全可靠，具有低温废气无害化排放处理、余热回收、制冷制热效率高等优点，尤其适用于电子、化纤、橡胶化工等工业废气无害化排放处理等工艺通风换气空调系统等应用场所。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的连接结构示意图。

图2为本发明的制冷支路工作原理图

图3为本发明的制热支路工作原理图

图中：1、压缩机，2、四通阀，3、进风阀，4、新风阀，5、过滤器，6、机组箱体，7、旁通阀，8、第一换热器，9、出风阀，10、冷凝风机，11、通风通道，12、排风阀，13、隔板，14、进水管，15、进水阀，16、出水管，17、出水阀，18、第二换热器，19、制冷剂入口，20、制冷剂出口，21、制冷剂管路，22、膨胀阀，23、制冷单向阀，24、制热单向阀。

具体实施方式

本发明如附图所示，以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

如图1～3所示：一种工业废气余热回收冷热水机组，包括压缩机1、四通阀2、进风阀3、新风阀4、过滤器5、机组箱体6、旁通阀7、第一换热器8、出风阀9、冷凝风机10、通风通道11、排风阀12、隔板13、进水管14、进水阀15、出水管16、出水阀17、第二换热器18、制冷剂管路21、膨胀阀22、制冷单向阀23、制热单向阀24，其中：

所述的压缩机1、四通阀2、过滤器5、旁通阀7、第一换热器8、冷凝风机10、隔板13、进水阀15、出水阀17、第二换热器18、制冷剂管路21、膨胀阀22、制冷单向阀23、制热单向阀24设置在机组箱体6内部，进水管14、出水管16在机组箱体6外侧且预留接口。

所述机组箱体6内设有隔板13，将箱体内部分为通风通道11和冷热水系统两部分。

所述的通风通道11内，自进风口至出风口依次设置进风阀3、新风阀4、过滤器5、制冷剂管路21、旁通阀7、第一换热器8、冷凝风机10、出风阀9、排风阀12等零部件；

所述的冷热水系统自左向右依次设置制冷剂管路21、第二换热器18、进水阀15、出水阀17、进水管14，出水管16。

所述的机组箱体6的通风通道11侧壁开有相关进出风口，并与相应的进风阀3、新风阀4、出风阀9、排风阀12连接。

所述的通风通道11用于车间内低温废气无害化排放处理及余热回收；所以，所述的进风阀3连接至车间内。

所述的通风通道11内设有旁通阀7，用于春、秋过渡季节车间内工艺排风且无需冷、热、湿负荷处理时旁通使用，以便达到节能目的。

所述的排风通道11内设有冷凝风机10；用于车间内排风系统停止运行时作为冷热水机组冷凝风机使用。

所述的机组设有热回收、制冷、制热、排风、新风等控制集成模块，通过连锁控制进风阀3、新风阀4、出风阀9、排风阀12、旁通阀7 的开关转换实现机组不同工况运行。

所述的过滤器5为空气初效、中效、高效、活性炭吸附过滤或与UV催化光解、静电除尘器等空气过滤净化除尘部件的多级组合结构，用于车间内排风进行过滤、吸附、消毒、氧化、无害化排放处理。

所述的第一换热器8和第二换热器18通过一个四通阀2分别与压缩机1连通，四通阀2用于制冷剂流通方向的切换，适用于各个工作状态；第一换热器8和第二换热器18之间分别通过并联设置的制冷剂管路21、膨胀阀22、制冷单向阀23、制热单向阀24连通，通过四通阀2的切换控制制冷剂流通方向的切换，从而实现制冷、制热和热回收等功能，其中压缩机1选用涡旋压缩机，制冷剂管路21中的节流膨胀阀22可为毛细管节流件，此种设置噪音小，重量轻，特别适合具有较高要求的功能场所。

所述的机组第一换热器8为翅片壳管式蒸发器或者冷凝器；所述的机组第二换热器18为套管、壳管、板式换热器。优选的，所述的进风阀3、新风阀4、旁通阀7、出风阀9、排风阀12为电动调节型密闭阀门。

所述的该工业废气余热回收冷热水机组一级多用原理：根据逆卡诺循环原理，机组设有热回收、空调制冷（热）、排风、新风等控制集成模块，通过连锁控制压缩机1、四通阀2、进风阀3、新风阀4、旁通阀7、出风阀9、冷凝风机10、排风阀12的开关转换实现机组不同工况运行，实现一机多用。

本发明运行状态具体如下：

当车间排风系统运行时：关闭新风阀4，机组作为低温废气余热回收冷热水机组，处于热回收运行状态，有效利用车间排出的低温废气余热。

车间排风系统停止运行时：开启新风阀4、冷凝风机10，机组作为冷热水机组制冷、制热运行状态；春秋过渡季节，车间内无需冷热负荷时关闭新风阀4开启旁通阀7机组处于排风运行状态。

机组排风工况气流路径：车间内低温余热废气由进风阀3进入通风通道11，流经过滤器5进行过滤及吸附氧化处理，再经过旁通阀7，由冷凝风机10加压后经送风阀9排出机组或由排风阀12进入车间排风系统管道。

机组热回收气流路径：车间内低温余热废气由进风阀3进入通风通道11，流经过滤器5进行过滤及吸附氧化处理，再由第一换热器8进行冷热交换处理，最后由冷凝风机10加压后经出风阀9排出机组或由排风阀12进入车间排风系统管道。

机组新风工况气流路径：车间工艺排风停止运行时，室外新风由新风阀4进入通风通道11，流经过滤器5进行过滤及吸附氧化处理，经过旁通阀7，最后由冷凝风机10加压后经送风阀9排出机组，接入车间内新风系统管道，为车间提供舒适新风。

机组空调制冷（热）工况气流路径：车间工艺排风停止运行时，室外新风由新风阀4进入通风通道11，流经过滤器5进行过滤及吸附氧化处理，由第一换热器8进行冷热交换，由冷凝风机10加压后经送风阀9排出机组。

机组热回收运行原理是：夏季车间内排出的低温余热废气低于室外空气温度10～15℃，有效回收利用车间内低温冷源能量；冬季车间排出的余热废气高于室外空气温度15～20℃，有效回收利用车间内低温废气热源能量。

机组热回收工况制冷(热)运行原理：根据逆卡诺循环原理，夏季车间内较低温度的气流经过滤器5处理后，流经第一换热器8，第一换热器8作为冷凝器，第二换热器18作为蒸发器；高温空调冷冻水由进水管14进入第二换热器18，经制冷剂蒸发换热后温度降低，由出水管16排出后进入空调冷水循环系统。冬季车间内较高温度的排风经过滤器5处理后，流经第一换热器8，第一换热器8作为蒸发器，第二换热器18作为冷凝器；低温空调热水由进水管14进入第二换热器18经制冷剂冷凝换热后温度升高，由出水管16排出后进入空调热水循环系统。

机组空调工况制冷(热)运行原理：根据逆卡诺循环原理，夏季室外新风经过滤器5处理后，流经第一换热器8，第一换热器8作为冷凝器，第二换热器18作为蒸发器；高温空调冷冻水由进水管14进入第二换热器18经制冷剂蒸发换热后温度降低，由出水管16排出后进入空调冷水循环系统。冬季室外新风经过滤器5处理后，流经第一换热器8，第一换热器8作为蒸发器，第二换热器18作为冷凝器；低温空调热水由进水管14进入第二换热器18经制冷剂冷凝换热后温度升高，由出水管16排出后进入空调热水循环系统。

机组新风工况运行原理：对于春秋过渡季节，车间内无需冷热负荷，压缩机1处于关闭状态，开启旁通阀7，室外新风经过滤器5处理后，流经旁通阀7，经冷凝风机10加压由出风阀9排出进入车间新风系统管道，为车间提供舒适新风。

节能原理：夏季车间内排出的低温余热废气低于室外空气温度10～15℃，与室外35℃设计工况运行节能25～40%；冬季车间排出的余热废气高于室外空气温度15～20℃，与室外-12℃设计工况运行节能30～55%。

排风运行原理：对于春秋过渡季节，车间内无需冷热负荷，压缩机2处于关闭状态，开启旁通阀7，车间内排出的废气经过滤器5处理后，由排风阀12进入车间排风系统管道。

热回收运行状态风阀集成控制模块控制逻辑：压缩机1、冷凝风机10启动；进风阀3、出风阀9 开启，新风阀4、旁通阀7、排风阀12关闭。

空调制冷、制热运行状态集成控制模块控制逻辑：压缩机1、冷凝风机10 启动；进风阀3、旁通阀7、排风阀12关闭，新风阀4、出风阀9开启。

机组新风运行状态控制模块控制逻辑：冷凝风机10启动；进风阀3、排风阀12关闭；新风阀4、旁通阀7、出风阀9开启。

所述的机组车间内设有排风系统，且排风机风压足够大时，机组处于排风运行状态，其控制模块控制逻辑：压缩机1、冷凝风机10停止；新风阀4、旁通阀7、出风阀9关闭；进风阀3、排风阀12开启。

所述的机组车间内设有排风系统且排风机风压足够大、需要制冷、制热运行时，机组处于节能运行状态，其控制模块控制逻辑：冷凝风机10停止，压缩机1启动； 进风阀3、排风阀12开启；新风阀3、旁通阀7、出风阀9关闭。

以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明的目的技术方案，都属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种工业废气余热回收冷热水机组,其特征在于：包括机组箱体；所述的机组箱体内设有隔板，通过隔板将机组箱体分为通风仓和冷热水系统；

所述的通风仓的仓侧壁上分别设有进风阀和新风阀和出风阀和排风阀；通风仓自进风阀至出风阀分别设有压缩机和第一换热器和冷凝风机；冷热水系统自左向右分别设有制冷支路和制热支路和第二换热器和水管道和阀门；所述第一换热器和第二换热器通过四通阀分别与压缩机连通，第一换热器和第二换热器之间并联设置有制热支路和制冷支路；所述的通风仓内设有风道旁通阀；所述的第一换热器为翅片壳管式结构设置；所述的第二换热器为套管式结构或者壳管结构或者板式结构。

2.如权利要求1所述的一种工业废气余热回收冷热水机组，其特征在于：所述的第二换热器设置有制冷剂入口和制冷剂出口并分别与制冷剂管路连接；所述的第二换热器上设置有进水管和出水管。

3.如权利要求1所述的一种工业废气余热回收冷热水机组，其特征在于：所述的通风仓内，在四通阀和压缩机的前侧设置有过滤器。

4.如权利要求1所述的一种工业废气余热回收冷热水机组，其特征在于：所述的过滤器为空气初效和中效和高效和活性炭吸附过滤或与UV催化光解以及静电除尘器的多级组合结构。