CN203550290U - 一种用于印染厂余热回收的高温热泵系统 - Google Patents

一种用于印染厂余热回收的高温热泵系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种用于印染厂余热回收的高温热泵系统，包括：染池、水泵、电磁三通阀、补水预热器、蓄水箱、排废口、补水口、水量调节阀、高温废水回收箱、中温废水回收箱，其特征在于：该系统采用两级废水回收箱，高温废水通过高温废水回收箱为高温级热泵循环提供热源，进行热泵循环，排出后进入中温废水回收箱；中温废水为中温级热泵循环提供热源，进行热泵循环，排出后进入补水预热器对补水进行预热，最后排废，进入后续废水处理流程，该系统有效的回收了污水中的废热，节省了印染厂排废冷却工艺流程与设备投入，大幅减少水蒸汽等热能的浪费，合理配置能量的梯级利用，高效节能，充分利用了废水中的余热。

Description

一种用于印染厂余热回收的高温热泵系统
技术领域
本实用新型涉及一种针对印染厂印染工序中的余热回收系统，尤其涉及一种多级温度的废水回收箱与高温热泵相配合的余热回收系统。 
背景技术
随着近年来节能减排要求的不断提高，传统轻工业低能效的弊端愈发凸显，特别是印染行业，生产过程能耗太大，严重浪费能源。传统印染行业，生产过程中需要的大量热水，其往往是通过高温水蒸气混合补水提供热能，在印染结束后直接将热水排放，能源利用率低，造成大量的能源流失，而且其引发的热污染问题同样具有危害性。使用常规热泵回收技术可以提高水蒸气产生过程的能效，但由于过大的供热温差，导致效率不高，热泵回收工作介质选择和压缩机匹配度也不理想，致使废水余热回收不充分，回收效率低，事实上仍未解决根本问题。 
印染厂的热水循环，是一个涉及升温、控温、维持升温速率、混合溶解、降温、洗涤、吸排水一体的复杂过程，在不同的使用阶段需要不同的加热/冷却模式。比如在一个绞纱印染的工艺流程中，在这个印染循环过程中，首先需要引入常温水，分别在加入助剂和燃料后静置一段时间，以使溶质充分溶解；之后，以一定的速率进行温升至中温，停止并保持；随后再以固定速率温升至高温；在保持相当长的时间后排水，重新补水并再次升温至中温，维持温度，一段时间后再次排水，完成印染；最终清洗染池，完成循环。针对这个循环过程，如果以水蒸气混合方法提供各环节需求温度的热水，并维持这一温度，必然需要大量的水蒸气，通过细致的控制过程达到，但是，此循环过程中分别有多次 的废水排放，如高温印染废水排放，中温印染废水排放和清洗水排放，这些排放水中所含余热被完全浪费，而且进入外界环境后造成热污染，可谓多害而无一利。为了达到不断深化的节能减排目标，对印染厂的印染循环过程需要进行进一步的优化，如何提高系统整体能效并减少热污染，成为影响印染厂节能环保的决定性因素。 
发明内容
本实用新型在上述情况的基础上提供了一种用于印染厂余热回收的高温热泵系统，该系统综合高温热泵的高效性，设计了一套用于印染厂余热回收的系统方案，该系统提高了印染厂整体循环的热效应，分级回收废液中的余热，降低对环境的热污染，克服了现有技术的不足。 
本实用新型所述的一种用于印染厂余热回收的高温热泵系统，包括：染池、水泵、电磁三通阀、补水预热器、蓄水箱、排废口、补水口、水量调节阀、高温废水回收箱、中温废水回收箱，其特征在于：染池的排水口通过第一水泵和第一电磁三通阀连接到高温废水回收箱和中温废水回收箱中，高温废水回收箱连接在高温级热泵循环中，高温级热泵循环通过变频水泵或第二电磁三通阀连接到染池上，中温废水回收箱通过第二水泵连接到中温级热泵循环中，中温级热泵循环连接到蓄水箱和补水预热器上，采用两级废水回收箱，高温废水为高温供水提供热源，通过水泵进行循环，排出后进入中温废水回收箱；中温废水为中温供水提供热源，通过水泵进行循环，排出后进入补水预热器对补水进行预热，最后通过排废口排废，进入后续废水处理流程。 
该系统中的高温级热泵采用R245fa工质进行循环，中温级热泵采用R134a工质进行循环，高、中温的冷凝器与蒸发器均采用间壁式换热，高温级蒸发器与高温废水回收箱中排出的废水进行换热，中温级蒸发器与中温废水回收箱中 排出的废水进行换热，冷凝器与染池水换热，进行循环加热，升温并保持染池水的温度。 
在该高温热泵系统中的管路中设置有多个水泵和多个电磁三通阀，通过水泵和电磁三通阀的配合，灵活控制管路中的供液压力和控制废水流向，将不同温度的废水分别引入高温废水回收箱和中温废水回收箱中，通过第一水泵和第一电磁三通阀将高温印染废水供至高温废水回收箱，为高温级热泵循环提供热源，将中温印染废水供至中温废水回收箱，为中温级热泵循环提供热源，蓄水箱通过第四水泵和第三电磁三通阀的配合，通过中温级热泵循环系统循环加热，并通过第三电磁三通阀的控制，在需要时将中温热水供出，通过第二电磁三通阀的调节进入染池中，之后补水并再次进入循环加热，提升并保持水温，高温废水回收箱中的水，在与高温级蒸发器换热后，再次流入中温级废水回收箱；而中温级废水回收箱中的水，在与中温级蒸发器换热后流出，进入补水预热器，再与补水换热后排出，系统中温废水回收箱中排出的废水在与中温级蒸发器换热之后，经由第四电磁三通阀的控制，部分与补水预热器中的补水进行换热，提高补水的温度；补水在通过补水预热器后分为两路，一路通过第五电磁三通阀为染池直接补水，用于清洗水或提供保温水，另一路通过第六电磁三通阀进入蓄水箱，或经过第五电磁三通阀进入染池，该中温水为染池供水，并由常温水源为蓄水箱提供补水，不断通过第四电磁三通阀提供加热以维持温度，依此循环，最终的中温废水会与常温水源补水进行换热，提高补水温度后排废，完成循环。 
所述的高温级热泵循环由R245fa压缩机、高温级蒸发器、高温级热力膨胀阀、高温级冷凝器组成；所述的中温级热泵循环由R134a压缩机、中温级蒸发器、中温级热力膨胀阀、中温级冷凝器组成。 
该实用新型高温热泵系统采用采用两级废水回收箱，高温废水为高温级热泵循环提供热源、进行热泵循环，排出后进入中温废水回收箱；中温废水为中温级热泵循环提供热源、进行热泵循环，排出后进入补水预热器对补水进行预热，最后排废，进入后续废水处理流程。该系统有效的回收了污水中的废热，节省了印染厂排废冷却工艺流程与设备投入，大幅减少为营造高温印染环境所需要的水蒸汽，合理配置能量的梯级利用，同时相对普通的余热回收热泵机组，更加高效节能；本实用新型与传统印染厂采用的水蒸汽混合或者水蒸汽间壁式加热提供热水的方法相比，主要优势在于大幅提高系统能效，制热效率有很大提高，本系统充分利用了废水中的余热，省去了废水降温所需大型冷却塔等循环装置，不仅可提高效率，还可降低成本，减少热污染，可谓一举多得。 
附图说明
附图1为该高温热泵系统的结构示意图 
附图2为一般绞纱印染的工艺流程图 
具体实施方式
下面结合附图说明对本实用新型做进一步的阐述。 
如图2所示，本实用新型所述的一种用于印染厂余热回收的高温热泵系统，包括：染池1、水泵、电磁三通阀、补水预热器23、蓄水箱18、排废口、补水口26、水量调节阀27、高温废水回收箱2、中温废水回收箱3，其特征在于：染池1的排水口通过第一水泵4和第一电磁三通阀5连接到高温废水回收箱2和中温废水回收箱3中，高温废水回收箱2连接在高温级热泵循环中，高温级热泵循环通过变频水泵10或第二电磁三通阀11连接到染池1上，中温废水回收箱3通过第二水泵13连接到中温级热泵循环中，中温级热泵循环连接到蓄水 箱18和补水预热器23上。 
所述的高温级热泵循环由R245fa压缩机6、高温级蒸发器7、高温级热力膨胀阀8、高温级冷凝器9组成；所述的中温级热泵循环由R134a压缩机14、中温级蒸发器15、中温级热力膨胀阀16、中温级冷凝器17组成，R245fa压缩机6和高温级热力膨胀阀8并接在高温级蒸发器7和高温级冷凝器9之间，R134a压缩机14和中温级热力膨胀阀16并接在中温级蒸发器15和中温级冷凝器17之间。 
高温级热泵循环中的高温级蒸发器7通过第二水泵12连接在中温废水回收箱2上，中温级热泵循环中的中温级蒸发器15通过第四电磁三通阀21连接到第二排废口29上，同时该中温级蒸发器15通过第四电磁三通阀21连接到补水预热器23上，该补水预热器23一路通过第五电磁三通阀22连接到染池1上，一路通过第五水泵24连接到补水口26上，还有一路连接到第一排废口25上。中温级冷凝器17一路连接在蓄水箱18上，另一路通过第三电磁三通阀20和第四水泵19连接到蓄水箱18上，中温级冷凝器17、蓄水箱18、第四水泵19、第三电磁三通阀20构成局部回路，所述的第三电磁三通阀20一路连接到第二电磁三通阀11上，一路通过水量调节阀27连接到第六电磁三通阀28上，第六电磁三通阀28的一端连接到蓄水箱18上，另一端连接到第五电磁三通阀22上。 
在如图2的一个循环的印染工艺完成后，高温的印染废水在水泵4的动力供给和第一电磁三通阀5的控制下，从染池1中流出，进入高温废水回收箱2中；而之后的中温印染废水则以相同方式流入中温废水回收箱3中。高温废水回收箱2中的高温废水，作为热源为高温级热泵循环中的高温级蒸发器7提供热量，进而为染池1中的水提供热量，具体为通过变频水泵10在高温级冷凝器9中吸收热量升温，并在第二电磁三通阀11的控制下流回染池1当中，以此法进行循 环加热，提高并保持染池1中水的温度。 
从高温废水回收箱2中流出的水，在换热降温后，经由第二水泵12流入中温废水回收箱3中。中温废水回收箱3中废水通过第三水泵13流入中温级蒸发器15中，作为热源为中温级热泵循环提供热量，进而为蓄水箱18中的水提供热量；蓄水箱18中的水在第四水泵19和第三电磁三通阀20的控制下，反复流入中温级冷凝器17中进行换热，升温并保持温度，当染池1中需要中温水源时，在第三电磁三通阀20的控制下，流入染池1当中，提供中温热水。 
中温废水在与中温级蒸发器15换热降温后，在第四三通电磁阀21的控制下，流入补水预热器23当中，为常温补水预热，之后从排废口25或29排出，补水自补水口26流入，经过第五水泵24的驱动和补水预热器23的预热后，在第五电磁三通阀22处分为两路，一路进入染池1中作清洗和温控之用，另一路则通过第六电磁三通阀28和水量控制阀27的控制，流入蓄水箱18中。 
通过上文对本实用新型高温热泵系统的结构与工作原理的描述，所属技术领域的技术人员应该理解，本实用新型不局限于上述具体实施方式，在本实用新型的基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本实用新型的保护范围之中。 

Claims (5)

1.一种用于印染厂余热回收的高温热泵系统，包括：染池（1）、水泵、电磁三通阀、补水预热器（23）、蓄水箱（18）、排废口、补水口（26）、水量调节阀（27）、高温废水回收箱（2）、中温废水回收箱（3），其特征在于：染池（1）的排水口通过第一水泵（4）和第一电磁三通阀（5）连接到高温废水回收箱（2）和中温废水回收箱（3）中，高温废水回收箱（2）连接在高温级热泵循环中，高温级热泵循环通过变频水泵（10）或第二电磁三通阀（11）连接到染池（1）上，中温废水回收箱（3）通过第二水泵（13）连接到中温级热泵循环中，中温级热泵循环连接到蓄水箱（18）补水预热器（23）上。 
2.根据权利要求1所述的一种用于印染厂余热回收的高温热泵系统，其特征在于：所述的高温级热泵循环由R245fa压缩机（6）、高温级蒸发器（7）、高温级热力膨胀阀（8）、高温级冷凝器（9）组成；所述的中温级热泵循环由R134a压缩机（14）、中温级蒸发器（15）、中温级热力膨胀阀（16）、中温级冷凝器（17）组成。 
3.根据权利要求2所述的一种用于印染厂余热回收的高温热泵系统，其特征在于：所述的R245fa压缩机（6）和高温级热力膨胀阀（8）并接在高温级蒸发器（7）和高温级冷凝器（9）之间，所述的R134a压缩机（14）和中温级热力膨胀阀（16）并接在中温级蒸发器（15）和中温级冷凝器（17）之间。 
4.根据权利要求1或2所述的一种用于印染厂余热回收的高温热泵系统，其特征在于：高温级热泵循环中的高温级蒸发器（7）通过第二水泵（12）连接在中温废水回收箱（2）上，中温级热泵循环中的中温级蒸发器（15）通过第四电磁三通阀（21）连接到第二排废口（29）上，同时该中温级蒸发器（15）通过第四电磁三通阀（21）连接到补水预热器（23）上，该补水预热器（23）一路通过第五电磁三通阀（22）连接到染池（1）上，一路通过第五水泵（24） 连接到补水口（26）上，还有一路连接到第一排废口（25）上。 
5.根据权利要求1或2所述的一种用于印染厂余热回收的高温热泵系统，其特征在于：所述的中温级冷凝器（17）一路连接在蓄水箱（18）上，另一路通过第三电磁三通阀（20）和第四水泵（19）连接到蓄水箱（18）上，中温级冷凝器（17）、蓄水箱（18）、第四水泵（19）、第三电磁三通阀（20）构成局部回路，所述的第三电磁三通阀（20）一路连接到第二电磁三通阀（11）上，一路通过水量调节阀（27）连接到第六电磁三通阀（28）上，第六电磁三通阀（28）的一端连接到蓄水箱（18）上，另一端连接到第五电磁三通阀（22）上。 
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