CN204301356U - 糖厂循环冷却水系统余热余压回收节能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种糖厂循环冷却水系统余热余压回收节能装置，主要包括循环冷却水余热回收单元、冷凝器循环冷却水水泵余压回收单元和冷却塔循环冷却水水泵余压回收单元。本实用新型通过利用循环水泵的余压及落差进行水轮机发电，利用冷却塔水泵富余压力做为动力源，采用水轮机动力将冷却塔水动风机取代原来电动风机实现冷却塔水泵的余压节能综合利用，从而实现糖厂循环冷却水系统高效节能的目的。本实用新型特点环保安全、节能高效，可广泛推广应用到各种循环冷却水系统的余热和余压回收综合节能利用改造，为节能减排拓展新的节能方向，为提高企业经济效益提供了新的节能技术思路。我国现有200多家制糖企业，若使用本实用新型技术具有巨大的节能效益，推广前景广阔。

Description

糖厂循环冷却水系统余热余压回收节能装置

技术领域

本实用新型属于糖厂节能技术领域，尤其涉及一种糖厂循环冷却水系统余热余压回收节能装置。

背景技术

糖厂的生产特点是：时间短，季节性很强，榨季生产期间一般为上年度11月15日到下年度4月15日，榨季生产时间大约5个月，即120天-150天左右，生产时间周期短。

糖厂的生产用能特点是：耗汽多、耗电多，耗水多；生产动力模式都是采用热电联产方式(即“生物质蔗渣炉+背压式汽轮机组”)，汽轮机发电背压的余热(乏汽)供给制糖工艺蒸发、煮糖、分蜜等生产工序的用热能耗设备使用，热能设备的蒸汽凝结水返回动力锅炉和制糖工艺生产循环使用。一般全厂热电联产热效率都达到70-85％左右，其热效率做功相应转换为热能、动能、电能外，还有30％左右热能(余热蒸汽)都通过糖厂蒸发和煮糖的水喷淋抽真空冷凝器的循环冷却水吸收冷却，然后排放到循环冷却水池里变成低品位热源藏在循环冷却水中。然而，对于以往糖厂的生产环节里，这部分低品位热源一直无法回收利用，冷却水还必须通过冷却塔系统循环冷却，然后供冷凝器循环冷却使用；在循环水池中的低温余热则散失在自然界的空气中白白地耗费掉，还可能对环境形成局部“热岛效应”。

一般糖厂工业循环冷却水系统需要大量的冷却水，对蒸发或煮糖的凝结器抽真空冷凝汁汽热源冷却系统，必须用大量的冷却水来获得所需要的真空度以加快糖厂蒸发或煮糖生产过程糖汁的浓缩时间效果。糖厂蒸发或煮糖的冷凝器一般都是安装在离地面高度20米左右，无论是冷却塔水泵还是蒸发冷凝器水泵的流量里都有30％左右的水泵富余压力完全可以回收利用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种糖厂循环冷却水系统余热余压回收节能装置，以实现糖厂循环冷却水中低品位热源的余热节能回收、循环水泵余压的节能综合回收利用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：糖厂循环冷却水系统余热余压回收节能装置，主要包括循环冷却水水泵余热回收单元、冷凝器循环冷却水水泵余压回收单元和冷却塔循环冷却水水泵余压回收单元；循环冷却水余热回收单元包括水源热泵的热水循环加热系统和旁路系统，热水循环加热系统由水源热泵、换热器、热水箱、热水循环泵依次连接构成回路，旁路系统由水源热泵和旁路管构成回路；冷却塔循环冷却水水泵余压回收单元主要由循环冷却水池、冷却塔水泵、水动风机冷却塔及连接管路组成，冷凝器循环冷却水水泵余压回收单元主要由循环冷却水池、冷凝器水泵、冷凝器、水轮发电机组及连接管路组成。

糖厂循环冷却水系统主要由蒸发冷凝器、循环冷却水池、冷凝器循环水泵、风机冷却塔和冷却塔水泵组成，蒸发冷凝器、循环冷却水池、冷凝器循环水泵经管道阀门依次连接构成回路，循环冷却水池、冷却塔水泵和风机冷却塔经管阀门道依次连接构成回路。

循环冷却水余热回收单元位于冷凝器循环水泵到蒸发冷凝器之间的冷凝器供水管道上；冷凝器循环冷却水水泵余压回收单元位于蒸发冷凝器到循环冷却水池之间的冷凝器排水管道上；风机冷却塔是冷却塔水泵余压回收单元的水动风机冷却塔。

热水循环加热系统由水源热泵经热泵冷凝器出水阀、热水循环管、换热器热水进水阀、换热器、换热器热水出水阀、热水箱进水阀、热水箱、热水循环泵进水阀、热水循环泵、热水循环泵出水阀、热泵冷凝器进水阀及其管道阀门依次连接构成回路；换热器的混合汁管一端为混合汁进汁阀另一端为混合汁出汁阀；热水箱经补水阀与补水管连接。

热泵旁路系统由水源热泵经热泵蒸发器进水阀、热泵旁路进水阀、旁路管、热泵旁路出水阀、热泵蒸发器出水阀及其管道阀门依次连接构成回路，循环水池的冷却水低温区经循环泵进水阀与冷凝器循环水泵连接，冷凝器循环水泵经循环泵出水阀与旁路系统连接再经冷凝器供水管与蒸发冷凝器连接。

冷凝器循环冷却水水泵余压回收单元由冷凝器排水管道、水轮机、水轮机出水阀、水轮机旁路管、旁路排水阀、水轮机进水阀及其管道阀门依次连接构成回路；循环水池的冷却水高温区经地面排水管与冷凝器循环冷却水余压回收单元连接。

冷却塔水泵余压回收单元由水动风机冷却塔经冷却塔排水管、循环水池的冷却水高温区、循环水池的冷却水低温区、冷却塔水泵进水阀、冷却塔水泵、冷却塔水泵出水阀、冷却塔供水管及其管道阀门依次连接构成回路。

蒸发冷凝器一端经由冷凝器进水阀与冷凝器供水管连接，另一端经冷凝器冷却水排水管、水轮机进水阀与水轮发电机连接，蒸发冷凝器一侧设带汁汽阀的汁汽管。

针对目前糖厂循环冷却水系统中循环冷却水中低品位热源的余热、循环泵余压难以回收闲置浪费的问题，发明人设计制作了一种糖厂循环冷却水系统余热余压回收节能装置，主要包括循环冷却水余热回收单元、冷凝器循环冷却水水泵余压回收单元和冷却塔水泵余压回收单元，该装置能够实现糖厂循环冷却水系统余热余压的综合回收利用，以达到节能减排之目的。

相对于现有技术，本发明装置回收节能技术的突出优势在于：

<1>循环冷却水余热回收单元利用水源热泵回收循环冷却水的低品位热源并将其提升为高品位热源(80℃左右高温热水)来加热糖厂混合汁，取代蒸汽加热混合汁或加热锅炉除盐软化水，实现余热的热水回收利用。此种余热回收模式是利用“冷却水低品位热源+少量电能”的热泵技术，其能量输出输入能效比效率达到300％-500％左右，节能效果明显。

<2>冷却塔水泵余压回收单元系将传统冷却塔的电动风机改为水动风机，是利用冷却塔水泵30％左右的富余压力作为动力源实现余压100％节能回收。

<3>冷凝器循环冷却水水泵余压回收单元通过水轮发电机利用冷凝器循环冷却水的“排水高位落差+冷却水循环泵余压”作为动力源，实现余压回收发电，充分回收利用循环水泵30％富余压力，对水泵电机功率而言，功率回收节能率为30％以上。

综上，本实用新型通过利用循环冷却水热泵余热节能回收，利用循环水泵的余压及落差进行水轮机发发电，利用冷却塔水泵富余压力做为动力源，采用水轮机动力将冷却塔水动风机取代原来电动风机实现冷却塔的余压节能综合利用，从而实现到糖厂循环水系统高效节能的目的。本实用新型技术特点是环保安全、节能高效，可广泛推广应用于糖厂循环水系统、热电厂循环水系统、酒精循环水系统、中央空调循环水等系统的余热和余压回收综合节能利用改造，为节能减排拓展新的节能方向，为提高企业经济效益提供了新的节能技术思路。我国现有200多家制糖企业，若使用本实用新型具有巨大的节能效益，推广前景广阔。

附图说明

图1是传统糖厂循环冷却水系统的结构示意及工艺流程图。

图2是本实用新型糖厂循环冷却水系统余热余压回收节能装置的使用状态及工艺流程图。

图中：1蒸发冷凝器，2冷凝器排水管，3水轮机进水阀，4水轮发电机组，5水轮机旁路排水阀，6水轮机旁路管，7水轮机出水阀，8地面排水管，9循环冷却水池，10冷却塔水泵进水阀，11冷却塔水泵，12冷却塔水泵出水阀，13冷却塔供水管，14水动风机冷却塔，15冷却塔排水管，16热泵旁路进水阀，17热泵旁路管，18热泵旁路出水阀，19冷凝器供水管，20热泵蒸发器进水阀，21水源热泵，22热泵蒸发器出水阀，23循环泵进水阀，24冷凝器循环水泵，25循环泵出水阀，26热水循环泵进水阀，27热水循环泵，28热水循环泵出水阀，29热水箱，30热水箱进水阀，31换热器，32热泵冷凝器进水阀，33热泵冷凝器出水阀，34混合汁管，35混合汁出汁阀，36混合汁进汁阀，37补水阀，38热水循环管，39换热器热水进水阀，40换热器热水出水阀，41冷凝器进水阀，42汁汽阀，43汁汽管，44冷却水低温区，45冷却水高温区，46电动风机冷却塔。

具体实施方式

如图1所示，传统糖厂循环冷却水系统主要由1蒸发冷凝器，9循环冷却水池，24冷凝器循环水泵，46电动风机冷却塔，11冷却塔水泵等设备组成。冷凝器循环冷却水系统设备由1蒸发冷凝器、9循环冷却水池、24冷凝器循环水泵经管道阀门依次连接构成回路；冷却塔循环冷却水系统设备由9循环冷却水池、11冷却塔水泵、46电动风机冷却塔经管道阀门依次连接构成回路。

在此基础上，本实用新型糖厂循环冷却水系统余热余压回收节能装置主要增加了循环冷却水热泵余热回收单元、冷凝器循环冷却水水泵余压回收单元和冷却塔水泵余压回收单元。如图2所示，循环冷却水热泵余热回收单元包括热水循环加热系统和热泵旁路系统，热水循环加热系统由水源热泵、换热器、热水箱、热水循环泵依次连接构成回路，热泵旁路系统由水源热泵和热泵旁路管构成回路；冷却塔水泵余压回收单元主要由水动风机冷却塔组成，冷凝器循环冷却水水泵余压回收单元主要由冷凝器水泵、冷凝器、冷凝器排水管、水轮发电机组成。蒸发冷凝器一端经由冷凝器进水阀41与冷凝器供水管19连接，另一端经冷凝器冷却水排水管2、水轮机进水阀3与水轮发发电机组4连接，蒸发冷凝器一侧设带汁汽阀42的汁汽管43。

循环冷却水热泵余热回收单元位于冷凝器循环水泵24到蒸发冷凝器1之间的冷凝器供水管道上；冷凝器循环冷却水水泵余压回收单元位于蒸发冷凝器1到循环冷却水池9之间的冷凝器排水管道上；风机冷却塔是冷却塔水泵11余压回收单元的水动风机冷却塔。

热水循环加热系统由水源热泵21经热泵冷凝器出水阀33、热水循环管38、换热器热水进水阀39、换热器31、换热器热水出水阀40、热水箱进水阀30、热水箱29、热水循环泵进水阀26、热水循环泵27、热水循环泵出水阀28、热泵冷凝器进水阀32及其管道依次连接构成回路；换热器的混合汁管34(为混合汁加热)一端为混合汁进汁阀36另一端为混合汁出汁阀35；热水箱经补水阀37与补水管连接进行补水。

热泵旁路系统由水源热泵21经热泵蒸发器进水阀20、热泵旁路进水阀16、热泵旁路管17、热泵旁路出水阀18、热泵蒸发器出水阀22及其管道依次连接构成回路，循环水池的冷却水低温区44经循环泵进水阀23与冷凝器循环水泵24连接，冷凝器循环水泵经循环泵出水阀25与热泵旁路系统连接再经冷凝器供水管19与蒸发冷凝器1连接。

冷凝器循环冷却水水泵余压回收单元由水轮发电机4经水轮机出水阀7、水轮机旁路管6、水轮机旁路排水阀5、水轮机进水阀3及其管道依次连接构成回路；循环水池的冷却水高温区45经地面排水管8与冷凝器循环冷却水水泵余压回收单元连接。

冷却塔水泵余压回收单元由水动风机冷却塔14经冷却塔排水管15、循环冷却水池的冷却水高温区45、循环水池的冷却水低温区44、冷却塔水泵进水阀10、冷却塔水泵11、冷却塔水泵出水阀12、冷却塔供水管13及其管道依次连接构成回路。

本实用新型回收节能装置的工作原理

(1)循环冷却水热泵余热节能回收。在冷凝器1的供水管道19中串联入水源热泵21设备，经热泵21压缩机按照逆卡诺循环工作原理，通过传热工质将循环冷却水中低品位热源提高到高品位热源进行加热循环利用。热泵21是以热泵蒸发器来吸收冷却水低品位热源，通过热泵冷凝器放出的80℃高温循环热水，经热水进水阀39和热水出水阀40控制(混合汁/热水)换热器31来加热糖厂混合汁34。热泵21以“热量倍增器”将热水箱29的40℃左右热水循环加热提升到80℃左右，并用来取代蒸汽汁汽管道43的热源并通过换热器31来实现糖厂混合汁34加热的工艺生产过程。

(2)冷却塔水泵余压节能回收。利用冷却塔水泵11存在30％富余压力的动力源来推动水动风机冷却塔14并通过水轮机排放冷却水到冷却塔布水器和填料里面逆流冷却后，由冷却塔排水管道15将冷却后冷却水排放到循环水池9的冷却水低温区44。水动风机冷却塔9取代原有电动风机冷却塔46，从而取消了原来系统电动风机冷却塔46联轴器、减速箱、电线电缆、开关控制柜等设备，使水动风机冷却塔14冷却效果温差△t控制为7℃，以达到电动风机100％节能效果。

(3)冷凝器水泵余压差压发电节能回收。利用蒸发(或煮糖)冷凝器1的循环水泵24的30％富余压力加上蒸发(或煮糖)冷凝器1到地面标高为20米高程排水管道8的高度落差，在地面上安装水轮发电机组4来实现冷凝器1排放冷却水落差余压发电功能。

上述实施例的循环冷却水系统仅含一个蒸发(或煮糖)冷凝器，若含多个冷凝器同时应用本实用新型可并联组合使用。

Claims (8)

1.一种糖厂循环冷却水系统余热余压回收节能装置，其特征在于主要包括三个节能装置单元：循环冷却水余热回收单元、冷凝器循环冷却水水泵余压回收单元和冷却塔循环冷却水水泵余压回收单元；所述循环冷却水余热回收单元包括水源热泵的热水循环加热系统和旁路系统，热水循环加热系统由水源热泵、换热器、热水箱、热水循环泵及管路依次连接构成回路，旁路系统由水源热泵和旁路管构成回路；所述冷却塔循环冷却水水泵余压回收单元主要由循环冷却水池、冷却塔水泵、水动风机冷却塔及连接管路组成，冷凝器循环冷却水水泵余压回收单元主要由循环冷却水池、冷凝器水泵、冷凝器、水轮发电机组及连接管路组成。

2.根据权利要求1所述的糖厂循环冷却水系统余热余压回收节能装置，其特征在于：所述糖厂循环冷却水系统主要由蒸发冷凝器、循环冷却水池、冷凝器循环水泵、风机冷却塔和冷却塔水泵组成，蒸发冷凝器、循环冷却水池、冷凝器循环水泵经管道依次连接构成回路，循环冷却水池、冷却塔水泵和风机冷却塔经管道依次连接构成回路。

3.根据权利要求2所述的糖厂循环冷却水系统余热余压回收节能装置，其特征在于：所述循环冷却水余热回收单元位于冷凝器循环水泵到蒸发冷凝器之间的冷凝器供水管道上；所述冷凝器循环冷却水水泵余压回收单元位于蒸发冷凝器到循环冷却水池之间的冷凝器排水管道上；所述风机冷却塔是循环冷却水冷却塔水泵余压回收单元的水动风机冷却塔。

4.根据权利要求3所述的糖厂循环冷却水系统余热余压回收节能装置，其特征在于：所述水源热泵的热水循环加热系统由水源热泵经热泵冷凝器出水阀、热水循环管、换热器热水进水阀、换热器、换热器热水出水阀、热水箱进水阀、热水箱、热水循环泵进水阀、热水循环泵、热水循环泵出水阀、热泵冷凝器进水阀及其管道依次连接构成回路；所述换热器的混合汁管一端为混合汁进汁阀另一端为混合汁出汁阀；所述热水箱经补水阀与补水管连接。

5.根据权利要求4所述的糖厂循环冷却水系统余热余压回收节能装置，其特征在于：所述旁路系统由水源热泵经热泵蒸发器进水阀、热泵旁路进水阀、旁路管、热泵旁路出水阀、热泵蒸发器出水阀及其管道依次连接构成回路，循环水池的冷却水低温区经循环泵进水阀与冷凝器循环水泵连接，冷凝器循环水泵经循环泵出水阀与旁路系统连接再经冷凝器供水管与蒸发冷凝器连接。

6.根据权利要求5所述的糖厂循环冷却水系统余热余压回收节能装置，其特征在于：所述冷凝器循环冷却水水泵余压回收单元由冷凝器排水管、水轮发电机组经水轮机出水 阀、水轮机旁路管、旁路排水阀、水轮机进水阀及其管道依次连接构成回路；循环水池的冷却水高温区经地面排水管与冷凝器循环冷却水的水轮机发电机组余压回收单元连接。

7.根据权利要求6所述的糖厂循环冷却水系统余热余压回收节能装置，其特征在于：所述冷却塔水泵余压回收单元由水动风机冷却塔经冷却塔排水管、循环水池的冷却水高温区、循环水池的冷却水低温区、冷却塔水泵进水阀、冷却塔水泵、冷却塔水泵出水阀、冷却塔供水管及其管道依次连接构成回路。

8.根据权利要求7所述的糖厂循环冷却水系统余热余压回收节能装置，其特征在于：所述蒸发冷凝器一端经由冷凝器进水阀与冷凝器供水管连接，另一端经冷凝器冷却水排水管、水轮机进水阀与水轮发电机连接，蒸发冷凝器一侧设带汁汽阀的汁汽管。