CN204923537U - 一种工业制冷循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于化工、化工制药及食品冷藏等领域的常用制冷装置，涉及一种新型工业制冷循环系统。其特征是区别于传统的制冷循环系统，通过采取一系列措施将载冷系统彻底取消，将原有的换热器作为蒸发器替代，从而达到能量传输效率高、节能降耗、应用设备免受载冷剂腐蚀、减少生产停车维修时间以及减少污染排放和降低生产成本的目的。

Description

一种工业制冷循环系统

技术领域

本实用新型涉及一种工业制冷循环系统。主要是应用于化工、化工制药及食品冷藏等领域的制冷装置。

背景技术

目前，我国化工等领域工业生产中使用的制冷循环系统基本由三个循环系统组成：即制冷机循环系统、冷凝器冷却系统和载冷剂循环系统。制冷机循环系统主要包括制冷压缩机、冷凝器、储液器、节流阀、蒸发器这几部主要设备组。制冷剂在蒸发器中气化吸收热量，压缩机做功将气态的制冷剂压缩送入冷凝器，使其在冷凝器中放出热量凝结为液态；冷凝器冷却系统由冷却水储槽、输送泵、凉水塔组成，通过冷却水在冷凝器管程内的流动使冷凝器壳程中的制冷剂降温并从气态变为液态；载冷剂循环系统主要包括载冷剂储槽（储槽内放置制冷系统中的蒸发器）、载冷剂、搅拌装置、输送泵、目的换热器（指生产岗位的各种形态的热交换设备）组成。载冷剂在储槽内通过与蒸发器进行热交换变为低温载冷剂，经过输送泵将低温载冷剂传送到目的换热器中使目的换热器达到降温效果。

现有的工业制冷工艺，这三个主要系统缺一不可。但是，从应用效果看，这种传统的制冷工艺系统存在以下问题：

1.能量传输效率低。蒸发器部分制冷剂与载冷剂之间的热传递受传递系数的影响，不可能将能量完全传递出去；换热器部分载冷剂与物料之间的热传递仍然存在传递损耗。究其原因是载冷剂这个“二传手”使热量传递打了折扣。

2.动力利用效率低。载冷剂传输需要额外动力消耗才能实现传输过程，包括载冷剂搅拌装置和输送泵装置。

3.污染物排放和泄露隐患。载冷剂的消耗和泄漏有造成环境污染的可能，给环保减排带来压力。

4.系统运行成本大。由于载冷剂（通常为盐水）腐蚀性强，直接与目的换热器接触造成目的换热器维修频率增加，而且通常为了克服被腐蚀，不得不刻意变更目的换热器材质使其具有一定的抗腐蚀能力，设备投入成本增加，停车时间延长，影响生产整体效益。

发明内容

发明目的：本实用新型提供一种工业制冷循环系统，其目地在于将载冷系统完全取消，提高能量传输效率，形成一种高效、抗腐、安全、简洁、成本低廉的全新制冷循环系统，并且通过一系列相应的措施保证制冷系统正常运行。

技术方案：

一种工业制冷循环系统，其特征在于：该系统包括制冷剂循环系统和冷凝器循环系统；

所述制冷剂循环系统，包括储液器、目的换热器、压缩机、冷凝器；储液器与目的换热器进口之间通过节流膨胀阀连接、目的换热器出口与压缩机进口连接、压缩机出口与冷凝器进口连接、冷凝器出口与储液器连接；

所述冷凝器循环系统,包括凉水塔、输送泵、储水槽；所述制冷剂循环系统中的冷凝器冷却水出水口与储水槽连接、储水槽与输送泵入口连接、输送泵出口与凉水塔进水口连接、凉水塔出水口与所述制冷剂循环系统中的冷凝器冷却水进水口连接。

所述的工业制冷循环系统，其特征在于：所述目的换热器为由若干个目的换热器组成的目的换热器组。

所述的工业制冷循环系统，其特征在于：所述目的换热器组的输入端安装有浮球阀、输出端安装有气液分离器。

所述的工业制冷循环系统，其特征在于：所述目的换热器组中的各层级目的换热器的输入端分别安装有浮球阀、输出端分别安装有气液分离器。

优点及效果：本实用新型主要的发明点在于将载冷系统完全取消，提高能量传输效率，形成一种适合高效、抗腐、安全、简洁、成本低廉的全新制冷循环系统，并且通过一系列相应的措施保证制冷系统正常运行。

附图说明：

图1为传统工业制冷系统流程图。

图2为本实用新型工业制冷系统流程图。

图3为目的换热器液面控制示意图。

图4为目的换热器梯次安装液面控制示意图。

图中标注：1浮球阀；2节流膨胀阀；3气液分离器。

具体实施方式：

本实用新型的主要技术思想是将原始系统中的蒸发器（如图1所示）取消，将原有的换热器直接变成各个蒸发器，也就是目的换热器（如图2所示）。

本实用新型的主要技术方案为：

该系统包括制冷剂循环系统和冷凝器循环系统；

所述制冷剂循环系统，包括储液器、目的换热器、压缩机、冷凝器；储液器与目的换热器进口之间通过节流膨胀阀2连接、目的换热器出口与压缩机进口连接、压缩机出口与冷凝器进口连接、冷凝器出口与储液器连接；

所述冷凝器循环系统,包括凉水塔、输送泵、储水槽；所述制冷剂循环系统中的冷凝器冷却水出水口与储水槽连接、储水槽与输送泵入口连接、输送泵出口与凉水塔进水口连接、凉水塔出水口与所述制冷剂循环系统中的冷凝器冷却水进水口连接。

所述的工业制冷循环系统，其特征在于：所述目的换热器为由若干个目的换热器组成的目的换热器组。

所述的工业制冷循环系统，其特征在于：所述目的换热器组的输入端安装有浮球阀1、输出端安装有气液分离器3。

所述的工业制冷循环系统，其特征在于：所述目的换热器组中的各层级目的换热器的输入端分别安装有浮球阀1、输出端分别安装有气液分离器3。

对管线长度、口径、流速及压力进行数据计算。从计算结果与原系统进行比照。最终确认不会对系统运行产生负面影响。

对各个目的换热器（相当于各个小的蒸发器）液面进行控制（如图3所示），确保其满液式蒸发器的换热效果。

根据能量最低法则，目的换热器的控制高度应有梯次结构（如图4所示）。按所需温度条件进行位差控制。

由于目的换热器结构形式错综复杂，变成蒸发器的性质后要按蒸发器性能对其安装形态及外部管线配置进行改变，保证其具备制冷剂的蒸发环境。

一般新的目的换热器，其设计压力完全可以满足系统运行的压力及安全规范要求；旧的目的换热器要进行压力测试，按系统压力要求进行修复或改造。保证目的换热器能够符合安全运行要求。

对于原载冷系统能够满足的运行条件，在新系统下会存在个别阻碍（因为新系统具备封闭、洁净和排它性），通过局部特定措施保证新系统的兼容性。

在目的换热器部位安装相应的温度、压力显示装置或信号反馈系统，通过一定的程序控制过程做到按需求进行主动调控。

安全控制装置。在目的换热器部位安装必要的安全调控系统和应急泄压系统，确保目的换热器在设定压力下运行。

本方案可以达到的效果为：

1.提高制冷系统的能力：因为换热器充当蒸发器，使热交换变得更直接更充分。根据相关数据记载，这种面积放大了的“蒸发器”，面积超过2倍以上，其换热效率将增加15%以上。

2.取消系统运作的二次能源消耗：连接蒸发器与换热器之间的载冷体（盐水）必须通过管道泵进行循环输送。一般一台44万大卡冷冻机所匹配的盐水搅拌4台=4*5.5KW；输送泵4台=4*17KW；冷凝器水冷及凉水塔风扇约13KW。合计103KW。而44万大卡冷冻机功率为190KW，总电机功率为293KW。从能源消耗上看，采用这种工艺取消了90KW，相当于减少了31%的电能消耗。而大量的盐水管线投入则彻底节省。

3.腐蚀对比：传统的制冷系统，作为载冷体的盐水，因为价格低廉、载冷能力强而得到广泛应用。但是，由于这种卤素成分，其中的无机盐离子对金属产生强烈的腐蚀作用而又无相应的替代品，蛇管、列管、釜类夹层的损坏九成以上是因为受到盐水腐蚀而损坏。每年花费在解决因腐蚀而损坏来恢复设备使用功能上的费用占设备维护费用的七成以上。如果避免受到盐水腐蚀，维修费用大大降低，而保证连续生产，甩掉每年传统的固定设备维修，将使生产产生巨大的经济效益。换热器充当蒸发器，彻底抛弃了载冷体，也告别了盐水的腐蚀。一般氨、氟利昂或溴化锂对金属的腐蚀性很低，可以保证十年以上的接触机会，腐蚀度相当于0。为了保证设备耐腐蚀，经常需要更换一级高于一级的材质，从碳钢到不锈钢再到钛材，设备投入成本成倍成十倍成百倍地增加。而本新型制冷系统则使设备投入在一个较低的成本内运行。

4.冷媒传输效率：一般讲，载冷体由于在蒸发器管壳表面进行热传递时存在一定转换系数、与换热器进行热传递也存在转换系数；载冷体在与空气接触时由于温差作用，存在一定能量消耗；载冷体从蒸发器内传输到换热器过程又有热量消耗。最后，从蒸发器到换热器，热量损耗应该达到30%以上。况且，冷冻机对冷媒要用一定时间进行初始化降温达到温度需求标准。综合各种消耗，冷冻机实际功效不会超过50%。

本实用新型工业制冷循环系统总体具有以下特征：

安全：现今社会，人们在从事生产活动中，更加关注生命，关爱健康，如何保证人们的生产活动能够在一个安全舒适的环境下进行，是企业决策者着重考虑的问题。本实用新型工业制冷循环系统在工艺全过程的设计理念上始终把安全运行放在第一位，对系统可能存在的任何安全隐患采取积极有效科学严谨的应对措施。保证系统在任何情况下不会存在安全事故。

环保：载冷剂的取消，有利于解决环保问题。不必担心载冷剂所带来的环境污染和环保排放压力。

节能：载冷系统的传输需要载冷剂、水、传输管道和传输动力。取消载冷系统直接节省了物质消耗和维修成本，节能潜力巨大。

高效：载冷剂传输作为制冷作用的“二传手”，其间使能量的转换率大大降低。本实用新型工业制冷循环系统可以使制冷能量直接与目的地面对面，传输效率提高30%以上。

Claims (4)

1.一种工业制冷循环系统，其特征在于：该系统包括制冷剂循环系统和冷凝器循环系统；

所述制冷剂循环系统，包括储液器、目的换热器、压缩机、冷凝器；储液器与目的换热器进口之间通过节流膨胀阀（2）连接、目的换热器出口与压缩机进口连接、压缩机出口与冷凝器进口连接、冷凝器出口与储液器连接；

所述冷凝器循环系统，包括凉水塔、输送泵、储水槽；所述制冷剂循环系统中的冷凝器冷却水出水口与储水槽连接、储水槽与输送泵入口连接、输送泵出口与凉水塔进水口连接、凉水塔出水口与所述制冷剂循环系统中的冷凝器冷却水进水口连接。

2.根据权利要求1所述的工业制冷循环系统，其特征在于：所述目的换热器为由若干个目的换热器组成的目的换热器组。

3.根据权利要求2所述的工业制冷循环系统，其特征在于：所述目的换热器组的输入端安装有浮球阀（1）、输出端安装有气液分离器（3）。

4.根据权利要求3所述的工业制冷循环系统，其特征在于：所述目的换热器组中的各层级目的换热器的输入端分别安装有浮球阀（1）、输出端分别安装有气液分离器（3）。