CN213713606U - 一种冷热联供双效板换机组 - Google Patents

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Abstract

一种冷热联供双效板换机组由低温循环和高温循环系统组成，其中低温循环采用R134a或同类低温制冷剂，高温循环采用R123或同类高温制冷剂，利用两种制冷剂的不同物性特征，配合机组系统组成部件设计，实现在制取‑30℃～0℃的冷流体同时将热流体导热油加热到100℃～120℃，是替代传统锅炉加冷冻机组合的节能产品，具有较好的市场应用前景。

Description

一种冷热联供双效板换机组
技术领域
本实用新型涉及制冷同时制热领域，尤其涉及一种冷热联供双效板换机组领域。
背景技术
工业中很多行业需要低温制冷同时又需要高温制热，且需冷量和热量大致相等，目前供热多采用锅炉，锅炉会产生废气、废水、废渣，不节能也不环保，供冷一般都采用冷冻机和冷却塔的组合或冷冻机配蒸发冷来提高系统的效率，但无论效率怎么提高，制冷产生的废热都需要通过冷却塔或蒸发冷排到空气中损失掉，所以节能有限。
实用新型内容
本实用新型从节能减排的角度出发，研发了一种既可替代锅炉提供高温热源同时又能替代冷冻机提供低温冷源的冷热联供双效板换机组。其满足了工业生产线上需低温供冷同时又需高温供热的需求，供热端是利用供冷端产生的废热加热流体导热油，非常节能，且系统配置简洁，省去了许多中间辅助设备，也无燃料燃烧产生废气、废渣、废水排放，非常环保。
实用新型具体技术方案如下：
一种冷热联供双效板换机组由低温循环和高温循环系统组成，其中低温循环采用R134a或同类低温制冷剂，高温循环采用R123或同类高温制冷剂。
低温循环实现冷冻机功能，通过管路和阀门将低温压缩机1、低温循环二次油分离器2、中间卧式板换换热器3、低温循环干燥过滤器4、低温循环闪蒸器5、低温循环二次冷凝器6、低温循环电子膨胀阀7、低温循环多段卧式板换蒸发器8、低温循环油冷却器9连成一个完整的制冷回路；可制取-30℃～0℃的冷流体。
高温循环实现锅炉功能，同样借助管路和阀门将高温压缩机10、高温循环二次油分离器11、高温循环多段卧式板换冷凝器12、高温循环干燥过滤器13、高温循环闪蒸器14、高温循环二次冷凝器15、高温循环电子膨胀阀16、中间卧式板换换热器3连成一个完整的制热回路。其中中间卧式板换换热器既是低温循环中的冷凝器，又是高温循环中的蒸发器。高温循环的制冷剂R123在中间卧式板换换热器中吸收低温循环中R134a的冷凝热实现高温蒸发，然后通过高温压缩机做功得到较高的冷凝温度，将热流体导热油加热到100℃～120℃。
冷热联供双效板换机组的低温循环压缩机适应蒸发温度范围是 -40℃＜Te＜20℃,冷凝温度范围是20℃＜Tc＜70℃，高温循环压缩机适应蒸发温度范围是35℃＜Te＜75℃,冷凝温度范围是85℃＜Tc＜ 125℃。
冷热联供双效板换机组中的中间卧式板换换热器、低温循环多段卧式板换蒸发器、高温循环多段卧式板换冷凝器均为不锈钢全焊卧式板换换热器，两种流体在不锈钢板换换热器中完全实现全逆流交换，换热效率高，板换的端差可以控制在0.5℃～2℃的范围内，这样在同样的蒸发温度和冷凝温度下可以得到更低的冷流体温度和更高的热流体温度。不锈钢板换耐低温和高温的性能好，克服了铜管在低温或高温下易开裂的缺点，降低了机组故障风险，提高了机组可靠性。
低温循环和高温循环中均设计有二次冷凝器，主要是排除系统的有害过热，维持系统冷热平衡，使低温制冷和高温制热保持在所需要的温度范围内，不发生温度漂移，保证机组运行稳定。其中高温循环中二次冷凝器采用低温循环中小部分制冷剂蒸发冷却。低温循环中二次冷凝器外接小型冷却塔散热。
低温循环和高温循环的最高压力都不超过16bar,所以系统不需要采用特殊高承压设备。
冷热联供双效板换机组的膨胀阀均采用电子膨胀阀，能根据温度精确控制冷蒸发量，且具有编程功能。
机组电控系统具有接入工厂中控的接口，方便接入工业物联网，实现物联网控制。
附图说明
图1冷热联供双效板换机组系统构成图
其中1、低温压缩机2、低温循环二次油分离器3、中间卧式板换换热器4、低温循环干燥过滤器5、低温循环闪蒸器6、低温循环二次冷凝器7、低温循环电子膨胀阀8、低温循环多段卧式板换蒸发器9、低温循环油冷却器10、高温压缩机11、高温循环二次油分离器12、高温循环多段卧式板换冷凝器13、高温循环干燥过滤器14、高温循环闪蒸器15、高温循环二次冷凝器16、高温循环电子膨胀阀
具体实施方式
以同时制取0℃冷流体和100℃热流体为例，结合附图对本发明作进一步详细说明
设定低温循环多段卧式板换蒸发器8中R134a制冷剂的蒸发温度为-2℃，多段卧式板换蒸发器端差2℃，R134a在低温循环多段卧式板换蒸发器8中蒸发将冷流体降到0℃，然后进入低温压缩机1压缩后进入低温循环二次油分离器2，分离所带的润滑油后进入中间卧式板换换热器3中冷凝，假设冷凝温度为50℃，此工况恰好处在低温压缩机工作范围的中间段，运行较理想，冷凝后进入低温循环闪蒸器 5，再进入低温循环二次冷凝器6进一步降温，最后通过低温循环电子膨胀阀7进入低温循环多段卧式板换蒸发器8中实现-2℃再蒸发。
高温循环R123在中间卧式板换换热器3中蒸发温度设定为45℃，它吸收低温循环中R134a的冷凝热蒸发，然后进入高温压缩机10，再进入高温循环二次油分离器11，分离所带的润滑油后进入高温循环多段卧式板换冷凝器12，设定此时的冷凝温度为102℃，板换冷凝器端差控制在2℃，R123在此板换冷凝器中放热将热流体导热油加热到100℃，冷凝后的R123再依次进入高温循环干燥过滤器13、高温循环闪蒸器14、高温循环二次冷凝器15、高温循环电子膨胀阀16，最后又回到中间卧式板换换热器实现45℃蒸发，此工况也恰好处在高温压缩机工作范围的中间段，所以较易实现。
有益效果
与传统冷冻机加锅炉组合方式比，冷热联供双效板换机组实现了这两种设备的功能。一种设备同时供冷供热，简化了系统结构，减少了占地面积，降低了水耗、药耗，且控制更方便，为动力设备接入未来工业物联网奠定了基础。制热端无CO2排放，环保性能好。
与冷冻机加热泵组合比，冷热联供双效板换机组是将制冷产生的废热回收到高温循环中加热热流体导热油，实现了能源的双重利用，相对冷冻机和热泵组合将热量排放到空气中和从空气中吸收能源要节能得多。

Claims (4)

1.一种冷热联供双效板换机组，它由低温循环和高温循环系统组成，其中低温循环系统采用R134a或同类低温制冷剂；高温循环系统采用R123或同类高温制冷剂，其特征是：所述低温循环系统是借助管路和阀门将低温压缩机、低温循环二次油分离器、中间卧式板换换热器、低温循环干燥过滤器、低温循环闪蒸器、低温循环二次冷凝器、低温循环电子膨胀阀、低温循环多段卧式板换蒸发器、低温循环油冷却器连成一个完整的制冷回路；所述高温循环系统是借助管路和阀门将高温压缩机、高温循环二次油分离器、高温循环多段卧式板换冷凝器、高温循环干燥过滤器、高温循环闪蒸器、高温循环二次冷凝器、高温循环电子膨胀阀、中间卧式板换换热器连成一个完整的制热回路，使得机组在制取-30℃～0℃的冷流体同时可以将热流体导热油加热到100℃～120℃。
2.根据权利要求1所述的一种冷热联供双效板换机组，其特征是：中间卧式板换换热器、低温循环多段卧式板换蒸发器、高温循环多段卧式板换冷凝器都采用全焊不锈钢卧式结构，端差可以控制在0.5℃～2℃范围内，中间卧式板换换热器既是低温循环系统中的冷凝器，又是高温循环系统中的蒸发器。
3.根据权利要求1所述的一种冷热联供双效板换机组，其特征是：低温循环和高温循环系统中均设计有二次冷凝器排除系统的有害过热，维持系统冷热平衡，使低温制冷和高温制热保持在所需要的温度范围内，不发生温度漂移，保证机组稳定运行。
4.根据权利要求1所述的一种冷热联供双效板换机组，其特征是：高温循环系统中的二次冷凝器采用低温循环系统中的制冷剂冷却。
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