CN215523822U - 超高温临界水节能机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了超高温临界水节能机组，包括：热源水循环结构、冷媒循环结构以及冷却水循环结构，所述热源水循环结构以及所述冷却水循环结构连接于所述冷媒循环结构的两侧；本实用新型的有益效果是，该机组采用与国际名牌厂家共同研发的专用压缩机，容量大、效率高,压缩机根据用户热源及使用温度要求，采用不同压缩比设计，避免了过压缩和欠压缩，达到最佳的能效输出,阶段式变频功能可根据负荷自动确定压缩机投切台数，有效的减小对电网的冲击，最大限度的节省了电能，延长了机组使用寿命，同时对机组检修及维护，并不影响机组总体使用效果。

Description

超高温临界水节能机组

技术领域

本实用新型涉及热泵设备技术领域，特别是超高温临界水节能机组。

背景技术

经过数年深入的研究、设计与工程应用。热泵在工业应用领域非常之广泛，诸如：化工、制药、微电子薄膜、复合材料、生物(反应)等化合、合成、分解、析出、沉淀等工艺；原油管道伴热；生物(发酵)、酿造、食品、饮料、酒业等降温、升温、双向温度控制、灭菌等工艺；米粉面粉制品、饲料、中草药、特种木材、造纸、印染等干燥、防结露等工艺；以及高于暖通空调指标的特种仓库、档案室(馆)等恒温恒湿控制与调节。

工业工艺热泵运行稳定性要求高，备份转换技术是关键。在化工、造纸、印染、制药、酿造(酒业)、微电子薄膜、复合材料等许多生产工艺过程，采用热泵降温、升温控制或双向温度控制，这些工艺过程除提前准备或大修停车外是不允许有中间停顿的。采用锅炉和冷冻机配合作业时，设备以常态化准备而保障运行质量。采用热泵，不仅节能，其控制和调节方便、快捷，不需要常态化，但要求热泵的稳定性非常高。

解决热泵稳定性，一是采取信息技术，在运行过程检测与判断设备状态；二是配置备份压缩机、膨胀阀、水泵等设备和自动切换控制系统；三是解决关键技术措施的保障，如备份压缩机和膨胀阀在不停机、不波动的状态下自动切换的保障设施。

第三，高温热泵是热泵设备的高端技术产品，高温冷媒研制是根本。高温热泵在暖通应用极少，大都用于工业工艺过程。如化学反应过程、复合材料合成过程、制药灭菌过程、微电子薄膜成型过程等工艺过程是不允许有停顿现象，工艺过程要求的温度控制精度±2℃，对稳定性要求很高。针对不同的应用环节，高温热泵面对生产温度高、控制精确高、稳定性高等三个重要问题。解决三个问题，除了控制技术、备份技术外，重要是冷媒技术。高温热泵的冷媒面对温度跨度大、要求理化性能高度稳定的问题，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。

实用新型内容

实现上述目的本实用新型的技术方案为：超高温临界水节能方法，包括以下操作步骤：步骤S1、热源水循环；步骤S2、冷媒循环；步骤S3、冷却水循环；

步骤S1：吸收的是生产中的废热，包括冷水池的热量、室外空气中的热量、速冻隧道生产过程中的热量；

步骤S2：低温压缩机进行等熵压缩机进入板式换热器进行热交换；

步骤S3：将低端的热量传递给高温段蒸发段。

所述步骤S1，以蒸发器为核心，与热源水管网、水泵、蒸发器壳程构成开路或闭路热源水循环。

所述步骤S1循环的过程是低温低压液态冷媒等压蒸发吸热成为低温低压气态冷媒的过程。

所述步骤S2，以压缩机为核心在真空状态下循环。

所述步骤S2，吸气口连接蒸发器的管程，蒸发吸热成为低温低压气态的冷媒吸入压缩机，冷媒在压缩机内由气态、气液混合态再到高温高压液态完成等熵压缩相变。

所述步骤S3，以冷凝器为核心，将低端的热量传递给高温段蒸发段，经过压缩机进行二次的等熵压缩，产生排气温度达到100度制冷剂蒸汽；在通过换热装置和水进行化热，达到水温95℃的要求。

所述步骤S3,以冷凝器为核心，构成开路或闭路冷却水循环，循环的过程是高温高压液态冷媒等熵冷凝放热为低温高压液态冷媒的过程。

超高温临界水节能机组，包括：热源水循环结构、冷媒循环结构以及冷却水循环结构，所述热源水循环结构以及所述冷却水循环结构连接于所述冷媒循环结构的两侧；

所述冷媒循环结构包含有:蒸发器、压缩机、冷凝器、节流器、工质以及中间冷凝蒸发器；

所述蒸发器、压缩机、冷凝器、节流器以及工质通过铜管连接，所述蒸发器以及所述冷凝器由壳程和管程组成，所述壳程连接于热源水循环结构以及冷却水循环结构，所述中间冷凝蒸发器安装于所述节流器上。

优选的，热源水循环结构包含有：速冻隧道系统蒸发冷器、热回收器、辅助空气源蒸发器、回收热源蒸发器、一对水池、引射管、排气管、落液管、膨胀水箱以及排污阀；

一对所述水池、所述辅助空气源蒸发器以及所述回收热源蒸发器通过管道连接于所述冷凝器上，所述热回收器连接于所述回收热源蒸发器上，所述速冻隧道系统蒸发冷器连接于所述热回收器上，所述引射管、所述排气管以及所述落液管连接于所述热回收器上，所述膨胀水箱以及所述排污阀连接于所述热回收器以及所述回收热源蒸发器连接管道上。

优选的，所述冷却水循环结构包含有：热泵机组、热水换热器、循环热水池以及杀青线水池；

所述热泵机组连接于所述中间冷凝蒸发器上，所述热水换热器连接于所述热泵机组上，所述循环热水池以及所述杀青线水池连接于所述热水换热器上。

利用本实用新型的技术方案制作的超高温临界水节能机组，该机组采用与国际名牌厂家共同研发的专用压缩机，容量大、效率高,压缩机根据用户热源及使用温度要求，采用不同压缩比设计，避免了过压缩和欠压缩，达到最佳的能效输出,阶段式变频功能可根据负荷自动确定压缩机投切台数，有效的减小对电网的冲击，最大限度的节省了电能，延长了机组使用寿命，同时对机组检修及维护，并不影响机组总体使用效果。

附图说明

图1为本实用新型所述超高温临界水节能机组的主视结构示意图。

图2为本实用新型所述超高温临界水节能机组的冷媒循环结构主视结构示意图。

图3为本实用新型所述超高温临界水节能机组的冷媒循环结构侧视结构示意图。

图4为本实用新型所述超高温临界水节能机组的冷媒循环结构俯视结构示意图。

图中：1、蒸发器；2、压缩机；3、冷凝器；4、节流器；5、中间冷凝蒸发器；6、速冻隧道系统蒸发冷器；7、热回收器；8、辅助空气源蒸发器；9、回收热源蒸发器；10、水池； 11、引射管；12、排气管；13、落液管；14、膨胀水箱；15、排污阀；16、热泵机组；17、热水换热器；18、循环热水池； 19、杀青线水池。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行具体描述，如图1-4所示，超高温临界水节能方法，包括以下操作步骤：步骤S1、热源水循环；步骤S2、冷媒循环；步骤S3、冷却水循环；步骤S1：吸收的是生产中的废热，包括冷水池10的热量、室外空气中的热量、速冻隧道生产过程中的热量；步骤S2：低温压缩机 2进行等熵压缩机2进入板式换热器进行热交换；步骤S3：将低端的热量传递给高温段蒸发段；所述步骤S1，以蒸发器1为核心，与热源水管网、水泵、蒸发器1壳程构成开路或闭路热源水循环；所述步骤S1循环的过程是低温低压液态冷媒等压蒸发吸热成为低温低压气态冷媒的过程；所述步骤S2，以压缩机 2为核心在真空状态下循环；所述步骤S2，吸气口连接蒸发器 1的管程，蒸发吸热成为低温低压气态的冷媒吸入压缩机2，冷媒在压缩机2内由气态、气液混合态再到高温高压液态完成等熵压缩相变；所述步骤S3，以冷凝器3为核心，将低端的热量传递给高温段蒸发段，经过压缩机2进行二次的等熵压缩，产生排气温度达到100度制冷剂蒸汽；在通过换热装置和水进行化热，达到水温95℃的要求；所述步骤S3,以冷凝器3为核心，构成开路或闭路冷却水循环，循环的过程是高温高压液态冷媒等熵冷凝放热为低温高压液态冷媒的过程。

超高温临界水节能机组，包括：热源水循环结构、冷媒循环结构以及冷却水循环结构，所述热源水循环结构以及所述冷却水循环结构连接于所述冷媒循环结构的两侧；所述冷媒循环结构包含有:蒸发器1、压缩机2、冷凝器3、节流器4、工质以及中间冷凝蒸发器51；所述蒸发器1、压缩机2、冷凝器3、节流器4以及工质通过铜管连接，所述蒸发器1以及所述冷凝器 3由壳程和管程组成，所述壳程连接于热源水循环结构以及冷却水循环结构，所述中间冷凝蒸发器51安装于所述节流器4 上；热源水循环结构包含有：速冻隧道系统蒸发冷器6、热回收器7、辅助空气源蒸发器81、回收热源蒸发器91、一对水池 10、引射管11、排气管12、落液管13、膨胀水箱14以及排污阀15；一对所述水池10、所述辅助空气源蒸发器81以及所述回收热源蒸发器91通过管道连接于所述冷凝器3上，所述热回收器7连接于所述回收热源蒸发器91上，所述速冻隧道系统蒸发冷器6连接于所述热回收器7上，所述引射管11、所述排气管12以及所述落液管13连接于所述热回收器7上，所述膨胀水箱14以及所述排污阀15连接于所述热回收器7以及所述回收热源蒸发器91连接管道上；所述冷却水循环结构包含有：热泵机组16、热水换热器17、循环热水池1810以及杀青线水池 19；所述热泵机组16连接于所述中间冷凝蒸发器51上，所述热水换热器17连接于所述热泵机组16上，所述循环热水池 1810以及所述杀青线水池19连接于所述热水换热器17上。

本实施方案的特点为，包括以下操作步骤：步骤S1、热源水循环；步骤S2、冷媒循环；步骤S3、冷却水循环；步骤S1：吸收的是生产中的废热，包括冷水池的热量、室外空气中的热量、速冻隧道生产过程中的热量；步骤S2：低温压缩机进行等熵压缩机进入板式换热器进行热交换；步骤S3：将低端的热量传递给高温段蒸发段；该机组采用与国际名牌厂家共同研发的专用压缩机，容量大、效率高,压缩机根据用户热源及使用温度要求，采用不同压缩比设计，避免了过压缩和欠压缩，达到最佳的能效输出,阶段式变频功能可根据负荷自动确定压缩机投切台数，有效的减小对电网的冲击，最大限度的节省了电能，延长了机组使用寿命，同时对机组检修及维护，并不影响机组总体使用效果。

通过本领域人员，将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不在对电气控制做说明。

实施例1：热源水循环是以蒸发器1为核心，与热源水管网、水泵、蒸发器1壳程构成开路或闭路热源水循环。循环的过程是低温低压液态冷媒等压蒸发吸热成为低温低压气态冷媒的过程。热源水和冷媒在蒸发器1中被管程隔离为绝对分离的两种介质。壳程的水温是满足制热(冷)需要且7℃以上的流体，管程的液态冷媒初始温度总是并必须远低于蒸发器1壳程的热源水温度，冷媒在管程流动过程吸热并逐渐蒸发成与热源水等温的气态，冷媒完成流程进入压缩机2前必须并保证全部蒸发为气态。此过程也叫做蒸发循环。

实施例2：冷媒循环是以压缩机2为核心在真空状态下循环，压缩机2是机械能或电能驱动热泵的动力设备，吸气口连接蒸发器1的管程，蒸发吸热成为低温低压气态的冷媒吸入压缩机2，冷媒在压缩机2内由气态、气液混合态再到高温高压液态完成等熵压缩相变。压缩机2排气口连接冷凝器3的管程，高温高压液态冷媒从压缩机2排到到冷凝器3放热，完成冷凝放热的冷媒经节流器4等温节流再到蒸发器1进行蒸发吸热，至此完成冷媒循环流程。

实施例3：热水循环是以冷凝器3为核心，构成开路或闭路冷却水循环(也叫做被加热水)。循环的过程是高温高压液态冷媒等熵冷凝放热为低温高压液态冷媒的过程。冷却水和冷媒在冷凝器3中被管程隔离为绝对分离的两种介质。壳程的初始水温是制热循环的回水水温，管程的高温高压冷媒初始温度总是并必须远高于冷凝器3壳程的冷却水的温度，冷媒在管程流动过程放热并逐渐冷凝成与冷却水等温的液态，冷却水达到设计所需要的水温，或达到设计所需要的水压，冷媒完成冷凝的流程后进入节流器4经等温节流进行再蒸发循环。此过程也叫做冷凝循环。

在压缩机2压缩过程，低温低压气态冷媒的“焓”在机械能作用下与压缩机2电机效应热能合并积累为“熵”成为高温高压液态冷媒，气态压缩成为液态按压缩倍数得到热能等倍数的提高，将不能直接使用的低温热量提升为有用的高温热能，所以，热泵是通过冷媒相变提升热能的设备，不是电热效应的加热设备。能够提供给热泵的低温热源有空气、地下水、河水、污水、海水、土壤、工业废热水、太阳能光热等。根据所获取的低温热源，热泵分为空气源热泵、地源热泵、水源热泵、污水源热泵、海水源热泵、天地合一太阳能热泵等不同类型。热泵选型是以所需要的热量设定热泵的规格；

换热器采用高效环流技术，换热器内水侧与传统相比，无死角、无涡区、无撞击阻力，制冷剂侧设置特殊结构的分流装置，避免供液不均匀和制冷剂分层现象，从而大大提高了机组换热效率,制冷剂也可根据水温采用HL-60～150型专用制冷剂，匹配温度及压力关系，采用一级压缩及经济器喷液的方式，极大的提高机组能效，成本也远低于二级压缩系统以及单机双级压缩系统,高温热泵突破了国内高温热泵出水温度在 85℃以下的记录，最高出水温度达150℃，可提供热水及蒸汽，满足工业生产的用热要求，可逐步替代燃油、燃气、燃煤锅炉,机组采用模块化组合方式，换热模块、压缩机2模块、节流模块、控制模块都独立制作，模块组合，解决了压缩机2机与换热器大小不匹配的问题，大大提高了机组的制热容量，形成了系列化大容量机组,机组自控系统采用德国西门子触摸屏汉字显示控制系统，全自动温控设计，随着负荷变化制冷单元自动投入切换，实现高效节能的运行目的，可实现微机联网及远程控制,机组采用多单元拼装、模块式设计，机组体积小、重量轻、减少机房占用面积，这样一方面能使系统更紧凑，更节省空间，且易安装、调节和维护，另一方面，可使系统更节能，尤其在负荷变化时，机组可单台运转，又可多台组合。

上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.超高温临界水节能机组，包括：热源水循环结构、冷媒循环结构以及冷却水循环结构，其特征在于，所述热源水循环结构以及所述冷却水循环结构连接于所述冷媒循环结构的两侧；

所述冷媒循环结构包含有:蒸发器、压缩机、冷凝器、节流器、工质以及中间冷凝蒸发器；

所述蒸发器、压缩机、冷凝器、节流器以及工质通过铜管连接，所述蒸发器以及所述冷凝器由壳程和管程组成，所述壳程连接于热源水循环结构以及冷却水循环结构，所述中间冷凝蒸发器安装于所述节流器上。

2.根据权利要求1所述的超高温临界水节能机组，其特征在于，所述热源水循环结构包含有：速冻隧道系统蒸发冷器、热回收器、辅助空气源蒸发器、回收热源蒸发器、一对水池、引射管、排气管、落液管、膨胀水箱以及排污阀；

一对所述水池、所述辅助空气源蒸发器以及所述回收热源蒸发器通过管道连接于所述冷凝器上，所述热回收器连接于所述回收热源蒸发器上，所述速冻隧道系统蒸发冷器连接于所述热回收器上，所述引射管、所述排气管以及所述落液管连接于所述热回收器上，所述膨胀水箱以及所述排污阀连接于所述热回收器以及所述回收热源蒸发器连接管道上。

3.根据权利要求2所述的超高温临界水节能机组，其特征在于，所述冷却水循环结构包含有：热泵机组、热水换热器、循环热水池以及杀青线水池；

所述热泵机组连接于所述中间冷凝蒸发器上，所述热水换热器连接于所述热泵机组上，所述循环热水池以及所述杀青线水池连接于所述热水换热器上。

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