CN215893308U - 一种定型机的余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种定型机的余热回收系统，包括依次设置在定型机下游的第一冷凝回收组件和第二冷凝回收组件，所述第一冷凝回收组件的换热进管和所述第二冷凝回收组件的换热进管之间设有制冷组件，所述第一冷凝回收组件的换热出管与所述定型机之间连接有热风转换组件。本申请能够显著提高定型机余热回收的效率及利用率，同时对废气进行了洁净处理，使得生产过程更加节能、更加环保。

Description

一种定型机的余热回收系统

技术领域

本申请涉及一种定型机的余热回收系统，适用于节能环保的技术领域。

背景技术

印染业的高温定型机在作业过程中会产生含有机物、燃料助剂的油烟，其主要成分为醛、酮、烃、脂肪酸、醇、酯、内酯、杂环化合物和芳香族化合物等，特别是纱线在制造过程中会添加润滑剂，防水、阻燃等功能性面料的后整理期间，染料助剂的成分更为复杂。同时，某些布料经过高温定型后，布料中的大量纤维会进入废气，因此高温定型机的废气既含有大量油烟又含有固体颗粒物，会对环境造成极大的污染。上述物质的存在，也很容易造成定型机起火等安全隐患。

另一方面，定型机也是染整工序中单机耗能最大的设备，作业时需要消耗大量的热空气，然而，织物加工定型时的有效热能仅为总加热量的30％左右，散热损失高达70％，其中废气排放损失热量占60％左右，设备及壁面散热量等占10％左右。如能将这部分废气中的热量回收并再次用于作业，将会大大减小热量的浪费，提高能源利用效率。

因此，如何设计一种高效节能的余热回收技术并进一步提高废气的处理质量，成为定型机行业亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本申请提出一种定型机的余热回收系统，显著提高了定型机余热回收的效率及利用率，提高了余热回收的经济价值，同时对废气进行了洁净处理，使得生产过程更加节能、更加环保。

本申请涉及一种定型机的余热回收系统，包括依次设置在定型机下游的第一冷凝回收组件和第二冷凝回收组件，所述第一冷凝回收组件的换热进管和所述第二冷凝回收组件的换热进管之间设有制冷组件，所述第一冷凝回收组件的换热出管与所述定型机之间连接有热风转换组件。

其中，所述制冷组件包括蒸发器和冷凝器，换热介质通过第一泵抽吸到所述第一冷凝回收组件的换热器进口，通过第二泵抽吸到所述第二冷凝回收组件的换热器进口，所述蒸发器设置在连接所述第二冷凝回收组件的换热器进口的管路上，所述冷凝器设置在所述连接第一冷凝回收组件的换热器进口的管路上，所述第二冷凝回收组件的换热器出口也与所述第一冷凝回收组件的换热器进口连通；所述制冷组件还可以包括压缩机和节流阀，所述制冷组件中的制冷剂由所述压缩机排出，再经过所述节流阀后流入所述蒸发器中。

其中，所述热风转换组件可以包括风机和空气换热器，所述第一冷凝回收组件的换热器出口与所述空气换热器的进口连通；所述第一冷凝回收组件中设有间歇性喷淋装置；所述第一冷凝回收组件和所述第二冷凝回收组件之间设有持续喷淋组件；所述持续喷淋组件可以包括持续喷淋装置、放置于所述持续喷淋装置下方的水槽以及循环泵；所述第二冷凝回收组件后还可以设有静电吸附装置或活性炭吸附装置；所述第一冷凝回收组件中的换热器可以为平板换热器，所述第二冷凝回收组件中的换热器可以为光管式并行通道换热器。

本申请的定型机的余热回收系统，具有以下技术优势：

(1)本申请针对定型机行业内常见的废气余热浪费现象，通过在其下游分别设有两个换热温度不同的冷凝回收组件，使得废气中的大多数成分能够冷凝回收，并实现热量的分级回收，提高了废气回收的效率，同时降低了对环境造成的污染；

(2)本申请的换热介质从热量回收的下游进入换热器的换热器中，经过换热后温度升高，经过热风转换组件后热量重新回收并进入定型机内，使得热量的回收利用效率增高；

(3)本申请中在两个换热温度不同的冷凝回收组件的换热器之间设有制冷组件，使得不同级别换热器之间的温度差所带来的热量能够通过制冷组件的蒸发和冷凝而再次使用，提高了系统的热量利用效率。

附图说明

图1为本申请定型机的余热回收系统的示意图。

图2为本申请定型机的余热回收工艺的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。本申请中的换热介质在余热回收过程中可以不产生相变，比如可以优选导热油，以便使换热介质经过余热回收后获得更高的温度；也可以是产生相变的介质，如水，经过余热回收换热相变后产生高温蒸汽或热水。为便于说明，本申请仅以导热油为例进行说明。本申请中第一冷凝回收组件和第二冷凝回收组件中的换热管可以为金属管或非金属管，优选为金属管。

如图1所示，根据本申请的一种定型机的余热回收系统，包括依次设置在定型机10下游的第一冷凝回收组件20和第二冷凝回收组件40，第一冷凝回收组件20的换热进管和第二冷凝回收组件40的换热进管之间设有制冷组件50，第一冷凝回收组件20的换热出管与定型机10之间连接有热风转换组件60。本申请中，废气从定型机10的废气通道中排出，依次流经第一冷凝回收组件20和第二冷凝回收组件40并与其中的换热器热交换以进行热量回收，尾气经第二冷凝回收组件40的出口排出。其中，第一冷凝回收组件20为高温冷凝回收组件，第二冷凝回收组件40为低温冷凝回收组件，两者的长度比可以是0.1-10，高温冷凝回收组件中的废气温度高于低温冷凝回收组件中的废气温度。本领域技术人员可以理解，此处的高温和低温只是相比较而言的技术术语，并不需要对其指定具体的温度范围。

如图1所示，换热器中的换热介质分别从换热介质储存箱57中供给到第二冷凝回收组件40的换热进管和第一冷凝回收组件20的换热进管。由于第一冷凝回收组件20中需要的换热介质温度高于第二冷凝回收组件40中需要的换热介质温度，同时为了尽可能降低第二冷凝回收组件40中的温度以使更多的废气成分冷凝回收，可以在第二冷凝回收组件40的换热进管和第一冷凝回收组件20的换热进管之间设有制冷组件50，以降低进入第二冷凝回收组件40的换热器中换热介质的温度，同时提高进入第一冷凝回收组件20的换热器中换热介质的温度。另一方面，进入第二冷凝回收组件40中的换热介质经过换热后，换热器中换热介质的温度也有所升高，此时可以与从储存箱进入第一冷凝回收组件20换热器中的换热介质混合后，一起进入第一冷凝回收组件20的换热器中。第一冷凝回收组件20的换热出管中换热介质的温度进一步升高，该部分热量可以回收利用。本申请中通过热风转换组件60将该部分热量转换为热风的热量，循环进入定型机10中进行回收利用，从而实现了热量回收的目的，提高了能源的利用效率。

由于定型机中含有大量油烟及含有颗粒物，很容易在静电打火下形成火灾事故，对连接定型机的换热器造成破坏而使换热器无法正常工作，因此可以在废气排放通道安装有传感器和阀门，当传感器感知温度参数超过阈值，立即关闭废气通道的闸门。另外，如果直接采用换热器换热必将造成换热器堆积结垢，造成换热器换热效率下降，因此可以采用多层过滤网先对废气进行初步过滤，除去绝大多数颗粒物。进一步，由于过滤网安装在废气通道内，很难识别过滤网是否安装到位，可以在废气通道对应过滤网的位置安装传感器，过滤网安装到位时会产生电信号，可以确认过滤网已经安装可靠。

优选地，还可以在第一冷凝回收组件20中设置间歇性喷淋装置21，间歇性喷淋装置21的下方设有水槽以收集喷淋下来的热水，循环泵用于将水槽中的热水循环喷淋。本申请采用不容易堆积油烟及颗粒物的平板换热器，且所使用的喷淋水为高温冷凝回收下来的热水，此种热水在收集后先进行除颗粒物、除油烟凝结物等处理。热水有助于使堆积粘附的油烟及颗粒物冲刷下来，从而保持平板换热器表面的洁净。间歇喷淋使用的是高温冷凝回收下来的热水，可以保持废气中的热量不受损失，同时节约了用水。为了减小喷淋水用量和提高冲刷力，可以将间歇性喷淋装置分成多段，按段依次喷淋。间歇喷淋启动的指令来自于高温冷凝回收废气进口、废气出口的温度检测结果，如废气进口温度不变，废气出口温度升高，则说明换热器的换热效率下降，需要启动间歇性喷淋装置，直至废气出口温度恢复至所需的值。

如图1所示，优选地，第一冷凝回收组件20和第二冷凝回收组件40之间还可以设有持续喷淋组件30，以进一步去除废气中含有的油烟及颗粒物。持续喷淋的水同样来自高温冷凝回收下来的热水，以保持废气的热量。持续喷淋组件30包括持续喷淋装置31、放置于持续喷淋装置31下方的水槽以及循环泵。持续喷淋装置31中的废气由下往上运行，而喷淋水由上往下逆行。进一步，可以在持续喷淋装置31中设置过滤网以拦阻颗粒物。同时过滤网上的颗粒物又被上面掉落的水从过滤网上冲刷走，保持过滤网不被颗粒物堵塞。水槽用于收集持续喷淋装置31的喷淋水，循环泵用于将水槽中收集的喷淋水抽吸到持续喷淋装置31中以继续喷淋。

如图1所示，制冷组件50包括蒸发器51和冷凝器52，蒸发器51和冷凝器52之间设有压缩机53和节流阀54，形成制冷循环。换热介质通过第一泵55抽吸到第一冷凝回收组件20的换热器进口，通过第二泵56抽吸到第二冷凝回收组件40的换热器进口。其中，蒸发器51设置在连接第二冷凝回收组件40的换热器进口的管路上，冷凝器52设置在连接第一冷凝回收组件20的换热器进口的管路上。第二冷凝回收组件40的换热器出口与第一冷凝回收组件20的换热器进口连通，从而使得经过冷凝器52换热升温后的换热介质与经过第二冷凝回收组件40换热升温后的换热介质在进入第一冷凝回收组件20的换热器进口之前汇合。制冷组件中的制冷剂由压缩机53排出，通过冷凝器52的制冷剂与换热介质进行热交换，制冷剂放热温度下降；再由节流阀54进行膨胀节流后流入蒸发器51中，与另一股换热介质进行热交换，制冷剂吸热温度上升，然后再从压缩机吸入，从而形成一个制冷循环。

本申请定型机的余热回收系统包括相互关联且相互影响的三个热交换系统：换热介质与废气进行余热回收的换热系统，换热介质与定型机所需空气之间的换热系统，换热介质与制冷系统中制冷剂进行换热的系统。定型机排放口所排放的废气流量及温度，决定了余热回收系统三个换热系统的换热量；定型机废气排放的流量及温度的波动，最终会导致吸入定型机入口的热空气不稳定；定型机废气中的油烟及颗粒物在换热器上堆积会造成换热效率下降，从而造成余热回收量减少，最终也会导致定型机入口的热空气含热量变差。因此，本申请的余热回收系统的泵、风机、压缩机等可以采用变频电机，以便按照合适的工况输出合适的压力或流量；也可以在换热介质流经的管路上设置流量控制阀，实现换热介质流量的伺服变化。

定型机废气排出口处的废气温度高达180～230℃，通过平板换热器，废气温度降低至90～95℃，废气中含有的冷凝温度高于100℃的油烟全部被冷凝成流体状态，容易从换热器上滴挂。另外，90～95℃的废气中绝大多数高温饱和的水蒸气也都冷凝下来，与油烟形成一种混合物，带动凝结的油烟从换热器上剥离滴落。第二冷凝回收组件40的废气进口温度为90～95℃，换热后废气的温度可以降至20～25℃，此时除了类似甲醛等凝结温度较低的气体外，废气中绝大多数油烟都被冷凝。第二冷凝回收组件可以采用光管式并行通道的小管径换热器，其具有换热效率高且清理方便的技术优势。经过低温冷凝回收处理的废气可以进一步进入静电吸附装置或活性炭吸附装置，使废气更加洁净后排入环境大气中。通过检测第二冷凝回收组件的进口温度和出口温度，可以得出是否由于油烟及颗粒物堆积而造成换热效率下降，并针对性进行检查清理以恢复至所需温度值。

本申请中经过第二冷凝回收组件40换热后的废气温度需要降至20～25℃，而换热介质的温度通常在10～25℃，换热介质进入第二冷凝回收组件的换热器后与废气进行热交换，换热介质吸收废气中的热量温度逐渐升高，完成低温冷凝吸热流出，此时换热介质的温度在75～80℃。通过对换热介质在第二冷凝回收组件的换热器进出口温度的监测和比较，可以实现对换热器换热效率的判定，并据此进行换热器的清洗或更换维修检修等工作。

由于低温冷凝回收的所需热量不大，可以只将换热介质的一部分处理成低温换热介质，另一部分与低温换热介质吸收废气中热量后再汇合一起，汇合后换热介质的温度在65～75℃，也即进入第一冷凝回收组件20换热器中的换热介质温度为65～75℃。65～75℃的换热介质进入第一冷凝回收组件20的换热器后，与废气进行热交换，换热介质吸收废气中的热量，完成高温冷凝吸热流出，此时换热介质的温度在155～160℃。通过对换热介质进入换热器温度、流出换热器温度以及两者的温差，实现对换热器换热效率的判定，并由此进行换热器间歇喷淋或更换维修等工作。然后，换热介质流进与环境空气换热的热风转换组件的换热器中，被环境空气吸热，温度下降至45～50℃。经过与环境空气热交换后的换热介质流进储存箱内由液压泵进行再分配。其中的一股换热介质进入制冷模块的冷凝器，与冷凝器中的制冷剂发生热交换，吸取制冷剂的热量，温度由45～50℃上升60～65℃。分流中的另一股换热介质进入制冷模块的蒸发器，与蒸发器中的制冷剂发生热交换，吸取制冷剂的冷量，温度由45～50℃下降至10～15℃。

如图1所示，热风转换组件60包括风机61和空气换热器62。流入空气换热器62的环境空气在风机61吸入前的温度为30～40℃，经过空气换热器62中换热介质换热，温度上升到130～135℃，同时换热介质被吸入的空气吸热，温度下降至45～50℃。经过升温至130～135℃的环境空气，进一步输入到定型机10的热风吸入口，由定型机循环利用。下降至45～50℃的换热介质流回换热介质储存箱57中，进入下一个换热循环。本申请将定型机排出废气的余热加以回收并最终转化成热空气补给到定型机，从而实现节能环保并提高了经济效益，可以保证定型机持续稳定生产。本申请中吸入的空气可以是加湿后的空气，加湿空气能够有效提高热风换热器的换热效率，使加热的热风焓值更高。

下面结合图2，详细说明利用本申请的定型机的余热回收系统进行余热回收的工艺，包括废气余热回收的步骤和换热介质换热的步骤，其中废气余热回收的步骤包括：

(1)定型机作业后将180～230℃的废气从废气通道排出；

可选地，在定型机废气排放通道安装有传感器和阀门，当传感器感知温度参数超过阈值，立即关闭废气流通的闸门，以防止定型机发生火灾；如果检测到的温度正常，则保持防火闸门常开；进一步，还可以在废气通道中安装有过滤固体颗粒物的过滤网，通过安装在废气通道中的安装传感器判断过滤网是否安装到位，过滤网安装到位时会产生电信号，可以确认过滤网已经安装可靠；

(2)废气经过第一冷凝回收组件，与其中的换热器进行热交换进行高温冷凝回收，使废气温度降低至90～95℃；

优选地，通过检测第一冷凝回收组件的废气进口温度和废气出口温度来判断第一冷凝回收组件的换热效率是否下降，如果发生下降，则启动第一冷凝回收组件中的间歇性喷淋装置；通过间歇性喷淋装置从上到下进行喷淋，废气从下到上进行流动，喷淋水收集到间歇性喷淋装置下方的水槽中以循环利用；废气中含有的冷凝温度高于100℃的油烟全部被冷凝成流体状态，90～95℃的废气中绝大多数高温饱和的水蒸气也都冷凝下来，与油烟形成一种混合物，带动凝结的油烟从换热器上剥离滴落；

经过第一冷凝回收组件降温至90～95℃的废气可以再经过持续喷淋组件，以进一步去除废气中含有的油烟及颗粒物，持续喷淋的水同样来自高温冷凝回收下来的热水，以保持废气的温度为90～95℃；

(3)90～95℃的废气经过第二冷凝回收组件，继续降温至20～25℃，以冷凝废气中绝大多数的油烟，将尾气排出；

通过检测第二冷凝回收组件的废气进口温度和废气出口温度，可以得出是否由于油烟及颗粒物堆积而造成换热效率下降，并针对性进行检查清理以恢复至所需温度值。

本申请中，换热介质储存在储存箱中，可以通过泵分别供给到第一冷凝回收组件和第二冷凝回收组件的换热器中，最后经过热风转换组件与空气进行热交换后，流回储存箱中。其中，换热介质换热的步骤包括：

(1)从储存箱中进入第二冷凝回收组件换热器中的换热介质与制冷组件蒸发器中的制冷剂进行热交换，温度下降至10～15℃；

(2)换热介质进入第二冷凝回收组件的换热器后与第二冷凝回收组件中的废气进行热交换，温度升高至75～80℃；

(3)从储存箱中进入第一冷凝回收组件换热器的换热介质与制冷组件冷凝器中的制冷剂进行热交换，温度上升至60～65℃；该股换热介质与从第二冷凝回收组件的换热器中流出的75～80℃的换热介质汇合，再一起流入第一冷凝回收组件的换热器中，流入第一冷凝回收组件换热器中换热介质的温度为65～75℃；

(4)第一冷凝回收组件换热器中的换热介质与第一冷凝回收组件中的废气进行热交换，流出第一冷凝回收组件换热器中的换热介质温度为155～160℃；

(5)换热介质继续流入热风转换组件的空气换热器，与吸入风机的空气进行热交换，使吸入空气的温度上升至130～135℃，换热介质的温度下降至45～50℃；

(6)130～135℃的热空气进入定型机中循环使用，45～50℃的换热介质流回储存箱内循环使用。

虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属技术领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种定型机的余热回收系统，包括依次设置在定型机下游的第一冷凝回收组件和第二冷凝回收组件，其特征在于，所述第一冷凝回收组件的换热进管和所述第二冷凝回收组件的换热进管之间设有制冷组件，所述第一冷凝回收组件的换热出管与所述定型机之间连接有热风转换组件。

2.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述制冷组件包括蒸发器和冷凝器，换热介质通过第一泵抽吸到所述第一冷凝回收组件的换热器进口，通过第二泵抽吸到所述第二冷凝回收组件的换热器进口，所述蒸发器设置在连接所述第二冷凝回收组件的换热器进口的管路上，所述冷凝器设置在所述连接第一冷凝回收组件的换热器进口的管路上，所述第二冷凝回收组件的换热器出口也与所述第一冷凝回收组件的换热器进口连通。

3.根据权利要求2所述的余热回收系统，其特征在于，所述制冷组件还包括压缩机和节流阀，所述制冷组件中的制冷剂由所述压缩机排出，再经过所述节流阀后流入所述蒸发器中。

4.根据权利要求2所述的余热回收系统，其特征在于，所述换热介质为水或导热油。

5.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述第一冷凝回收组件中的换热器为平板换热器，所述第二冷凝回收组件中的换热器为光管式并行通道换热器。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的余热回收系统，其特征在于，所述热风转换组件包括风机和空气换热器，所述第一冷凝回收组件的换热器出口与所述空气换热器的进口连通。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的余热回收系统，其特征在于，所述第一冷凝回收组件中设有间歇性喷淋装置。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的余热回收系统，其特征在于，所述第一冷凝回收组件和所述第二冷凝回收组件之间设有持续喷淋组件。

9.根据权利要求8所述的余热回收系统，其特征在于，所述持续喷淋组件包括持续喷淋装置、放置于所述持续喷淋装置下方的水槽以及循环泵。

10.根据权利要求1-5、9中任一项所述的余热回收系统，其特征在于，所述第二冷凝回收组件后还设有静电吸附装置或活性炭吸附装置。

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