一种实现冷库冷凝热深度回收的热水梯级加热制备系统技术方案

本发明专利技术提供一种实现冷库冷凝热深度回收的热水梯级加热制备系统，包括制冷机组、电动压缩式热泵、储热水箱、循环水泵、高温板式换热器、低温板式换热器以及辅助电加热器。系统包括三种运行工况，三种运行工况包括余热回收制热工况、电动压缩式热泵检修运行工况以及非制热运行工况。使用时，能够根据热水温度需求，选择合适的热源，构建温度对口的梯级加热系统。本系统可以实现冷库冷凝热的深度回收用于制备热水，一方面，可以显著减少锅炉燃气耗量，降低厂内生产成本，另一方面，可以提高冷凝系统冷却能力，进而改善制冷系统的能效比。

【技术实现步骤摘要】
一种实现冷库冷凝热深度回收的热水梯级加热制备系统
本专利技术属于制冷系统余热回收领域，涉及一种实现冷库冷凝热深度回收的热水梯级加热制备系统。
技术介绍
肉类等食品加工行业需要消耗大量蒸汽与热水，目前多采用燃气锅炉制备，随着天然气价格逐年上涨，制热成本是燃煤的4～5倍。另一方面，该行业通常配套冷库，其冷凝系统需要将80～100℃的高温氨气冷却至25℃左右，释放的大量冷凝热直接排入空气中，造成巨大的能源浪费，此外在夏季，受湿球温度和干球温度的影响，冷凝效果变差，制冷能力降低，耗电量随之增加，制冷能效比降低。如果将这部分冷凝热量回收用于制备工艺热水，不仅可以显著减少燃气锅炉燃料耗量，降低厂内生产成本，还可以改善冷库制冷系统夏季的运行工况，提高冷凝系统冷却能力，进而提高制冷系统的能效比。
技术实现思路
本专利技术提出一种实现冷库冷凝热深度回收的热水梯级加热制备系统，将制冷剂的温度在进入蒸发冷凝器之前降到更低，深度回收冷库系统冷凝热，解决现有技术冷库系统冷凝热回收不充分，系统能源利用率较低以及热水制备费用高的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供一种实现冷库冷凝热深度回收的热水梯级加热制备系统，其包括制冷机组、电动压缩式热泵、储热水箱、循环水泵、高温板式换热器、低温板式换热器以及辅助电加热器；所述制冷机组包括第一压缩机、第一蒸发器、蒸发冷凝器和第一膨胀阀；所述电动压缩式热泵包括第二压缩机、第二蒸发器、冷凝器和第二膨胀阀；自来水管道经过第五阀门与混合水管道相连，所述混合水管道经循环水泵与所述低温板式换热器的水侧入口端相连；所述低温板式换热器的水侧出口端包括第一路出水以及第二路出水，其中第一路出水通过循环水管道经第六阀门与第二蒸发器的水侧入口端相连，所述第二蒸发器水侧出口端通过循环水管道与混合水管道相连，所述第二路出水通过自来水管道，经第七阀门与冷凝器的水侧入口端相连，冷凝器的水侧出口端通过第九阀门与所述高温换热器水侧入口端相连，所述高温换热器水侧出口端经第四阀门与所述储热水箱相连，辅助电加热器与第三阀门串联在辅助电加热器的旁通管道上，辅助电加热器旁通管道与第四阀门两端的自来水管道相连，检修旁通管道的第一端连接在低温板式换热器水侧出口端的混合水管道上，检修旁通管道的第二端连接在高温板式换热器水侧入口端的自来水管道上，检修旁通管道上装有第八阀门；第一压缩机排气端通过第二阀门与所述高温板式换热器的工质侧入口端相连，所述高温板式换热器的工质侧出口端经制冷机组工质换热管道与所述低温板式换热器工质侧入口端相连；所述低温板式换热器的工质侧出口端与所述蒸发冷凝器的入口端相连，所述蒸发冷凝器出口经过第一膨胀阀以及第一蒸发器与所述第一压缩机的进气端相连，所述第一压缩机排气端经第一阀门通过制冷机组工质循环管道与所述蒸发冷凝器的入口端相连；所述电动压缩式热泵通过第二压缩机、冷凝器、第二膨胀阀和第二蒸发器完成热回收环节，制冷剂工质在电动压缩式热泵工质循环管道内循环。优选地，所述辅助电加热器根据水温控制第三阀门和第四阀门的开度进行流量调节以完成辅助加热环节。优选地，还包括电源模块，所述辅助电加热器、循环泵、制冷机组以及电动压缩式热泵通过电源模块提供电能。优选地，系统包括三种运行工况，所述三种运行工况包括余热回收制热工况、电动压缩式热泵检修运行工况以及非制热运行工况。优选地，所述余热回收制热运行工况包括以下工作步骤：a.打开第二阀门K2、第四阀门K4、第五阀门K5、第六阀门K6、第七阀门K7以及第九阀门K9，关闭第一阀门K1、第三阀门K3以及第八阀门K8；b.自来水加热循环过程：自来水从自来水管道进入，与循环水管道内的水混合进入混合水管道经过循环泵加压送入低温板式换热器进行换热，加热升温后的混合水分为两路，一路通过循环水管道进入第二蒸发器进行换热，降温后的循环水通过循环水管道重新与自来水混合，另一路通过自来水管道经过第七阀门进入第二冷凝器进行加热，升温后的自来水经过第九阀门进入高温板式换热器进行加热，升温后的自来水沿自来水管道，通过第四阀门进入储热水箱；c.冷库制冷循环：从第一压缩机排出的高温高压的气态制冷剂，依次通过高温板式换热器、低温板式换热器以及蒸发冷凝器进行梯级降温，形成高压的液态制冷剂，再通过第一膨胀阀进行节流降压，然后进入第一蒸发器蒸发吸热，形成低压的气态制冷剂进入第一压缩机完成冷库制冷循环；d.电动压缩式热泵热回收循环：从第二压缩机排出的高温高压的气态制冷剂，进入冷凝器冷凝放热，加热自来水后温度降低，变成高压的液态制冷剂，再通过第二膨胀阀节流降压，然后进入第二蒸发器蒸发吸热，吸收循环水的热量，形成低压气态制冷剂进入第二压缩机完成电动压缩式热泵热回收循环。优选地，所述电动压缩式热泵检修运行工况包括以下工作步骤：a.打开阀门第二阀门K2、第三阀门K3、第五阀门K5以及第八阀门K8，关闭第一阀门K1、第四阀门K4、第六阀门K6、第七阀门K7以及第九阀门K9；b.自来水加热循环过程：自来水从自来水管道进入，通过循环泵加压送至低温板式换热器进行加热，升温后的自来水沿检修旁通管道经阀门进入高温板式换热器进行加热，升温后的自来水经第三阀门K3进入辅助电加热器加热，升温后的自来水进入储热水箱4；c.冷库系统制冷循环过程：从第一压缩机排出的高温高压的气态制冷剂，依次通过高温板式换热器、低温板式换热器以及蒸发冷凝器进行梯级降温，形成高压的液态制冷剂，再通过第一膨胀阀节流降压，然后进入第一蒸发器蒸发吸热，形成低压的气态制冷剂进入第一压缩机完成冷库制冷循环。优选地，所述非制热运行工况包括以下工作步骤：a.打开阀门第一阀门K1，关闭第二阀门K2、第四阀门K4、第六阀门K6、第七阀门K7、第九阀门K9、第三阀门K3、第五阀门K5以及第八阀门K8；b.冷库系统制冷循环过程：从第一压缩机排出的高温高压的气态制冷剂，依次通过高温板式换热器、低温板式换热器以及蒸发冷凝器进行梯级降温，形成高压的液态制冷剂，再通过第一膨胀阀节流降压，然后进入第一蒸发器蒸发吸热，形成低压的气态制冷剂进入第一压缩机完成冷库制冷循环。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：本专利技术一种实现冷库冷凝热深度回收的热水梯级加热制备系统，包括制冷机组、电动压缩式热泵、储热水箱、循环水泵、高温板式换热器、低温板式换热器、辅助电加热器。其能够根据热水温度需求，选择合适的热源，构建温度对口的梯级加热系统。本系统可以实现冷库冷凝热的深度回收用于制备热水，一方面，可以显著减少锅炉燃气耗量，降低厂内生产成本，另一方面，可以提高冷凝系统冷却能力，进而改善制冷系统的能效比。附图说明图1为本专利技术一种实现冷库冷凝热深度回收的热水梯级加热制备系统；附图标记说明：1-制冷机组；2-高温板式换热器；3-辅助电加热器；4-储热水箱；5-电动压缩式热泵；6-循环泵；7-低温板式换热器；8-第一膨胀阀；9-第一蒸发器；10-蒸发冷凝器；11-第一压缩机；12-冷凝器；13-第二压缩机；14-第二蒸发器；15-第二膨胀阀；P1-自来水管道；P2-混合水管道；P3-循环水管道；P4-电动压缩式热泵工质循环管道；P5-检修旁通管道；P6-制冷机组工质换热管道；P7-辅助电加热器旁通管道；P8-制冷机组工质循环管道；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现冷库冷凝热深度回收的热水梯级加热制备系统，其特征在于：其包括制冷机组、电动压缩式热泵、储热水箱、循环水泵、高温板式换热器、低温板式换热器以及辅助电加热器；所述制冷机组包括第一压缩机、第一蒸发器、蒸发冷凝器和第一膨胀阀；所述电动压缩式热泵包括第二压缩机、第二蒸发器、冷凝器和第二膨胀阀；自来水管道经过第五阀门与混合水管道相连，所述混合水管道经循环水泵与所述低温板式换热器的水侧入口端相连；所述低温板式换热器的水侧出口端包括第一路出水以及第二路出水，其中第一路出水通过循环水管道经第六阀门与第二蒸发器的水侧入口端相连，所述第二蒸发器水侧出口端通过循环水管道与混合水管道相连，所述第二路出水通过自来水管道，经第七阀门与冷凝器的水侧入口端相连，冷凝器的水侧出口端通过第九阀门与所述高温换热器水侧入口端相连，所述高温换热器水侧出口端经第四阀门与所述储热水箱相连，辅助电加热器与第三阀门串联在辅助电加热器的旁通管道上，辅助电加热器旁通管道与第四阀门两端的自来水管道相连，检修旁通管道的第一端连接在低温板式换热器水侧出口端的混合水管道上，检修旁通管道的第二端连接在高温板式换热器水侧入口端的自来水管道上，检修旁通管道上装有第八阀门；第一压缩机排气端通过第二阀门与所述高温板式换热器的工质侧入口端相连，所述高温板式换热器的工质侧出口端经制冷机组工质换热管道与所述低温板式换热器工质侧入口端相连；所述低温板式换热器的工质侧出口端与所述蒸发冷凝器的入口端相连，所述蒸发冷凝器出口经过第一膨胀阀以及第一蒸发器与所述第一压缩机的进气端相连，所述第一压缩机排气端经第一阀门通过制冷机组工质循环管道与所述蒸发冷凝器的入口端相连；所述电动压缩式热泵通过第二压缩机、冷凝器、第二膨胀阀和第二蒸发器完成热回收环节，制冷剂工质在电动压缩式热泵工质循环管道内循环。...

【技术特征摘要】
1.一种实现冷库冷凝热深度回收的热水梯级加热制备系统，其特征在于：其包括制冷机组、电动压缩式热泵、储热水箱、循环水泵、高温板式换热器、低温板式换热器以及辅助电加热器；所述制冷机组包括第一压缩机、第一蒸发器、蒸发冷凝器和第一膨胀阀；所述电动压缩式热泵包括第二压缩机、第二蒸发器、冷凝器和第二膨胀阀；自来水管道经过第五阀门与混合水管道相连，所述混合水管道经循环水泵与所述低温板式换热器的水侧入口端相连；所述低温板式换热器的水侧出口端包括第一路出水以及第二路出水，其中第一路出水通过循环水管道经第六阀门与第二蒸发器的水侧入口端相连，所述第二蒸发器水侧出口端通过循环水管道与混合水管道相连，所述第二路出水通过自来水管道，经第七阀门与冷凝器的水侧入口端相连，冷凝器的水侧出口端通过第九阀门与所述高温换热器水侧入口端相连，所述高温换热器水侧出口端经第四阀门与所述储热水箱相连，辅助电加热器与第三阀门串联在辅助电加热器的旁通管道上，辅助电加热器旁通管道与第四阀门两端的自来水管道相连，检修旁通管道的第一端连接在低温板式换热器水侧出口端的混合水管道上，检修旁通管道的第二端连接在高温板式换热器水侧入口端的自来水管道上，检修旁通管道上装有第八阀门；第一压缩机排气端通过第二阀门与所述高温板式换热器的工质侧入口端相连，所述高温板式换热器的工质侧出口端经制冷机组工质换热管道与所述低温板式换热器工质侧入口端相连；所述低温板式换热器的工质侧出口端与所述蒸发冷凝器的入口端相连，所述蒸发冷凝器出口经过第一膨胀阀以及第一蒸发器与所述第一压缩机的进气端相连，所述第一压缩机排气端经第一阀门通过制冷机组工质循环管道与所述蒸发冷凝器的入口端相连；所述电动压缩式热泵通过第二压缩机、冷凝器、第二膨胀阀和第二蒸发器完成热回收环节，制冷剂工质在电动压缩式热泵工质循环管道内循环。2.根据权利要求1所述的实现冷库冷凝热深度回收的热水梯级加热制备系统，其特征在于：所述辅助电加热器根据水温控制第三阀门和第四阀门的开度进行流量调节以完成辅助加热环节。3.根据权利要求1所述的实现冷库冷凝热深度回收的热水梯级加热制备系统，其特征在于：还包括电源模块，所述辅助电加热器、循环泵、制冷机组以及电动压缩式热泵通过电源模块提供电能。4.根据权利要求1所述的实现冷库冷凝热深度回收的热水梯级加热制备系统，其特征在于：系统包括三种运行工况，所述三种运行工况包括余热回收制热工况、电动压缩式热泵检修运行工况以及非制热运行工况。5.根据权利要求4所述的实现冷库冷凝热深度回收的热水梯级加热制备系统，其特征在于：所述余热回收制热工况包括以下工作步骤：a.打开第二阀门K2、第四阀门K4、第五阀门K5、第六阀门K6、第七阀门K7以及第九阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩，孙聚峰，马懿峰，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13