一种冷却水余热回收系统技术方案

本发明专利技术公开了一种冷却水余热回收系统，包括冷水池、循环泵A、产热设备、热水池、循环泵B、变频泵、板式换热器A、循环泵C、小水箱、热泵机组、循环泵D、热水箱、供水泵、板式换热器B和冷却塔。本发明专利技术利用板式换热器A将冷却水的能量传递给热泵，然后通过热泵将板式换热器位传递过来的低温热量转换为高温热能，热水箱中的水作为高温热能的载体，其温度可达到60℃，增加了使用场合。本发明专利技术利用板式换热器A和变频泵间接调节供给热泵的热量，使第三个内循环的水进入热泵的水的温度保持稳定，且低于32℃，保证热泵的使用寿命和余热回收的可靠性、稳定性。本发明专利技术将注入热水箱的常温水先经过板式换热器B，减少了余热回收过程的能量的消耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及余热回收技术，特别是涉及利用热泵回收冷却水余热的余热回收系统。
技术介绍
我国工业生产的能耗约占总能耗的62%_70%，其中冷却水循环系统能耗可占到工业生产能耗的一半。工业的能源利用效率仅30%-40%，大约有一半的热量通过冷却水直接排放到大气中，既浪费大量的热能，又造成环境污染。由于冷却水通常温度较低，一般低于35°C，属于低品位热源，可以直接利用的场合不多，这给余热回收带来一定的难度。随着热泵技术的日益成熟，利用热泵回收余热成为余热回收的一条新的方法。 现有的冷却水余热回收系统主要是利用换热设备(如换热器)直接进行换热。用换热设备(如换热器)直接进行换热的工艺方案原理如图I所示，保留原有的冷却系统不变，在原有冷却系统中增加余热回收系统。原有冷却系统的主要设备包括循环泵、换热器、冷却系统、控制系统和管道等。其能量的传递过程为所需冷却的设备一热源循环水一换热器——待加热的循环水。这种系统的主要缺点由换热器的工作原理可知，在换热器进行换热的过程中，待加热循环水的温度一定小于热源水的温度。如果热源水的温度不高则待加热的循环水的温度会更低，再加上传输过程中的热量损失，水的温度会变的更低，利用价值不高，这种方案在工业冷却水的余热回收过程中可以直接利用的场合非常有限。热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术。热泵是一种以消耗一部分低品位能源为补偿、使热能从低温热源向高温热源传递的装置。热泵能够将自身所需能量的3到4倍的热能从低温物体传送到高温物体。由于热泵能将低温热能转换为高温热能，提高能源的有效利用率，因此成为回收低温余热中储存的能量的重要途径。但是热泵对热源水温度的稳定性要求较高，热源水的温度不能大于32°C，而且热源水温度变化的速率应小于I. l°c /分。如果将工业中的冷却水直接打入热泵机组，常常会导致热泵机组不能正常工作，因此保证热泵热源水温度的稳定性是冷却水余热回收系统中的一个重点。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术要设计一种既可以利用低品位热源又可以保证热泵热源水温度稳定性的冷却水余热回收系统。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下一种冷却水余热回收系统，包括冷水池、循环泵A、产热设备、热水池、循环泵B、变频泵、板式换热器A、循环泵C、小水箱、热泵机组、循环泵D、热水箱、供水泵、板式换热器B、冷却塔；所述的冷水池的出口通过管道依次连接循环泵A、产热设备和热水池；所述的热水池有两个出口，其上部出口通过管道经冷却塔连接到冷水池的入口，其下部出口通过管道经变频泵连接到板式换热器A的入口 ；所述的板式换热器A有两个出口，其左侧出口通过管道经板式换热器B连接到冷水池的入口，其右侧出口通过管道连接到热泵机组，所述的热泵机组有两个出口，其下部的出口通过管道经小水箱和循环泵C连接到板式换热器A的入口，其上部出口通过管道连接到热水箱；所述的热水箱有两个出口，其左侧出口通过管道经循环泵D连接到热泵机组的下部的入口，其右侧出口通过管道与供水泵相连；所述的热水箱还有一个入口，通过管道与板式换热器B的出口连接。本专利技术的工作过程包括四个循环第一个循环冷水池一循环泵A—产热设备一热水池一循环泵B—冷却塔——冷水池； 第二个循环冷水池——循环泵A——产热设备——热水池——变频泵——板式 换热器A—板式换热器B—冷水池；第三个循环小水箱一循环泵C—板式换热器A—热泵机组一小水箱；第四个循环热水箱一循环泵D—热泵机组一热水箱。在第二个循环中，热水池中的产热设备的冷却水首先经过板式换热器A，通过板式换热器A将冷却水中的部分热量传递给热泵机组；冷却水流经板式换热器A其温度会大约降低3°C，冷却水的温度仍然较高，冷却水再经过板式换热器B，通过板式换热器B将冷却水中的热量传递给将要注入热水箱的常温水。通过板式换热器B，常温水由10°C被加热到20°C以上。这样热泵机组可以将热水箱中的水从20°C加热到60°C，而不必从10°C加热到600C。冷却水依次经过板式换热器A和板式换热器B，对冷却水中的能量进行梯级利用，冷却水的温度得到最大限度的降低，同时对进入热水箱的常温水进行预热，提高待加热水的温度，减少加热过程的能量的消耗。在第二个循环中利用变频泵根据热泵机组的需要给板式换热器A供水，即使热源温度较高或者热源的温度波动比较大，采用变频泵调节板式换热器A传递的热量，进而保证第三个循环内进入热泵的水温保持稳定且低于32°C，满足热泵运行时对水温的要求，并保证热泵高效的运行。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果I、通常冷却水的温度较低，直接利用板式换热器对热量进行回收，回收的热量温度会更低，加上传输过程中温度的降低，其可利用的场合非常有限。本专利技术利用板式换热器A将冷却水的能量传递给热泵，然后通过热泵将板式换热器位传递过来的低温热量转换为高温热能，热水箱中的水作为高温热能的载体，其温度可达到60°C，60°C的热水在生活和工业生产中利用的场合很多，其既可用于洗浴用水，也可用于冬季车间的取暖等。2、通常冷却水的温度波动较大(有时温度大于32°C)，直接利用热泵(不经过板式换热器)对冷却水进行回收，热泵的使用寿命会因水温的波动而大大的降低；当冷却水的温度大于32°C时，热泵会保护性的关机，影响余热回收的正常的运行。本专利技术利用板式换热器A和变频泵间接调节供给热泵的热量，使第三个内循环的水进入热泵的水的温度保持稳定，且低于32°C，保证热泵的使用寿命和余热回收的可靠性、稳定性。3、为热水箱补水通常是将常温水直接注入热水箱，注入热水箱的常温水温度通常较低，而经过板式换热器A的热水池的冷却水将部分热量传递给热泵后其温度仍比较高。本专利技术将注入热水箱的常温水先经过板式换热器B，吸收流经板式换热器A的冷却水的能量，温度得到一定程度的提高(其温度略小于冷却水的温度)。这样对注入热水箱的常温水进行预热，提高注入热水箱的常温水的温度，既可以降冷却水的温度，又可使热泵加热热水箱的水，使热水箱的水不必从室温开始加热，进而减少余热回收过程的能量的消耗。附图说明本专利技术共有附图2张，其中图I是现有冷却水余热回收系统结构示意图。图2是本专利技术冷却水余热回收系统结构示意图。图中1、冷水池；2、循环泵A ;3、产热设备；4、热水池；5、循环泵B ;6、变频泵；7、板式换热器A ;8、循环泵C ;9、小水箱；10、热泵机组；11、循环泵D ;12、热水箱；13、供水泵；14、板式换热器B ; 15、冷却塔。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步地说明。如图2所示，一种冷却水余热回收系统，包括冷水池I、循环泵A2、产热设备3、热水池4、循环泵B5、变频泵6、板式换热器A7、循环泵C8、小水箱9、热泵机组IO、循环泵D11、热水箱12、供水泵13、板式换热器B14、冷却塔15 ;所述的冷水池I的出口通过管道依次连接循环泵A2、产热设备3和热水池4 ;所述的热水池4有两个出口，其上部出口通过管道经冷却塔15连接到冷水池I的入口，其下部出口通过管道经变频泵6连接到板式换热器A7的入口 ；所述的板式换热器A7有两个出口，其左侧出口通过管道经板式换热器B14连接到冷水池I的入口，其右侧出口通过管道连接到热泵机组10，所述的热泵机组10有两个出口，其下部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷却水余热回收系统，包括冷水池（1）、循环泵A（2）、产热设备（3）、热水池（4）、循环泵B（5）、变频泵（6）、板式换热器A（7）、循环泵C（8）、热水箱（12）、供水泵（13）和冷却塔（15），其特征在于：还包括小水箱（9）、热泵机组（10）、循环泵D（11）和板式换热器B（14）；所述的冷水池（1）的出口通过管道依次连接循环泵A（2）、产热设备（3）和热水池（4）；所述的热水池（4）有两个出口，其上部出口通过管道经冷却塔（15）连接到冷水池（1）的入口，其下部出口通过管道经变频泵（6）连接到板式换热器A（7）的入口；所述的板式换热器A（7）有两个出口，其左侧出口通过管道经板式换热器B（14）连接到冷水池（1）的入口，其右侧出口通过管道连接到热泵机组（10），所述的热泵机组（10）有两个出口，其下部的出口通过管道经小水箱（9）和循环泵C（8）连接到板式换热器A（7）的入口，其上部出口通过管道连接到热水箱（12）；所述的热水箱（12）有两个出口，其左侧出口通过管道经循环泵D（11）连接到热泵机组（10）的下部的入口，其右侧出口通过管道与供水泵（13）相连；所述的热水箱（12）还有一个入口，通过管道与板式换热器B（14）的出口连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭晓东，白杰，孙丽，郑克得，刘琛宝，李堂青，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：