一種蒸餾設(shè)備的高溫?zé)岜门c制冷機(jī)熱量高效耦合節(jié)能系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蒸餾系統(tǒng)的節(jié)能方法，具體是蒸餾回收有機(jī)溶劑時用于加熱汽化的高溫?zé)岜煤屠淠夯闹评錂C(jī)的一種熱量高效耦合節(jié)能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在蒸餾回收有機(jī)溶劑的過程中，均要采用加熱汽化，然后再對蒸汽進(jìn)行冷凝液化，達(dá)到有機(jī)溶劑回收的目的。在汽化過程，有機(jī)溶劑需要吸收大量汽化熱，大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)通常采用燃煤鍋爐獲得熱量，隨著節(jié)能減排意識的不斷加強(qiáng)，目前都在尋找新的可替代能源，比如采用天然氣加熱，直接電加熱方法，但是天然氣的使用需要一定條件，直接電加熱生產(chǎn)費(fèi)用大幅度提高。目前國內(nèi)外開始采用高溫?zé)岜锰峁崮?，運(yùn)行成本接近使用天然氣，但是高溫?zé)岜玫氖褂帽仨毾牡推肺粺嵩吹哪芰浚ǔ２捎盟礋岜?，依靠地下水回灌技術(shù)或河流湖泊水源，受條件資源的限制，大多數(shù)企業(yè)難以實(shí)施。
[0003]汽化的有機(jī)溶劑在蒸餾回收過程中需要冷凝液化，需要制冷機(jī)進(jìn)行降溫，汽化與冷凝液化是兩個相反的物理過程，不考慮設(shè)備能效，能耗是相等的，所以蒸餾過程需要兩倍的能量付出，制冷機(jī)是最常用的設(shè)備。隨著節(jié)能環(huán)保要求的不斷提高，人們采用各種各樣的節(jié)能技術(shù)方案，由于條件和資源限制包括投資原因，仍然無法滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，目前很多企業(yè)仍然采用風(fēng)冷制冷機(jī)，或者冷卻塔水冷制冷系統(tǒng)，制冷機(jī)冷凝器釋放的大量熱能白白散發(fā)，對于制冷機(jī)釋放的熱能回收，人們已經(jīng)開始回收利用，但是回收利用率不高。現(xiàn)階段，人們?nèi)匀徊粩鄬で笄袑?shí)可行的節(jié)能節(jié)電方法。最近幾年出現(xiàn)了一大批具有創(chuàng)造性的專利技術(shù)，例如，專利公開號CN203907733U，多能源節(jié)能集熱與供熱系統(tǒng)。CN104075484A，綜合利用太陽能和空氣能的供熱空調(diào)系統(tǒng)及運(yùn)行方法。公開號CN104006575A，一種風(fēng)水雙源熱泵熱水器及其控制方法。CN20384854U, 一種利用空氣能制取高溫水的高溫?zé)岜脵C(jī)組。這些方法雖然創(chuàng)造性的提出了多種低品位能源的利用方法，這些方法不完全適用制冷制熱的蒸餾系統(tǒng)，蒸餾的節(jié)能問題仍然具有挖掘的潛力。目前還沒有針對蒸餾的特殊過程中制冷機(jī)與高溫?zé)岜弥g利用熱交換器對熱量高效耦合節(jié)能系統(tǒng)的專利申請和報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提出的一種蒸餾設(shè)備的高溫?zé)岜门c制冷機(jī)的節(jié)能系統(tǒng)。蒸餾是加熱汽化與冷凝液化回收有機(jī)溶劑的過程，制冷機(jī)與熱泵都是能夠強(qiáng)制轉(zhuǎn)移熱量的設(shè)備，熱泵制熱需要從外界吸收熱量，制冷機(jī)制冷需要排出廢熱，蒸餾過程中制冷與加熱是同時進(jìn)行的，根據(jù)蒸餾的特殊過程，本發(fā)明設(shè)計(jì)創(chuàng)新了一種蒸餾設(shè)備的高溫?zé)岜门c制冷機(jī)之間熱量的高效耦合系統(tǒng)。
[0005]一種蒸餾設(shè)備的高溫?zé)岜门c制冷機(jī)熱量高效耦合節(jié)能系統(tǒng)是由高溫水源熱泵、水冷制冷機(jī)、耦合熱交換器、空氣能換熱器、廢熱回收器、循環(huán)泵組成。使流出制冷機(jī)冷凝器的熱水與流出高溫?zé)岜谜舭l(fā)器的低溫水分別獨(dú)立經(jīng)過同一個熱交換器進(jìn)行高效熱量耦合交換。熱量耦合過程中，高溫?zé)岜门c制冷機(jī)進(jìn)行高效能量交換互補(bǔ)，然后分別重新回到制冷機(jī)的冷凝器和高溫?zé)岜玫恼舭l(fā)器中，各自得到了最佳品位熱源，能效比均有顯著提高，達(dá)到了理想的節(jié)能效果。本發(fā)明可廣泛用于中低溫化工，釀酒，食用油生產(chǎn)，生物提取生產(chǎn)的中低溫蒸餾溶劑回收系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)電能低消耗和企業(yè)生產(chǎn)零排放目的。
[0006]蒸餾系統(tǒng)中，高溫?zé)岜肐提供加熱溶劑和溶劑汽化的熱量，大部分能量來自低品位熱源，通常采用水源作為熱源，水源溫度一般偏低，通常在10-15度之間，高溫?zé)岜弥茻釙r吸收水源的能量后溫度降低5-8度，而水冷制冷機(jī)2冷凝器廢熱水溫度在40-45度之間。熱泵制熱時，水源溫度偏低影響制熱能效。同樣，如果進(jìn)入制冷機(jī)冷凝器的水溫偏高，能效比較低。本發(fā)明采用耦合熱交換器3對制冷機(jī)冷凝器排出的熱水與高溫?zé)岜谜舭l(fā)器排出的冷水進(jìn)行高效深度熱量耦合，使重新回到制冷機(jī)冷凝器的水溫保持在20-25度之間，制冷機(jī)能效比得到顯著提高。另外，回到高溫?zé)岜谜舭l(fā)器的水溫在20-25度之間，高溫?zé)岜弥茻崮苄П纫驳玫矫黠@提高。為了制冷機(jī)與高溫?zé)岜眠M(jìn)行高效能量互補(bǔ)，要求高溫?zé)岜眯吞柭源笥谥评錂C(jī)的型號?？紤]到蒸餾前溶劑首先加熱到汽化點(diǎn)，才開始蒸餾，所以高溫?zé)岜眯枰歇?dú)立工作的熱能來源，本發(fā)明采用空氣能換熱器4裝置補(bǔ)充高溫?zé)岜谜舭l(fā)器的熱能。制冷機(jī)冷凝與汽化是同時進(jìn)行的，制冷機(jī)不存在獨(dú)立工作的問題，所以，本發(fā)明不做特意設(shè)計(jì)。
[0007]采用空氣能換熱器輔助裝置，補(bǔ)充高溫?zé)岜脽嵩茨芰康倪^程中，由于高溫?zé)岜谜舭l(fā)器回路工質(zhì)較少，熱容量小，空氣能換熱器可以及時補(bǔ)充熱量。采用本發(fā)明的高效耦合熱交換器，可以使制冷機(jī)與高溫?zé)岜酶髯缘玫阶罴褵嵩?，制冷機(jī)與高溫?zé)岜枚季哂休^高的能效比。從而達(dá)到節(jié)能目的。本發(fā)明除了回收制冷機(jī)熱量外，還對蒸餾設(shè)備中真空泵的廢氣排放熱能通過廢熱回收器5加以回收，使高溫?zé)岜檬冀K處于高能效狀態(tài)。本發(fā)明采用的耦合熱交換器可以是板式換熱器，或者是殼管式排管換熱器。
[0008]說明書附圖
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不由此受到限制。
[0010]實(shí)施例:本公司番茄紅素生產(chǎn)過程中的溶劑回收是蒸餾過程中冷凝回收乙酸乙酯的過程，技術(shù)改造前，蒸餾系統(tǒng)使用耗電功率30KW水冷螺桿制冷機(jī)，制冷量95KW，冷卻塔夏季出水溫度35度，耗電功率30KW，制冷機(jī)低溫出水溫度-5度。系統(tǒng)加熱采用105KW直接電加熱方式，正常工作時，這個蒸餾系統(tǒng)耗電功率135KW。采用本發(fā)明的熱量高效耦合節(jié)能系統(tǒng)，采用換熱面積5M2板式換熱器對制冷機(jī)與高溫?zé)岜眠M(jìn)行熱量耦合，進(jìn)入制冷機(jī)冷凝器的水溫保持在20-25度，進(jìn)入高溫?zé)岜谜舭l(fā)器的水溫保持在20-25度。經(jīng)檢測，制冷機(jī)制冷量達(dá)到120KW，制冷機(jī)低溫出水溫度達(dá)到-6度，制冷機(jī)耗電功率減小到25.2KW，能效比由3.2提高到4.8，，溶劑回收率也得到了提高。高溫?zé)岜貌捎煤碾姽β?0KW機(jī)組，標(biāo)準(zhǔn)工況下，制熱量110KW，熱泵熱水出口溫度80度。采用本發(fā)明的耦合系統(tǒng)，并采用輔助空氣能加溫器和真空泵廢氣熱回收裝置，使高溫?zé)岜眠M(jìn)水溫度保持在25度，熱泵熱水出水溫度不變，制熱量達(dá)到130KW，熱泵耗電功率減小到34KW，能效比由2.75提高到3.82。由于采用高溫?zé)岜萌〈苯与娂訜嵫b置和熱量高效耦合節(jié)能系統(tǒng)，整個蒸餾系統(tǒng)耗電功率減小到59.2KW，與改造前相比系統(tǒng)節(jié)電56.1%。由于制冷機(jī)耗電功率減小4.8KW，制冷量增加25KW。熱泵耗電功率減小6KW，制熱量增加20KW，達(dá)到了預(yù)期節(jié)電高效的目的。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的熱量耦合原理，采用同樣換熱面積的殼管式排管熱交換器，同樣可以達(dá)到相同的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蒸餾設(shè)備的高溫?zé)岜门c制冷機(jī)熱量高效耦合節(jié)能系統(tǒng)，其特征是由高溫水源熱泵1、水冷制冷機(jī)2、耦合熱交換器3、空氣能換熱器4、廢熱回收器5、循環(huán)泵組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合熱交換器，其特征是對制冷機(jī)冷凝器與高溫?zé)岜谜舭l(fā)器的熱量高效耦合的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫?zé)岜门c制冷機(jī)高效耦合節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于高溫?zé)岜檬强梢詥为?dú)工作的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效耦合的裝置，是板式換熱器或者是殼管式排管換熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱量耦合，其特征是流出制冷機(jī)冷凝器的熱水與流出高溫?zé)岜谜舭l(fā)器低溫水分別獨(dú)立經(jīng)過同一個熱交換器，進(jìn)行高效能量交換互補(bǔ)，然后各自重新回到制冷機(jī)冷凝器和高溫?zé)岜玫恼舭l(fā)器中。
【專利摘要】一種蒸餾設(shè)備的高溫?zé)岜门c制冷機(jī)熱量高效耦合節(jié)能系統(tǒng)是由高溫水源熱泵、水冷制冷機(jī)、耦合熱交換器、空氣能換熱器、廢熱回收器、循環(huán)泵組成。使流出制冷機(jī)冷凝器的熱水與流出高溫?zé)岜谜舭l(fā)器的低溫水分別獨(dú)立經(jīng)過同一個熱交換器進(jìn)行高效熱量耦合交換。熱量耦合過程中，高溫?zé)岜门c制冷機(jī)進(jìn)行高效能量交換互補(bǔ)，然后分別重新回到制冷機(jī)的冷凝器和高溫?zé)岜玫恼舭l(fā)器中，各自得到了最佳品位熱源，能效比均有顯著提高，達(dá)到了理想的節(jié)能效果。本發(fā)明可廣泛用于中低溫化工、釀酒、食用油生產(chǎn)、生物提取生產(chǎn)的中低溫蒸餾溶劑回收系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)電能低消耗和企業(yè)生產(chǎn)零排放目的。
【IPC分類】F25B29-00
【公開號】CN104534741
【申請?zhí)枴緾N201410845558
【發(fā)明人】何建鵬, 李曉紅, 朱芮萱, 成昱廷
【申請人】新疆科宇科技有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月31日