專利名稱：循環(huán)冷卻水降溫及熱量回收利用的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種循環(huán)冷卻水的降溫及熱量回收利用的系統(tǒng)和方法，這種系統(tǒng)和方法，一端制冷，一端制熱，同一系統(tǒng)和方法能同時(shí)滿足循環(huán)冷卻水的降溫，熱量回收，及向熱用戶供熱的兩種需要。
背景技術(shù)：
目前，化工廠，熱電廠，鋼鐵廠，機(jī)械、儀器、儀表、電子、電器制造廠，食品加工，釀造行業(yè)，冷凍及冷庫(kù)生產(chǎn)工藝流程中需要的循環(huán)冷卻水降溫的系統(tǒng)和方法，都是采用冷卻水塔(晾水塔)和冷卻水池等設(shè)備，采取開放式的自然對(duì)流冷卻降溫的方法。讓循環(huán)冷卻水與室外空氣在冷卻水塔中上下相對(duì)流動(dòng)，迫使室外空氣把循環(huán)冷卻水中的熱量吸收并帶走，熱量從冷卻水塔中散失的同時(shí)還會(huì)造成一定數(shù)量的循環(huán)冷卻水量的損失，這種冷卻水塔、冷卻水池的開放式自然對(duì)流的冷卻方式，受自然環(huán)境、季節(jié)和溫、濕度變化條件的很大影響，循環(huán)冷卻水的溫度很不穩(wěn)定，也會(huì)給周邊環(huán)境造成污染。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服冷卻水塔、冷卻水池的開放式自然對(duì)流冷卻系統(tǒng)和方法的不足，減少循環(huán)冷卻水量的損失，把循環(huán)冷卻水的熱量回收并給以充分利用，本發(fā)明是一個(gè)全封閉式的循環(huán)工作系統(tǒng)和方法，一端可以為循環(huán)冷卻水制冷降溫，另一端可以制熱供給熱用戶，同一系統(tǒng)和方法，同時(shí)能滿足冷用戶和熱用戶的兩種不同需求。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是把循環(huán)冷卻水作為低品位熱源，利用熱泵技術(shù)原理，提取循環(huán)冷卻水中的熱量，轉(zhuǎn)換成高品位熱能，傳遞輸送給熱用戶利用，循環(huán)冷卻水被提取熱量后，溫度降低并達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，制成生產(chǎn)工藝流程中需用的循環(huán)冷卻水，通過循環(huán)冷卻水管線，輸送回生產(chǎn)工藝流程中做循環(huán)冷卻水使用。
本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，由以下三個(gè)循環(huán)工作系統(tǒng)組成1、冷量利用循環(huán)工作系統(tǒng)，主要由換熱器、循環(huán)泵、蒸發(fā)器、管道及其內(nèi)部流動(dòng)的中間介質(zhì)構(gòu)成。
2、熱泵工質(zhì)循環(huán)工作系統(tǒng)，主要由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、膨脹調(diào)節(jié)閥、冷凝器、管道及其內(nèi)部流動(dòng)的熱泵工質(zhì)構(gòu)成。
3、熱量利用循環(huán)工作系統(tǒng)，主要由冷凝器、循環(huán)泵、熱用戶、管道及其內(nèi)部流動(dòng)的供熱循環(huán)水構(gòu)成。
三個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的工作運(yùn)行過程如下1、冷量利用循環(huán)，循環(huán)冷卻水經(jīng)換熱器降溫，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后，輸送回原生產(chǎn)工藝流程中做冷卻水循環(huán)使用，同時(shí)，換熱器中的熱量通過中間介質(zhì)經(jīng)循環(huán)泵及管道送入熱泵的蒸發(fā)器，被熱泵工質(zhì)吸取熱量，溫度降低后返回?fù)Q熱器中，繼續(xù)與循環(huán)冷卻水進(jìn)行熱量交換，中間介質(zhì)可以是水，也可采用其它換熱效率更高的物質(zhì)。
2、熱泵工質(zhì)循環(huán)，熱泵工質(zhì)在蒸發(fā)器吸取熱量，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，進(jìn)入冷凝器放出熱量，然后經(jīng)膨脹調(diào)節(jié)閥節(jié)流后，進(jìn)入蒸發(fā)器繼續(xù)吸取熱量。
3、熱量利用循環(huán)，熱量利用系統(tǒng)的供熱循環(huán)水被冷凝器加熱，并送到熱用戶，經(jīng)過散熱或換熱被利用，供熱循環(huán)水溫度降低，經(jīng)循環(huán)泵返回冷凝器繼續(xù)重新被加熱。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案，主要依據(jù)的是熱泵工作技術(shù)原理，熱泵主要設(shè)備包括壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹調(diào)節(jié)閥、蒸發(fā)器，熱泵本質(zhì)上就是制冷機(jī)，熱泵工質(zhì)經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，在冷凝器中液化并放出熱量，然后經(jīng)膨脹調(diào)節(jié)閥進(jìn)入蒸發(fā)器中氣化并吸收熱量，再經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入冷凝器放出熱量，如此不停的循環(huán)工作，即可達(dá)到為循環(huán)冷卻水制冷降溫的目的，又可達(dá)到為熱用戶供熱的目的。
本發(fā)明的有益效果是，可以在為循環(huán)冷卻水降溫的同時(shí)，能嚴(yán)格控制溫度參數(shù)，把熱量回收并供給熱用戶，可以提高汽輪機(jī)的工作效率，可以提高鍋爐的熱效率，可以提高生產(chǎn)工藝流程中的生產(chǎn)效率，節(jié)約高品位能源、節(jié)約水資源，降低循環(huán)冷卻水成本，降低為熱用戶供熱成本。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明的原理圖及第一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)2是本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)3是本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)中1、控制閥門，2、冷卻水塔，3、冷卻水池，4、控制閥門，5、控制閥門，6、換熱器，7、控制閥門，8、循環(huán)泵，9、蒸發(fā)器，10、壓縮機(jī)，11、冷凝器，12、膨脹調(diào)節(jié)閥，13、熱用戶，14、循環(huán)泵，15、熱泵，16、汽輪機(jī)，17、鍋爐，18、循環(huán)泵，19、蒸汽冷凝器，20、鍋爐給水泵，21、熱泵。
具體實(shí)施例方式
在圖1所示的本發(fā)明的原理圖及第一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)圖中，循環(huán)冷卻水經(jīng)控制閥門1、4、5、7進(jìn)入換熱器6，與中間介質(zhì)在換熱器6中進(jìn)行熱量交換后，返回原循環(huán)冷卻水系統(tǒng)之中，在生產(chǎn)工藝流程中作為循環(huán)冷卻水使用，新建的生產(chǎn)廠中，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)可以取消冷卻水塔2和冷卻水池3，也可保留有冷卻水塔2和冷卻水池3，作為備用或調(diào)節(jié)循環(huán)冷卻水溫度用，已建成的老廠系統(tǒng)改造中，應(yīng)盡可能保留原有的冷卻水塔2和冷卻水池3，作為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的備用和調(diào)節(jié)設(shè)備。
中間介質(zhì)在管道中經(jīng)循環(huán)泵8輸送，不停的在換熱器6與蒸發(fā)器9之間循環(huán)流動(dòng)，在換熱器6里從循環(huán)冷卻水中吸收熱量，然后傳遞轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)器9，與熱泵工質(zhì)進(jìn)行熱量交換。
熱泵工質(zhì)循環(huán)工作系統(tǒng)由蒸發(fā)器9、壓縮機(jī)10、冷凝器11、膨脹調(diào)節(jié)閥12構(gòu)成，熱泵工質(zhì)在蒸發(fā)器9中與中間介質(zhì)進(jìn)行熱量交換，吸收中間介質(zhì)帶來的熱量后經(jīng)壓縮機(jī)10壓縮并進(jìn)入冷凝器11，在冷凝器11之中與熱用戶的供熱循環(huán)水進(jìn)行熱量交換，熱泵工質(zhì)在冷凝器11之中冷卻后經(jīng)膨脹調(diào)節(jié)閥12，回到蒸發(fā)器9，與中間介質(zhì)繼續(xù)進(jìn)行熱量交換，熱泵工質(zhì)的循環(huán)工作，不斷地把在蒸發(fā)器9吸收的熱量傳遞轉(zhuǎn)移到冷凝器11之中。
熱用戶的供熱循環(huán)水通過管道及循環(huán)泵14，在冷凝器11與熱13用戶之間不停的循環(huán)流動(dòng)，把在冷凝器11中吸收的熱量傳遞轉(zhuǎn)移給熱用戶。
本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，使用換熱器6、熱泵機(jī)組中的蒸發(fā)器9、壓縮機(jī)10、冷凝器11、膨脹調(diào)節(jié)閥12及循環(huán)泵8和14，通過中間介質(zhì)、熱泵工質(zhì)和供熱循環(huán)水的不停的循環(huán)工作過程中，為循環(huán)冷卻水降溫的同時(shí)進(jìn)行了熱量的回收和為熱用戶供熱。
在圖2所示的第二個(gè)實(shí)施例系統(tǒng)圖中，與圖1所示的第一個(gè)實(shí)施例系統(tǒng)圖相對(duì)比，其特征是取消了換熱器6、循環(huán)泵8，其它的設(shè)備及運(yùn)行系統(tǒng)和方法則完全相同。
圖2所示的第二個(gè)實(shí)施例的目的和有益效果，是為了取消中間介質(zhì)循環(huán)換熱系統(tǒng)、取消換熱器6、循環(huán)泵8及管道，可以節(jié)省投資，減少一個(gè)換熱流程和系統(tǒng)，可以提高總的換熱效率，降低運(yùn)行成本。
圖1和圖2兩種實(shí)施例的應(yīng)用區(qū)別主要是，對(duì)循環(huán)冷卻水的水質(zhì)要求不同，要依據(jù)循環(huán)冷卻水的溫度、PH值、濁度、懸浮物及對(duì)蒸發(fā)器9的腐蝕和堵塞狀況擇優(yōu)確定實(shí)施方案。
圖3所示的第三個(gè)實(shí)施例的特征是，本發(fā)明應(yīng)用在熱電廠或其它有汽輪機(jī)16及鍋爐17的生產(chǎn)工藝過程中，可嚴(yán)格控制蒸汽冷凝器19及汽輪機(jī)16、末端蒸汽冷凝汽和水的溫度參數(shù)，可穩(wěn)定地提供能使汽輪機(jī)組運(yùn)行效率最高的循環(huán)冷卻水，提高汽輪機(jī)組工作效率和發(fā)電效率，在為循環(huán)冷卻水降溫的同時(shí)，通過熱泵21可以把回收的熱量傳遞轉(zhuǎn)移到熱交換器6之中，迫使蒸汽凝結(jié)水與中間介質(zhì)進(jìn)行熱量交換，把蒸汽凝結(jié)水的溫度升高后，經(jīng)鍋爐給水泵20再進(jìn)入鍋爐17之中，由于鍋爐給水溫度提高，可以節(jié)約鍋爐所消耗的高品位燃料能源。
權(quán)利要求
1.一種循環(huán)冷卻水降溫及熱量回收利用的系統(tǒng)和方法，其特征是利用熱泵技術(shù)原理，把循環(huán)冷卻水作為低品位熱源，通過熱泵工質(zhì)的循環(huán)工作過程，提取循環(huán)冷卻水中的熱量，轉(zhuǎn)換成高品位熱能，傳遞輸送給熱用戶利用，本系統(tǒng)和方法的一端可以為循環(huán)卻水制冷降溫，另一端可以制熱，供應(yīng)給熱用戶，同時(shí)能滿足冷用戶和熱用戶兩種不同的需求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)冷卻水降溫及熱量回收利用的系統(tǒng)和方法，其特征是由以下三個(gè)循環(huán)工作系統(tǒng)組成，冷量利用循環(huán)工作系統(tǒng)，主要由換熱器6，循環(huán)泵8，蒸發(fā)器9，管道及其內(nèi)部流動(dòng)的中間介質(zhì)構(gòu)成；熱泵工質(zhì)循環(huán)工作系統(tǒng)，主要由壓縮機(jī)10，蒸發(fā)器9，冷凝器11，膨脹調(diào)節(jié)閥12，管道及其內(nèi)部流動(dòng)的熱泵工質(zhì)構(gòu)成；熱量利用循環(huán)工作系統(tǒng)，主要由冷凝器11，熱用戶13，循環(huán)泵14，管道及其內(nèi)部流動(dòng)的供熱循環(huán)水構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)冷卻水降溫及熱量回收利用的系統(tǒng)和方法，其特征是把循環(huán)冷卻水作為低品位熱源，利用熱泵技術(shù)原理，可以通過蒸發(fā)器9，使循環(huán)冷卻水直接與熱泵工質(zhì)進(jìn)行熱量交換反應(yīng)，達(dá)到制冷降溫和提取熱量的目的；也可以根據(jù)循環(huán)冷卻水的水質(zhì)情況及要求，采取增加換熱器6，循環(huán)泵8、管道及中間介質(zhì)，通過中間介質(zhì)的循環(huán)工作過程，使循環(huán)冷卻水與熱泵工質(zhì)進(jìn)行間接的熱量交換，達(dá)到為循環(huán)冷卻水制冷降溫及熱量回收利用的目的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)冷卻水降溫及熱量回收利用的系統(tǒng)和方法，其特征是由熱泵15、循環(huán)泵18、蒸汽冷凝器19構(gòu)成的全封閉式的循環(huán)工作系統(tǒng)和方法，可以穩(wěn)定地為蒸汽冷凝汽或蒸汽冷凝水降溫，嚴(yán)格控制其溫度參數(shù)，提高汽輪機(jī)的工作效率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)冷卻水降溫及熱量回收利用的系統(tǒng)和方法，其特征是通過熱泵21、熱交換器6、循環(huán)泵8，可以為鍋爐17的給水加熱，提高鍋爐給水溫度，節(jié)約鍋爐所消耗的高品位燃料能源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種循環(huán)冷卻水降溫及熱量回收利用的系統(tǒng)和方法，是一個(gè)全封閉式的循環(huán)工作系統(tǒng)和方法，是由冷量利用循環(huán)工作系統(tǒng)，熱泵工質(zhì)循環(huán)工作系統(tǒng)，熱量利用循環(huán)工作系統(tǒng)組成，利用熱泵技術(shù)原理，把循環(huán)冷卻水作為低品位熱源，通過熱泵工質(zhì)的循環(huán)工作過程，提取循環(huán)冷卻水中的熱量，轉(zhuǎn)換成高品位熱能，迫使循環(huán)冷卻水降溫，高品位熱能供給熱用戶再利用，本系統(tǒng)和方法的一端可以為循環(huán)冷卻水制冷降溫，另一端可以制熱供給熱用戶，本發(fā)明的有益效果是一個(gè)系統(tǒng)和方法同時(shí)能滿足冷用戶和熱用戶兩種不同的需求，節(jié)約高品位能源，節(jié)約水資源，降低循環(huán)冷卻水成本，降低為熱用戶供熱成本，消除給周邊環(huán)境造成的污染。
文檔編號(hào)F24F12/00GK1563830SQ20041003454
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月18日
發(fā)明者馮太和, 陳連祥, 王有志, 李濤, 吳榮華, 楊福林 申請(qǐng)人:大慶富爾達(dá)環(huán)保節(jié)能科技有限責(zé)任公司