CN104534741B - 一种蒸馏设备的高温热泵与制冷机热量耦合节能*** - Google Patents

一种蒸馏设备的高温热泵与制冷机热量耦合节能*** Download PDF

Info

Publication number
CN104534741B
CN104534741B CN201410845558.XA CN201410845558A CN104534741B CN 104534741 B CN104534741 B CN 104534741B CN 201410845558 A CN201410845558 A CN 201410845558A CN 104534741 B CN104534741 B CN 104534741B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
energy
heat pump
refrigeration machine
high temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410845558.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104534741A (zh
Inventor
何建鹏
李晓红
朱芮萱
成昱廷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
XINJIANG KEYU TECHNOLOGY CO LTD
Original Assignee
XINJIANG KEYU TECHNOLOGY CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by XINJIANG KEYU TECHNOLOGY CO LTD filed Critical XINJIANG KEYU TECHNOLOGY CO LTD
Priority to CN201410845558.XA priority Critical patent/CN104534741B/zh
Publication of CN104534741A publication Critical patent/CN104534741A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104534741B publication Critical patent/CN104534741B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B29/00—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

一种蒸馏设备的高温热泵与制冷机热量高效耦合节能***是由高温水源热泵、水冷制冷机、耦合热交换器、空气能换热器、废热回收器、循环泵组成。使流出制冷机冷凝器的热水与流出高温热泵蒸发器的低温水分别独立经过同一个热交换器进行高效热量耦合交换。热量耦合过程中，高温热泵与制冷机进行高效能量交换互补，然后分别重新回到制冷机的冷凝器和高温热泵的蒸发器中，各自得到了最佳品位热源，能效比均有显著提高，达到了理想的节能效果。本发明可广泛用于中低温化工、酿酒、食用油生产、生物提取生产的中低温蒸馏溶剂回收***中，实现电能低消耗和企业生产零排放目的。

Description

一种蒸馏设备的高温热泵与制冷机热量耦合节能***
技术领域
本发明涉及蒸馏***的节能方法，具体是蒸馏回收有机溶剂时用于加热汽化的高温热泵和冷凝液化的制冷机的一种热量高效耦合节能***。
背景技术
在蒸馏回收有机溶剂的过程中，均要采用加热汽化，然后再对蒸汽进行冷凝液化，达到有机溶剂回收的目的。在汽化过程，有机溶剂需要吸收大量汽化热，大多数生产企业通常采用燃煤锅炉获得热量，随着节能减排意识的不断加强，目前都在寻找新的可替代能源，比如采用天然气加热，直接电加热方法，但是天然气的使用需要一定条件，直接电加热生产费用大幅度提高。目前国内外开始采用高温热泵提供热能，运行成本接近使用天然气，但是高温热泵的使用必须消耗低品位热源的能量，通常采用水源热泵，依靠地下水回灌技术或河流湖泊水源，受条件资源的限制，大多数企业难以实施。
汽化的有机溶剂在蒸馏回收过程中需要冷凝液化，需要制冷机进行降温，汽化与冷凝液化是两个相反的物理过程，不考虑设备能效，能耗是相等的，所以蒸馏过程需要两倍的能量付出，制冷机是最常用的设备。随着节能环保要求的不断提高，人们采用各种各样的节能技术方案，由于条件和资源限制包括投资原因，仍然无法满足生产发展的需要，目前很多企业仍然采用风冷制冷机，或者冷却塔水冷制冷***，制冷机冷凝器释放的大量热能白白散发，对于制冷机释放的热能回收，人们已经开始回收利用，但是回收利用率不高。现阶段，人们仍然不断寻求切实可行的节能节电方法。最近几年出现了一大批具有创造性的专利技术，例如，专利公开号CN203907733U,多能源节能集热与供热***。CN104075484A,综合利用太阳能和空气能的供热空调***及运行方法。公开号CN104006575A,一种风水双源热泵热水器及其控制方法。CN20384854U,一种利用空气能制取高温水的高温热泵机组。这些方法虽然创造性的提出了多种低品位能源的利用方法，这些方法不完全适用制冷制热的蒸馏***，蒸馏的节能问题仍然具有挖掘的潜力。目前还没有针对蒸馏的特殊过程中制冷机与高温热泵之间利用热交换器对热量高效耦合节能***的专利申请和报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提出的一种蒸馏设备的高温热泵与制冷机的节能***。蒸馏是加热汽化与冷凝液化回收有机溶剂的过程，制冷机与热泵都是能够强制转移热量的设备，热泵制热需要从外界吸收热量，制冷机制冷需要排出废热，蒸馏过程中制冷与加热是同时进行的，根据蒸馏的特殊过程，本发明设计创新了一种蒸馏设备的高温热泵与制冷机之间热量的高效耦合***。
一种蒸馏设备的高温热泵与制冷机热量高效耦合节能***是由高温水源热泵、水冷制冷机、耦合热交换器、空气能换热器、废热回收器、循环泵组成。使流出制冷机冷凝器的热水与流出高温热泵蒸发器的低温水分别独立经过同一个热交换器进行高效热量耦合交换。热量耦合过程中，高温热泵与制冷机进行高效能量交换互补，然后分别重新回到制冷机的冷凝器和高温热泵的蒸发器中，各自得到了最佳品位热源，能效比均有显著提高，达到了理想的节能效果。本发明可广泛用于中低温化工，酿酒，食用油生产，生物提取生产的中低温蒸馏溶剂回收***中，实现电能低消耗和企业生产零排放目的。
蒸馏***中，高温热泵1提供加热溶剂和溶剂汽化的热量，大部分能量来自低品位热源，通常采用水源作为热源，水源温度一般偏低，通常在10-15度之间，高温热泵制热时吸收水源的能量后温度降低5-8度，而水冷制冷机2冷凝器废热水温度在40-45度之间。热泵制热时，水源温度偏低影响制热能效。同样，如果进入制冷机冷凝器的水温偏高，能效比较低。本发明采用耦合热交换器3对制冷机冷凝器排出的热水与高温热泵蒸发器排出的冷水进行高效深度热量耦合，使重新回到制冷机冷凝器的水温保持在20-25度之间，制冷机能效比得到显著提高。另外，回到高温热泵蒸发器的水温在20-25度之间，高温热泵制热能效比也得到明显提高。为了制冷机与高温热泵进行高效能量互补，要求高温热泵型号略大于制冷机的型号。考虑到蒸馏前溶剂首先加热到汽化点，才开始蒸馏，所以高温热泵需要有独立工作的热能来源，本发明采用空气能换热器4装置补充高温热泵蒸发器的热能。制冷机冷凝与汽化是同时进行的，制冷机不存在独立工作的问题，所以，本发明不做特意设计。
采用空气能换热器辅助装置，补充高温热泵热源能量的过程中，由于高温热泵蒸发器回路工质较少，热容量小，空气能换热器可以及时补充热量。采用本发明的高效耦合热交换器，可以使制冷机与高温热泵各自得到最佳热源，制冷机与高温热泵都具有较高的能效比。从而达到节能目的。本发明除了回收制冷机热量外，还对蒸馏设备中真空泵的废气排放热能通过废热回收器5加以回收，使高温热泵始终处于高能效状态。本发明采用的耦合热交换器可以是板式换热器，或者是壳管式排管换热器。
说明书附图
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明并不由此受到限制。
实施例：本公司番茄红素生产过程中的溶剂回收是蒸馏过程中冷凝回收乙酸乙酯的过程，技术改造前，蒸馏***使用耗电功率30KW水冷螺杆制冷机，制冷量95KW,冷却塔夏季出水温度35度，耗电功率30KW，制冷机低温出水温度-5度。***加热采用105KW直接电加热方式，正常工作时，这个蒸馏***耗电功率135KW。采用本发明的热量高效耦合节能***，采用换热面积5M²板式换热器对制冷机与高温热泵进行热量耦合，进入制冷机冷凝器的水温保持在20-25度，进入高温热泵蒸发器的水温保持在20-25度。经检测，制冷机制冷量达到120KW，制冷机低温出水温度达到-6度，制冷机耗电功率减小到25.2KW，能效比由3.2提高到4.8,，溶剂回收率也得到了提高。高温热泵采用耗电功率40KW机组，标准工况下，制热量110KW，热泵热水出口温度80度。采用本发明的耦合***，并采用辅助空气能加温器和真空泵废气热回收装置，使高温热泵进水温度保持在25度，热泵热水出水温度不变，制热量达到130KW，热泵耗电功率减小到34KW，能效比由2.75提高到3.82。由于采用高温热泵取代直接电加热装置和热量高效耦合节能***，整个蒸馏***耗电功率减小到59.2KW，与改造前相比***节电56.1％。由于制冷机耗电功率减小4.8KW，制冷量增加25KW。热泵耗电功率减小6KW，制热量增加20KW，达到了预期节电高效的目的。
根据本发明的热量耦合原理，采用同样换热面积的壳管式排管热交换器，同样可以达到相同的目的。

Claims (3)

1.一种蒸馏设备的高温热泵与制冷机热量耦合节能***，其特征在于，所述节能***是由高温水源热泵（1）、水冷制冷机（2）、耦合热交换器（3）、空气能换热器（4）、废热回收器（5）、循环泵组成；
水冷制冷机（2）的冷凝器与高温水源热泵（1）的蒸发器通过耦合热交换器（3）进行热量耦合；
通过空气能换热器（4）补充高温水源热泵（1）的蒸发器的热能；
高温水源热泵（1）的回路中的废热回收器（5）回收蒸馏设备中真空泵的废气排放热能。
2.根据权利要求1所述的蒸馏设备的高温热泵与制冷机热量耦合节能***，其特征在于，高温热泵（1）是能够单独工作的。
3.根据权利要求2所述的蒸馏设备的高温热泵与制冷机热量耦合节能***，其特征在于，所述耦合热交换器（3）是板式换热器或者是壳管式排管换热器。
CN201410845558.XA 2014-12-31 2014-12-31 一种蒸馏设备的高温热泵与制冷机热量耦合节能*** Active CN104534741B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410845558.XA CN104534741B (zh) 2014-12-31 2014-12-31 一种蒸馏设备的高温热泵与制冷机热量耦合节能***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410845558.XA CN104534741B (zh) 2014-12-31 2014-12-31 一种蒸馏设备的高温热泵与制冷机热量耦合节能***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104534741A CN104534741A (zh) 2015-04-22
CN104534741B true CN104534741B (zh) 2018-04-06

Family

ID=52850315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410845558.XA Active CN104534741B (zh) 2014-12-31 2014-12-31 一种蒸馏设备的高温热泵与制冷机热量耦合节能***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104534741B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108826739A (zh) * 2018-08-13 2018-11-16 荏原冷热***（中国）有限公司 吸收式机组及余热回收***

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201021855Y (zh) * 2006-12-20 2008-02-13 广东西屋康达空调有限公司 复叠耦合式高温热回收空调机组
CN201074920Y (zh) * 2007-06-27 2008-06-18 王全龄 适合宽温度环境高效运行的热泵式空调与热水装置
CN203454403U (zh) * 2013-08-20 2014-02-26 天津君歌舜尧分子蒸馏设备有限公司 一种分子蒸馏热泵换热***
CN103803668A (zh) * 2014-02-28 2014-05-21 济钢集团有限公司 剩余氨水蒸氨塔顶氨蒸汽余热回收***

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201021855Y (zh) * 2006-12-20 2008-02-13 广东西屋康达空调有限公司 复叠耦合式高温热回收空调机组
CN201074920Y (zh) * 2007-06-27 2008-06-18 王全龄 适合宽温度环境高效运行的热泵式空调与热水装置
CN203454403U (zh) * 2013-08-20 2014-02-26 天津君歌舜尧分子蒸馏设备有限公司 一种分子蒸馏热泵换热***
CN103803668A (zh) * 2014-02-28 2014-05-21 济钢集团有限公司 剩余氨水蒸氨塔顶氨蒸汽余热回收***

Also Published As

Publication number Publication date
CN104534741A (zh) 2015-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202921003U (zh) 一种热泵式真空蒸发浓缩***
CN106765448A (zh) 一种降低供热回水温度的节能供热***
CN103768808B (zh) 部分蒸汽再压缩蒸发浓缩***及方法
CN102380226A (zh) 一种安赛蜜糖水的浓缩方法
CN102278786A (zh) 利用直接空冷电厂余热的集中供热***
CN101191680A (zh) 双级全热回收水冷螺杆冷水机组
CN104534741B (zh) 一种蒸馏设备的高温热泵与制冷机热量耦合节能***
CN103808058B (zh) 带冷剂水预热器两级第二类溴化锂吸收式热泵机组
CN105439224A (zh) 一种压汽式毛细驱动海水淡化***
CN102032709A (zh) 一种回收工业设备表面散热的冷热电联供***及方法
CN201795634U (zh) 余热回收用于制冷的节能设备
CN207585140U (zh) 一种基于第二类吸收式混合热泵
CN203006976U (zh) 纯净水制取装置
CN204574862U (zh) 一种高温凝结水加热生活热水回水***
CN106237642A (zh) 一种工业过程节省能耗的技术
CN209828291U (zh) 一种热泵真空浓缩***
CN107191992A (zh) 一种空压站热量回收循环利用***
CN103868273B (zh) 带冷剂水热量回收的双效第二类溴化锂吸收式热泵
CN207950711U (zh) 节能型甲醇精馏装置
CN108079610B (zh) 节能型甲醇精馏装置及其精馏方法
CN202970815U (zh) 一种发电厂用热泵
CN207585131U (zh) 一种太阳能辅助加热的第二类吸收式热泵
CN105805985A (zh) 冷热量回收新风空调热水***
CN206094022U (zh) 用于回收除氧器乏汽同时加热暖风机的热能高效利用***
CN104771921A (zh) 大气压协同mvr节能机组及节能流程

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant