CN105135777B - 冷却水再利用*** - Google Patents

Abstract

工厂循环冷却***及其冷却水再利用***，工厂循环冷却***包括顺次相连的冷水泵组、给水总管、回水管、冷却装置和冷水池，冷水池又与冷水泵组连接，给水总管与回水管之间并联设置有多个分支管路，每一分支管路对应至少一需冷却的设备，且每一分支管路上设置有信号采集模块，信号采集模块与一控制模块连接，控制模块又与冷水泵组相连接。冷却水再利用***与工厂循环冷却***相连接，包括水源热泵机组、采暖***以及空调***。本发明将整个工厂内的循环冷却***的冷却水余热集中起来用于供热制冷，从而能用于大建筑面积的采暖和空调，很好地节约了热能或电能的消耗。

Description

冷却水再利用***

技术领域

本发明有关于工厂生产设备的冷却技术领域，具体地说，是涉及工厂循环冷却***及其冷却水再利用***。

背景技术

目前，工厂(如，热加工厂、钢厂)内的生产设备(如，炼钢炉、轧钢机、压机用油水板式换热器与淬火油用油水板式换热器等)的冷却水大多经冷却塔冷却后再循环使用，造成大量热能白白浪费和流失；且由于工厂内的生产设备的循环冷却***大多就近就地分散设置，不利于将整个工厂内的循环冷却***余热进行集中利用。

而随着节能减排被列为考核经济发展的“硬性指标”，余热利用以其可观的经济效益与社会效益不断被提上国家战略层面。目前对工业废热的再利用主要是发电或取暖。利用工业废热发电技术较为成熟，但利用工业废热取暖技术相对较为薄弱，工业废热再利用目的不仅在于将工厂所浪费的余热转化成可观的经济资源，同时还在于把这种资源转换成供热制冷服务，改善百姓生活质量，提供再生能源，对全国的节能减排、循环经济将产生重大深远的影响。

因此，如何将整个工厂内的循环冷却***的余热集中起来用于供热制冷是目前工厂循环冷却***亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的一技术问题是，提供一种工厂循环冷却***，以将分散对口的循环冷却水集中起来。

为了实现上述目的，本发明的工厂循环冷却***，设置于一工厂内，所述工厂内设置有多个车间，每一车间内设置有多个需冷却的设备，所述工厂循环冷却***包括顺次相连的冷水泵组、给水总管、回水管、冷却装置和冷水池，所述冷水池又与所述冷水泵组连接，所述给水总管与所述回水管之间并联设置有多个分支管路，每一分支管路对应至少一需冷却的设备，且每一分支管路上设置有信号采集模块，所述信号采集模块与一控制模块连接，所述控制模块又与所述冷水泵组相连接。

上述的工厂循环冷却***，其中，所述冷却装置还与一冷却塔、一另一冷水池和一另一冷水泵组构成一一级循环冷却***，且所述另一冷水泵组又与所述控制模块相连接。

上述的工厂循环冷却***，其中，所述冷却装置为一水水板式换热器。

上述的工厂循环冷却***，其中，所述多个需冷却的设备皆为闭式回水冷却设备。

上述的工厂循环冷却***，其中，当至少一分支管路对应的需冷却的设备为开式回水冷却设备或混合回水冷却设备时，所述回水管上还设置有热水池和热水泵组，所述热水泵组与所述冷却装置及所述控制模块相连接。

本发明进一步提供一种工厂循环冷却***的冷却水再利用***，与上述的工厂循环冷却***相连接，包括水源热泵机组、采暖***以及空调***。水源热泵机组包括顺次相连的一蒸发器、一压缩机、一冷凝器以及一膨胀阀，所述膨胀阀又与所述蒸发器相连接，所述蒸发器连接在所述回水管与所述冷水池之间且与所述冷却装置相并联，所述冷凝器连接在所述回水管与所述冷水泵组之间且与所述冷却装置、所述冷水池相并联。采暖***包括散热器和采暖循环水泵，所述散热器、所述采暖循环水泵及所述冷凝器顺次连接，且所述冷凝器与所述散热器连接。空调***包括空调器和空调循环水泵，所述空调器、所述空调循环水泵及所述蒸发器顺次连接，且所述蒸发器与所述空调器连接。

上述的冷却水再利用***，其中，当至少一分支管路对应的需冷却的设备为闭式回水冷却设备或混合回水冷却设备时，还包括设置在所述蒸发器与所述回水管之间的管道增压泵。

上述的冷却水再利用***，其中，所述蒸发器与所述回水管之间设置有制热用流量控制阀，所述冷凝器与所述冷水泵组之间设置有制冷用流量控制阀，所述冷凝器与所述冷却装置之间设置有制冷回水截止阀。

上述的冷却水再利用***，其中，还包括一用于感测环境温度的温度传感器，所述温度传感器与一模式控制器相连，所述制热用流量控制阀、所述制冷用流量控制阀及所述制冷回水截止阀与所述模式控制器相连，当所述温度传感器感测的温度低于一第一设定温度时，所述模式控制器控制所述制热用流量控制阀处于受控状态、所述制冷回水截止阀处于常闭状态、所述制冷用流量控制阀处于常闭状态；当所述温度传感器感测的温度高于一第二设定温度时，所述模式控制器控制所述制热用流量控制阀处于常闭状态、所述制冷回水截止阀处于常开状态、所述制冷用流量控制阀处于受控状态。

上述的冷却水再利用***，其中，所述水源热泵机组为多套，所述多套水源热泵机组相并联。

上述的冷却水再利用***，其中，所述散热器为多套，多套散热器相并联。

上述的冷却水再利用***，其中，所述空调器为多套，多套空调器相并联。

本发明的有益功效在于，能将整个工厂内的循环冷却***的冷却水余热集中起来用于供热制冷，从而能用于大建筑面积的采暖和空调，很好地节约了热能或电能的消耗。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1a为本发明第一实施例的工厂循环冷却***与冷却水再利用***的结构框图；

图1b为图1a中的冷却水再利用***制热采暖的流程原理图；

图1c为图1a中的冷却水再利用***制冷空调的流程原理图；

图1d为一实施例的控制模块与各泵组的连接示意图；

图2a为本发明第二实施例的工厂循环冷却***与冷却水再利用***的结构框图；

图2b为图2a中的冷却水再利用***制热采暖的流程原理图；

图2c为图2a中的冷却水再利用***制冷空调的流程原理图；

图2d为另一实施例的控制模块与各泵组的连接示意图；

图3a为本发明第三实施例的工厂循环冷却***与冷却水再利用***的结构框图；

图3b为图3a中的冷却水再利用***制热采暖的流程原理图；

图3c为图3a中的冷却水再利用***制冷空调的流程原理图；

图3d为又一实施例的控制模块与各泵组的连接示意图；

图4a为本发明第四实施例的工厂循环冷却***与冷却水再利用***的结构框图；

图4b为图4a中的冷却水再利用***制热采暖的流程原理图；

图4c为图4a中的冷却水再利用***制冷空调的流程原理图；

图5a为本发明第四实施例的工厂循环冷却***与冷却水再利用***的结构框图；

图5b为图5a中的冷却水再利用***制热采暖的流程原理图；

图5c为图5a中的冷却水再利用***制冷空调的流程原理图。

其中，附图标记

100 循环冷却***

101 冷水泵组

102 给水总管

103 回水管

104 分支管路

105 热水池

106 热水泵组

107 冷却装置

108 冷水池

109 信号采集模块

110 控制模块

201 另一冷水泵组

202 冷却塔

203 另一冷水泵组

300 水源热泵机组

301 压缩机

302 冷凝器

303 膨胀阀

304 蒸发器

400 采暖***

401 散热器

402 采暖循环水泵

500 空调***

501 空调器

502 空调循环水泵

6 制热用流量控制阀

7 制冷用流量控制阀

8 制冷回水截止阀

9 管道增压泵

11、12、13 需冷却的设备

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。

本发明的工厂循环冷却***，设置于一工厂内，所述工厂内设置有多个车间，每一车间内设置有多个需冷却的设备(如：炼钢车间内的炼钢炉，轧钢车间内的轧钢机，压力加工车间所用的油水板式换热器，热处理车间所用的油水板式换热器等)，需冷却的设备按照回水方式可分为开式回水冷却设备、闭式回水冷却设备和混合回水冷却设备三种。

第一实施例

参阅图1a及图1d，本发明的工厂循环冷却***100包括顺次相连的冷水泵组101、给水总管102、回水管103、冷却装置107和冷水池108，冷水池108又与冷水泵组101连接，给水总管102与回水管103之间并联设置有多个分支管路104，每一分支管路104对应至少一需冷却的设备，且每一分支管路104上设置有信号采集模块109，信号采集模块109与一控制模块110连接，控制模块110又与冷水泵组101相连接。信号采集模块109可为压力计，以采集分支管路104上的压力信号。冷水泵组101包括多台大流量电机调频水泵，且多台大流量电机调频水泵采用相同的规格和型号，基于上述结构设置，控制模块110可根据信号采集模块109反馈的压力信号调整冷水泵组101的水泵开启台数，以使冷水泵组101的开启台数减少到最低程度。

图1a所示实施例中的工厂循环冷却***100中，需冷却的设备11、12、13皆为闭式回水冷却设备，且工厂循环冷却***100为二级循环冷却***，冷却装置107还与一冷却塔202、一另一冷水池203和一另一冷水泵组201构成一一级循环冷却***，且另一冷水泵组201又与控制模块110相连接。本实施例中的冷却装置为一水水板式换热器。另一冷水泵组201也可包括多台大流量电机调频水泵，且多台大流量电机调频水泵采用相同的规格和型号。

从上述内容可以看出，本发明将工厂内多个车间内的多个需冷却的设备的循环冷却***集约优化为1套，水泵组集约优化为冷水泵组101、另一冷水泵组201共2组，而且每组泵的台数和规格型号集约优化达到最少程度，从而为冷却水的余热集中奠定了基础。

为了将集中的冷却水的余热用于大面积的供热制冷，本发明的工厂循环冷却***的冷却水再利用***与上述的工厂循环冷却***相连接，包括水源热泵机组300、采暖***400以及空调***500。水源热泵机组300包括顺次相连的一蒸发器304、一压缩机301、一冷凝器302以及一膨胀阀303，膨胀阀303又与蒸发器304相连接，蒸发器304连接在回水管103与冷水池108之间且与冷却装置107相并联，冷凝器302连接在回水管103与冷水泵组101之间且与冷却装置107、冷水池108相并联。采暖***400包括散热器401和采暖循环水泵402，散热器401、采暖循环水泵402及冷凝器302顺次连接，且冷凝器302与散热器401连接。空调***500包括空调器501和空调循环水泵502，空调器501、空调循环水泵502及蒸发器304顺次连接，且蒸发器304与空调器501连接。基于这样的结构设计，水源热泵机组300即可用于制热采暖，又可用于制冷空调。

由于需冷却的设备皆为闭式回水冷却设备，工厂循环冷却***的冷却水再利用***还包括设置在蒸发器304与回水管103之间的管道增压泵9。

为了方便制热采暖/制冷调控，蒸发器304与回水管103之间设置有制热用流量控制阀6，冷凝器302与冷水泵组101之间设置有制冷用流量控制阀7，冷凝器302与冷却装置107之间设置有制冷回水截止阀8。较佳地，为了方便自动控制，本发明的冷却水再利用***还可包括一用于感测环境温度的温度传感器(图中未示出)，所述温度传感器与一模式控制器(图中未示出)相连，制热用流量控制阀6、制冷用流量控制阀7及制冷回水截止阀8与所述模式控制器相连，当温度传感器感测的温度低于一第一设定温度时，模式控制器控制制热用流量控制阀6处于受控状态、制冷回水截止阀8处于常闭状态、制冷用流量控制阀7处于常闭状态；当温度传感器感测的温度高于一第二设定温度时，模式控制器控制制热用流量控制阀6处于常闭状态、制冷回水截止阀8处于常开状态、制冷用流量控制阀7处于受控状态。

结合参阅图1b，当温度传感器感测的温度低于一第一设定温度时，意味着可将余热用于制热采暖，此时，制热用流量控制阀6处于受控状态、制冷回水截止阀8处于常闭状态、制冷用流量控制阀7处于常闭状态，蒸发器304分流并提取工厂循环冷却***100的回水管103中的冷却水的热量，冷凝器302释放从工厂循环冷却***100的冷却水提取的热量以制热采暖。

结合参阅图1c，当温度传感器感测的温度高于一第二设定温度时，意味着可将余热用于制冷空调，此时，制热用流量控制阀6处于常闭状态、制冷回水截止阀8处于常开状态、制冷用流量控制阀7处于受控状态，冷凝器302吸取工厂循环冷却***100的冷水池中的冷却水的冷量，蒸发器304释放该从工厂循环冷却***100的冷却水提取的冷量以制冷。

较佳地，水源热泵机组300为多套，多套水源热泵机组相并联；采暖***400的散热器401为多套，多套散热器401相并联以构成散热器组；空调***500的空调器501为多套，多套空调器501相并联以构成空调器组。

第二实施例

参阅图2a及图2d，本实施例的工厂循环冷却***100具有与第一实施例大致相同的结构，所不同的是，需冷却的设备11、12、13皆为开式回水冷却设备，回水管103上还设置有热水池105和热水泵组106，热水泵组106与冷却装置107及控制模块110相连接。热水泵组106也可包括多台大流量电机调频水泵，且多台大流量电机调频水泵可采用相同的规格和型号，控制模块110可根据信号采集模块109反馈的压力信号调整热水泵组106的水泵开启台数，以使热水泵组106的开启台数减少到最低程度。本实施例相对第一实施例而言，水泵组集约优化为冷水泵组101、另一冷水泵组201、热水泵组106共3组，而且每组泵的台数和规格型号集约优化达到最少程度。

本实施例的工厂循环冷却***的冷却水再利用***也具有与第一实施例大致相同的结构，所不同的是：未在蒸发器304与回水管103之间设置管道增压泵9。结合参阅图2b和图2c可以看出，本实施例的工厂循环冷却***的冷却水再利用***制热采暖原理和制冷空调原理与第一实施例相同，在此就不对其多做赘述。

第三实施例

参阅图3a及图3d，本实施例的工厂循环冷却***100具有与第二实施例大致相同的结构，所不同的是：本实施例中的工厂循环冷却***100为一次循环冷却***，冷却装置107可采用冷却塔，即，相对第二实施例而言，省却了冷却塔202、一另一冷水池203和一另一冷水泵组201。

本实施例的工厂循环冷却***的冷却水再利用***具有与第二实施例相同的结构，结合参阅图3b和图3c可以看出，其制热采暖原理和制冷空调原理与第一实施例也完全相同，在此就不对其多做赘述。

第四实施例

参阅图4a至图4c，本实施例具有与第一实施例大致相同的结构，所不同的是：需冷却的设备中具有开式回水冷却设备(如需冷却的设备11、12为开式回水冷却设备)，还具有闭式回水冷却设备(如，需冷却的设备13为闭式回水冷却设备)，此时，回水管103上还设置有热水池105和热水泵组106，热水泵组106与冷却装置107及控制模块110相连接。热水泵组106也可包括多台大流量电机调频水泵，且多台大流量电机调频水泵采用相同的规格和型号，控制模块110可根据信号采集模块109反馈的压力信号调整热水泵组106的水泵开启台数，以使热水泵组106的开启台数减少到最低程度。蒸发器304与热水泵组106之间设置有管道增压泵9。本实施例的工厂循环冷却***的冷却水再利用***具有与第一实施例相同的结构，结合参阅图4b和图4c可以看出，其制热采暖原理和制冷空调原理与第一实施例也完全相同，在此就不对其多做赘述。

第五实施例

参阅图5a至图5c，本实施例具有与第一实施例大致相同的结构，所不同的是，需冷却的设备中具有开式回水冷却设备(如需冷却的设备11为开式回水冷却设备)、闭式回水冷却设备(如，需冷却的设备13为闭式回水冷却设备)和混合回水冷却设备(如，需冷却的设备12为混合回水冷却设备)，此时，回水管103上还设置有热水池105和热水泵组106，热水泵组106与冷却装置107及控制模块110相连接。热水泵组106也可包括多台大流量电机调频水泵，且多台大流量电机调频水泵采用相同的规格和型号，控制模块110可根据信号采集模块109反馈的压力信号调整热水泵组106的水泵开启台数，以使热水泵组106的开启台数减少到最低程度。蒸发器304与热水泵组106之间设置有管道增压泵9。本实施例的工厂循环冷却***的冷却水再利用***具有与第一实施例相同的结构，结合参阅图5b和图5c可以看出，其制热采暖原理和制冷空调原理与第一实施例也完全相同，在此就不对其多做赘述。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种工厂循环冷却***的冷却水再利用***，与设置于一工厂内的工厂循环冷却***相连接，所述工厂内还设置有多个车间，每一车间内设置有多个需冷却的设备，其特征在于，所述工厂循环冷却***包括顺次相连的冷水泵组、给水总管、回水管、冷却装置和冷水池，所述冷水池又与所述冷水泵组连接，所述给水总管与所述回水管之间并联设置有多个分支管路，每一分支管路对应至少一需冷却的设备，且每一分支管路上设置有信号采集模块，所述信号采集模块与一控制模块连接，所述控制模块又与所述冷水泵组相连接，所述冷水泵组包括多台电机调频水泵，且多台电机调频水泵采用相同的规格和型号，所述控制模块根据所述信号采集模块反馈的压力信号调整所述冷水泵组的水泵开启台数，以使所述冷水泵组的开启台数减少到最低程度；

所述冷却水再利用***包括：

水源热泵机组，所述水源热泵机组包括顺次相连的一蒸发器、一压缩机、一冷凝器以及一膨胀阀，所述膨胀阀又与所述蒸发器相连接，所述蒸发器连接在所述回水管与所述冷水池之间且与所述冷却装置相并联，所述冷凝器连接在所述回水管与所述冷水泵组之间且与所述冷却装置、所述冷水池相并联；

采暖***，所述采暖***包括散热器和采暖循环水泵，所述散热器、所述采暖循环水泵及所述冷凝器顺次连接，且所述冷凝器与所述散热器连接；以及

空调***，所述空调***包括空调器和空调循环水泵，所述空调器、所述空调循环水泵及所述蒸发器顺次连接，且所述蒸发器与所述空调器连接。

2.根据权利要求1所述的冷却水再利用***，其特征在于，当至少一分支管路对应的需冷却的设备为闭式回水冷却设备或混合回水冷却设备时，还包括设置在所述蒸发器与所述回水管之间的管道增压泵。

3.根据权利要求1所述的冷却水再利用***，其特征在于，所述蒸发器与所述回水管之间设置有制热用流量控制阀，所述冷凝器与所述冷水泵组之间设置有制冷用流量控制阀，所述冷凝器与所述冷却装置之间设置有制冷回水截止阀。

4.根据权利要求3所述的冷却水再利用***，其特征在于，还包括一用于感测环境温度的温度传感器，所述温度传感器与一模式控制器相连，所述制热用流量控制阀、所述制冷用流量控制阀及所述制冷回水截止阀与所述模式控制器相连，当所述温度传感器感测的温度低于一第一设定温度时，所述模式控制器控制所述制热用流量控制阀处于受控状态、所述制冷回水截止阀处于常闭状态、所述制冷用流量控制阀处于常闭状态；当所述温度传感器感测的温度高于一第二设定温度时，所述模式控制器控制所述制热用流量控制阀处于常闭状态、所述制冷回水截止阀处于常开状态、所述制冷用流量控制阀处于受控状态。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的冷却水再利用***，其特征在于，所述水源热泵机组为多套，所述多套水源热泵机组相并联。

6.根据权利要求5所述的冷却水再利用***，其特征在于，所述散热器为多套，多套散热器相并联。

7.根据权利要求5所述的冷却水再利用***，其特征在于，所述空调器为多套，多套空调器相并联。

8.根据权利要求1所述的冷却水再利用***，其特征在于，所述冷却装置还与一冷却塔、一另一冷水池和一另一冷水泵组构成一一级循环冷却***，且所述另一冷水泵组又与所述控制模块相连接。

9.根据权利要求8所述的冷却水再利用***，其特征在于，所述冷却装置为一水板式换热器。

10.根据权利要求9所述的冷却水再利用***，其特征在于，所述多个需冷却的设备皆为闭式回水冷却设备。

11.根据权利要求1所述的冷却水再利用***，其特征在于，当至少一分支管路对应的需冷却的设备为开式回水冷却设备或混合回水冷却设备时，所述回水管上还设置有热水池和热水泵组，所述热水泵组与所述冷却装置及所述控制模块相连接。