一種用於設備冷卻的工藝水直接冷卻系統的製作方法

2023-06-17 23:16:16 2

本實用新型涉及一種工藝水直接冷卻系統。

背景技術：

通用設備製造、合成材料製造、化學原料及化學品製造、醫藥製造、食品、半導體等國民經濟製造行業中存在大量生產工藝流程或機器設備需要進行冷卻，以使生產過程連續穩定，提高生產效率和產品質量。現有技術方案採用工藝水、冷凍水、冷卻水進行間接冷卻，工藝水將熱量通過換熱器傳遞至冷凍水系統，制冷機組再將冷凍水中的熱量轉移至冷卻水系統，最後由冷卻塔將熱量排至外界環境，從而實現設備冷卻；該方案存在以下缺點：

1、工藝水與冷卻水之間通過冷凍水系統進行間接換熱，降低了冷卻系統系統的冷卻效率；

2、工藝水與冷卻水之間通過冷凍水系統進行間接換熱，冷凍水泵耗電量大，不利於節能減排；

3、工藝水與冷卻水之間通過冷凍水系統進行間接換熱，使得制冷機組冷凍水出口溫度設定值低，製取的冷水溫度越低冷耗越大；

4、工藝水與冷卻水之間通過冷凍水系統進行間接換熱，不利於在冬季和春秋季節利用自然冷卻降溫，以實現節能減排；

5、工藝水與冷卻水之間通過冷凍水系統進行間接換熱，增加冷凍水系統設備投資和運行維護保養費用，不利於企業降本增效。

6、工藝水與冷卻水之間通過冷凍水系統進行間接換熱，增加了冷凍水系統，降低了系統運行可靠性。

技術實現要素：

本實用新型的目的之一是公開了一種用於設備冷卻的工藝水直接冷卻系統，實現工藝水直接冷卻，提高冷卻系統可靠性，節約能源，提高冷卻系統經濟性，降低生產製造過程的碳排放量，促進清潔低碳生產。

為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案為：

一種用於設備冷卻的工藝水直接冷卻系統，包括工藝水系統和冷卻水系統，

所述的工藝水系統包括工藝水泵、制冷機組、儲冷器、設備換熱器、閥門和管道，所述的設備換熱器指生產製造工藝流程或機器設備需要進行換熱冷卻而配置的熱交換器；工藝水泵出口管道經閥門與工藝水泵出口母管連接，工藝水泵出口母管與制冷機組工藝水進口母管連接，制冷機組工藝水進口母管分支管經閥門與制冷機組工藝水進口管道連接，制冷機組工藝水出口管道經閥門與制冷機組工藝水出口母管連接，制冷機組工藝水出口母管分支管經閥門與儲冷器進口管道連接，儲冷器出口管道經閥門與設備換熱器工藝水進口母管連接，設備換熱器工藝水進口母管分支管經閥門與設備換熱器工藝水進口管道連接，設備換熱器工藝水出口管道經閥門與設備換熱器工藝水出口母管連接，設備換熱器工藝水出口母管經閥門與工藝水泵進口母管連接，工藝水泵進口母管分支管經閥門與工藝水泵進口管道連接；

所述的冷卻水系統由冷卻水泵、冷卻塔、閥門和連接管道組成，冷卻水泵出口管道經閥門與冷卻水泵出口母管連接，冷卻水泵出口母管與制冷機組冷卻水進口母管連接，制冷機組冷卻水進口母管分支管經閥門與制冷機組冷卻水進口管道連接，制冷機組冷卻水出口管道經閥門與制冷機組冷卻水出口母管連接，制冷機組冷卻水出口母管與冷卻塔冷卻水進口母管連接，冷卻塔冷卻水進口母管分支管經閥門與冷卻塔冷卻水進水管道連接，冷卻塔冷卻水出口管道經閥門與冷卻塔冷卻水出口母管連接，冷卻塔冷卻水出口母管分支管經閥門與冷卻水泵進口管道連接；

所述的工藝水泵、制冷機組、儲冷器、設備換熱器、冷卻水泵、冷卻塔分別為一臺或者多臺。

進一步地，所述的儲冷器裝有旁路閥門，旁路閥門進口管道與儲冷器進口閥門前管道連接，旁路閥門出口管道與儲冷器出口閥門後管道連接，便於工藝水溫度調節和在系統運行過程中對儲冷器進行隔離檢修。

進一步地，所述的工藝水泵出口母管與制冷機組工藝水出口母管通過閥門連接，在制冷機組運行時，可以通過調節該閥門開度調整工藝水溫度；在制冷機組正常停運或故障檢修時，可以通過打開該閥門建立工藝水循環通路，利用蓄冷系統或春秋冬季冷卻水系統冷卻工藝水。

作為本實用新型所述的用於設備冷卻的工藝水直接冷卻系統的一種優選方案，還包括蓄冷系統和蓄冷調溫換熱器，蓄冷調溫換熱器工藝水進口管道經閥門與制冷機組工藝水出口母管連接，蓄冷調溫換熱器工藝水出口管道經閥門與設備換熱器工藝水進口母管連接，蓄冷系統與蓄冷調溫換熱器的冷循環連通，由蓄冷系統提供冷源。

作為本實用新型所述的用於設備冷卻的工藝水直接冷卻系統的一種優選方案，還包括蓄冷系統和蓄冷釋冷換熱器，蓄冷釋冷換熱器工藝水進口管道經閥門與設備換熱器工藝水出口母管連接，蓄冷釋冷換熱器工藝水出口管道經閥門與工藝水泵進口母管連接；蓄冷系統與蓄冷釋冷換熱器的冷循環連通，由蓄冷系統提供冷源。

進一步地，所述的蓄冷系統包括蓄冷泵、蓄冷制冷機組、蓄冷器、公共建築製冷換熱器、閥門和管道，蓄冷泵出口管道經閥門與蓄冷泵出口母管連接，蓄冷泵出口母管與蓄冷制冷機組進口母管連接，蓄冷制冷機組進口母管分支管經閥門與蓄冷制冷機組進口管道連接，蓄冷制冷機組出口管道經閥門與蓄冷制冷機組出口母管連接，蓄冷制冷機組出口母管經閥門與蓄冷器進口母管連接，蓄冷器進口母管分支管經閥門與蓄冷器進口管道連接，蓄冷器出口管道經閥門與蓄冷器出口母管連接，蓄冷器出口母管分別經閥門與蓄冷調溫換熱器、蓄冷釋冷換熱器、公共建築製冷換熱器冷介質側進口管道連接，蓄冷調溫換熱器、蓄冷釋冷換熱器、公共建築製冷換熱器冷介質側出口管道分別經閥門與蓄冷泵進口母管連接，所述的蓄冷制冷機組冷卻水進口管道經閥門與蓄冷制冷機組冷卻水進口母管連接，蓄冷制冷機組冷卻水進口母管與制冷機組冷卻水進口母管連接，蓄冷制冷機組冷卻水出口管道經閥門與蓄冷制冷機組冷卻水出口母管連接，蓄冷制冷機組冷卻水出口母管與制冷機組冷卻水出口母管連接；所述的蓄冷泵、蓄冷制冷機組、蓄冷器、蓄冷調溫換熱器、蓄冷釋冷換熱器、公共建築製冷換熱器分別為一臺或多臺組成；所述的公共建築製冷換熱器用於公共建築或車間廠房製冷使用。

進一步地，所述的蓄冷制冷機組進口母管與出口母管通過閥門及管道連接；蓄冷泵進口母管與蓄冷器出口母管通過閥門及管道連接；蓄冷器進口母管與蓄冷器出口母管通過閥門及管道連接。

作為本實用新型所述的用於設備冷卻的工藝水直接冷卻系統的一種優選方案，還包括春秋冬季冷卻水系統和冬季換熱器，所述的冬季換熱器工藝水進口管道經閥門與制冷機組工藝水出口母管連接，冬季換熱器工藝水出口管道經閥門與設備換熱器工藝水進口母管連接，春秋冬季冷卻水系統與冬季換熱器的冷循環連通，由春秋冬季冷卻水系統提供冷源。

作為本實用新型所述的用於設備冷卻的工藝水直接冷卻系統的一種優選方案，還包括春秋冬季冷卻水系統和春秋季換熱器，春秋季換熱器工藝水進口管道經閥門與設備換熱器工藝水出口母管連接，春秋季換熱器出口管道經閥門與工藝水泵進口母管連接，春秋冬季冷卻水系統與春秋季換熱器的冷循環連通，由春秋冬季冷卻水系統提供冷源。進一步地，所述的春秋冬季冷卻水系統包括春秋冬季冷卻水泵、春秋冬季冷卻塔、春秋季換熱器、冬季換熱器、閥門和管道，春秋冬季冷卻水泵出口管道經閥門與春秋冬季冷卻水泵出口母管連接，春秋冬季冷卻水泵出口母管分支管分別經閥門與春秋季換熱器冷卻水進口管道、冬季換熱器冷卻水進口管道連接，春秋季換熱器冷卻水出口管道、冬季換熱器冷卻水出口管道分別經閥門與春秋冬季冷卻塔冷卻水進口母管連接，春秋冬季冷卻塔冷卻水進口母管分支管經閥門與春秋冬季冷卻塔冷卻水進口管道連接，春秋冬季冷卻塔冷卻水出口管道經閥門與春秋冬季冷卻塔冷卻水出口母管連接，春秋冬季冷卻塔冷卻水出口母管分支管經閥門與春秋冬季冷卻泵進口管道連接，進一步地春秋冬季冷卻水泵出口母管與冷卻水泵出口母管之間設聯絡閥門、春秋冬季冷卻塔冷卻水出口母管與冷卻塔冷卻水出口母管之間設聯絡閥門、春秋冬季冷卻塔冷卻水進口母管與冷卻塔冷卻水進口母管之間設聯絡閥門；所述的春秋冬季冷卻水泵、春秋冬季冷卻塔、春秋季換熱器、冬季換熱器由一臺或多臺組成。

作為本實用新型所述的用於設備冷卻的工藝水直接冷卻系統的一種優選方案，還包括膨脹水箱，工藝水補排水裝置，水質監測和加藥裝置。

本實用新型同時公開了一種用於設備冷卻的工藝水直接冷卻方法，制冷機組直接將工藝水製冷後，經儲冷器送入設備換熱器對設備進行冷卻，換熱後溫度升高的工藝水通過工藝水泵升壓後返回制冷機組重新製冷，形成工藝水冷卻循環；制冷機組將通過設備換熱器傳遞至工藝水中的設備產生的熱量轉移至冷卻水系統；冷卻水系統將熱量通過冷卻塔排至外界，實現設備冷卻，工作時包括但不限於以下幾種模式：

夏季用電高峰期間，設備產生的熱量通過設備換熱器將熱量傳遞至工藝水，攜帶設備產生的熱量的工藝水通過蓄冷釋冷換熱器將熱量傳遞至蓄冷系統內；降溫後的工藝水送至工藝水泵升壓，經閥門、儲冷器返回設備換熱器，形成工藝水冷卻循環；工藝水溫度通過調節蓄冷釋冷換熱器蓄冷系統側閥門開度進行調整，還可通過調節蓄冷調溫換熱器蓄冷系統側閥門開度進行調整；

夏季用電平時和低谷期間，設備產生的熱量通過設備換熱器將熱量傳遞至工藝水，攜帶設備產生的熱量的工藝水經過閥門至工藝水泵升壓，攜帶設備產生的熱量的工藝水通過制冷機組將熱量傳遞至冷卻水系統內，降溫後的工藝水經儲冷器3返回設備換熱器，形成工藝水冷卻循環；被轉移至冷卻水系統內的熱量通過冷卻塔和排至外界；夏季用電低谷期間，開啟蓄冷泵、蓄冷制冷機組，將儲存在蓄冷器內的設備產生的熱量轉移至冷卻水系統內的熱量通過冷卻塔和排至外界；

春秋季節室外幹球溫度較低時，設備產生的熱量通過設備換熱器將熱量傳遞至工藝水，攜帶設備產生的熱量的工藝水通過春秋季換熱器將熱量傳遞至春秋冬季冷卻水系統內；降溫後的工藝水送至工藝水泵升壓，經閥門、儲冷器返回設備換熱器，形成工藝水冷卻循環；被轉移至春秋冬季冷卻水系統內的熱量通過春秋冬季冷卻塔排至外界；

春秋季節室外幹球溫度較高時，設備產生的熱量通過設備換熱器將熱量傳遞至工藝水，工藝水攜帶的一部分設備產生的熱量通過春秋季換熱器將熱量傳遞至春秋冬季冷卻水系統；降溫後的工藝水送至工藝水泵升壓，經閥門、儲冷器返回設備換熱器，形成工藝水冷卻循環；被轉移至春秋冬季冷卻水系統內的熱量通過冷卻塔排至外界；工藝水攜帶的另一部分設備產生的熱量通過蓄冷調溫換熱器將熱量傳遞至蓄冷系統內；在用電低谷期間，開啟蓄冷泵、蓄冷制冷機組，將儲存在蓄冷器內的設備產生的熱量轉移至冷卻水系統內，熱量最後通過冷卻塔排至外界；

冬季室外幹球溫度較低時，設備產生的熱量通過設備換熱器將熱量傳遞至工藝水，攜帶設備產生的熱量的工藝水送至工藝水泵升壓後通過冬季換熱器將熱量傳遞至春秋冬季冷卻水系統內；降溫後的工藝水返回設備換熱器，形成工藝水冷卻循環；被轉移至春秋冬季冷卻水系統內的熱量通過春秋冬季冷卻塔排至外界；

其特徵在於工藝水直接送至制冷機組蒸發器內與製冷劑換熱；

其特徵還在於被製冷的工藝水流進儲冷器後，送進設備換熱器進入設備換熱器，其作用是在一臺運行冷凍機組出現故障停機至啟動一臺備用制冷機組穩定運行期間通過儲冷器釋放冷量保持工藝水溫度變化值在設備工藝水進口溫度允許變化範圍內；，儲冷器的蓄冷量大小可以根據需求進行配置；

其特徵還在於可以通過改變制冷機組工藝水出口溫度設定值調節工藝水溫度；還可以通過將未製冷的工藝水與經制冷機組製冷後的工藝水進行混合調節工藝水溫度；

其特徵還在於還可以通過改變蓄冷調溫換熱器、蓄冷釋冷換熱器、春秋季換熱器、冬季換熱器冷介質溫度和流量調節工藝水溫度；

其特徵還在於可以通過春秋季換熱器在春秋季節對工藝水先進行冷卻後再送入制冷機組進行製冷降低製冷電耗，

其特徵還在於可以通過冬季換熱器在冬季對工藝水進行冷卻降低製冷電耗，

其特徵還在於還可以通過蓄冷系統在夜間用電低谷時進行蓄冷，通過蓄冷釋冷換熱器在白天用電高峰時釋冷，實現電費節約；

其特徵還在於還可以通過蓄冷調溫換熱器、蓄冷釋冷換熱器在制冷機組故障停運時保持工藝水溫度正常；

其特徵還在於還可以通過調整春秋冬季冷卻水系統和蓄冷系統容量設置和運行方式使春秋冬季蓄冷制冷機組、制冷機組根據負荷和環境溫度情況間斷運行，最大限度地使用自然冷卻和使用低谷電製冷，減少全年蓄冷制冷機組、制冷機組運行時間。

附圖說明

圖1本實用新型的結構示意圖。

其中：

1.工藝水泵，2.制冷機組，3.儲冷器，4.蓄冷調溫換熱器，5.蓄冷釋冷換熱器，6.冬季換熱器，7.春秋季換熱器，8.公共建築製冷換熱器，9.春秋冬季冷卻水泵，10.冷卻水泵，11.春秋冬季冷卻塔，12.冷卻塔，13.蓄冷制冷機組，14.蓄冷器，15.蓄冷泵，16.工藝水泵出口母管與制冷機組工藝水出口母管聯絡閥門，17.設備工藝水進口母管與設備工藝水出口母管聯絡閥門，18.蓄冷釋冷換熱器與春秋季換熱器旁路閥門，19.春秋冬季冷卻塔冷卻水出口母管與冷卻塔冷卻水出口母管聯絡閥，20.春秋冬季冷卻水泵出口母管與冷卻水泵出口母管聯絡閥，21.春秋冬季冷卻塔冷卻水進口母管與冷卻塔冷卻水進口母管聯絡閥，22.蓄冷制冷機組進口母管與出口母管聯絡閥門，23.蓄冷器出口母管與蓄冷制冷機組出口母管聯絡閥門，24.蓄冷泵進口母管與蓄冷器出口母管聯絡閥門，25.設備或工藝換熱器

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細說明。

一種用於設備冷卻的工藝水直接冷卻系統，包括工藝水系統、冷卻水系統、蓄冷系統、春秋冬季冷卻水系統。

夏季用電高峰期間，設備產生的熱量通過設備換熱器25將熱量傳遞至工藝水，攜帶設備產生的熱量的工藝水通過蓄冷釋冷換熱器5將熱量傳遞至蓄冷系統內；降溫後的工藝水送至工藝水泵1升壓，經工藝水泵出口母管與制冷機組工藝水出口母管聯絡閥門16、儲冷器3返回設備換熱器25，形成工藝水冷卻循環；工藝水溫度通過調節蓄冷釋冷換熱器蓄5蓄冷系統側閥門開度進行調整，還可通過調節蓄冷調溫換熱器蓄4蓄冷系統側閥門開度進行調整。

夏季用電平時和低谷期間，設備產生的熱量通過設備換熱器25將熱量傳遞至工藝水，攜帶設備產生的熱量的工藝水經過蓄冷釋冷換熱器與春秋季換熱器旁路閥門18至工藝水泵1升壓，攜帶設備產生的熱量的工藝水通過制冷機組2將熱量傳遞至冷卻水系統內，降溫後的工藝水經儲冷器3返回設備換熱器25，形成工藝水冷卻循環；被轉移至冷卻水系統內的熱量通過春秋冬季冷卻塔11和冷卻塔12排至外界；夏季用電低谷期間，開啟蓄冷泵15、蓄冷制冷機組13，將儲存在蓄冷器內的設備產生的熱量轉移至冷卻水系統內的熱量通過春秋冬季冷卻塔11和冷卻塔12排至外界。

春秋季節室外幹球溫度較低時，設備產生的熱量通過設備換熱器25將熱量傳遞至工藝水，攜帶設備產生的熱量的工藝水通過春秋季換熱器7將熱量傳遞至春秋冬季冷卻水系統內；降溫後的工藝水送至工藝水泵1升壓，經工藝水泵出口母管與制冷機組工藝水出口母管聯絡閥門16、儲冷器3返回設備換熱器25，形成工藝水冷卻循環；被轉移至春秋冬季冷卻水系統內的熱量通過春秋冬季冷卻塔11排至外界。

春秋季節室外幹球溫度較高時，設備產生的熱量通過設備換熱器25將熱量傳遞至工藝水，工藝水攜帶的一部分設備產生的熱量通過春秋季換熱器7將熱量傳遞至春秋冬季冷卻水系統；降溫後的工藝水送至工藝水泵1升壓，經工藝水泵出口母管與制冷機組工藝水出口母管聯絡閥門16、儲冷器3返回設備換熱器25，形成工藝水冷卻循環；被轉移至春秋冬季冷卻水系統內的熱量通過冷卻塔11排至外界；工藝水攜帶的另一部分設備產生的熱量通過蓄冷調溫換熱器4將熱量傳遞至蓄冷系統內；在用電低谷期間，開啟蓄冷泵15、蓄冷制冷機組13，將儲存在蓄冷器14內的設備產生的熱量轉移至冷卻水系統內，熱量最後通過冷卻塔12排至外界；

冬季室外幹球溫度較低時，設備產生的熱量通過設備換熱器25將熱量傳遞至工藝水，攜帶設備產生的熱量的工藝水送至工藝水泵1升壓後通過冬季換熱器6將熱量傳遞至春秋冬季冷卻水系統內；降溫後的工藝水返回設備換熱器25，形成工藝水冷卻循環；被轉移至春秋冬季冷卻水系統內的熱量通過春秋冬季冷卻塔11排至外界；

雖然說明書中對本實用新型的實施方式進行了說明，但這些實施方式只是作為提示，不應限定本實用新型的保護範圍。在不脫離本實用新型宗旨的範圍內進行各種省略、置換和變更均應包含在本實用新型的保護範圍內。