[发明专利]一种对冻干机余热进行回收和利用的系统及回收利用方法

说明书

 

技术领域

    本发明涉及一种对冻干机运行中需要排放的热量即余热进行回收并利用的系统及采用该系统对所需排放热量进行回收和利用的方法。

背景技术

真空冷冻干燥的工艺特点就是将冷冻成固态的物品在真空环境下，升华掉物品中的水份而最终使物品干燥，而升华的水份，转移到冷阱盘管上重新凝华为冰。这一特点决定了：冻干机为冷冻物品或凝华水份必须配置相应的制冷压缩机，而制冷压缩机在运行中必然持续排出大量的热量，而冷阱盘管上所凝华的冰也必然需要大量的热量来融化后排放掉。

目前，市场上所公开的含有制冷系统、融霜系统的冻干机，其原理图如图1所示, 其制冷系统的冷阱盘管降温回路主要含有制冷压缩机1、冷凝器2、节流阀3、冷阱盘管4，融霜系统主要含有融霜阀5、冷阱6及冷阱排出阀7，冻干机制冷系统中压缩机排出的是含有很高热量的高温高压蒸汽，通过冷凝器将热量排掉；冻干机冷阱需要融霜时，打开融霜系统的融霜阀，向冷阱内放入融霜水或融霜蒸汽，将冷阱盘管上的冰溶解，最后通过冷阱排出阀将冷阱内的剩余水排出冷阱。

冻干机在冷冻干燥过程中，冷阱需要连续捕捉升华产生水蒸气，所以制冷压缩机始终连续运行，直至干燥过程结束；制冷压缩机的排气热量始终通过冷凝器向外排放，该热量没有被利用而白白浪费；冷阱捕获的冰在每个冻干批次后都需要融冰，融冰又需要大量的高温的融霜水或融霜蒸汽。这种运行的结果是：一方面，制冷压缩机的排气热量被全部浪费；另一方面，制备融霜水或融霜蒸汽以及为升华提供必要的热量的电加热器又要大量消耗能源；冻干机过大的能源消耗造成了冻干物品的冻干成本过高和能源的严重浪费。

发明内容

为克服现有的冻干机能耗过高且能源浪费严重的不足，本发明想提供一种对冻干机余热进行回收和利用的系统，在冻干机上采用该系统，不仅能够稳定吸收、储存冻干机运行过程中制冷压缩机排出的热量，而且还能将该热量应用于融霜系统的融冰，从而减少能源损耗，降低冻干成本；本发明同时还想提供一种利用该系统对冻干机余热进行回收和利用的方法。

为实现本发明的上述目的，本发明采用了同一发明构思的二种技术方案来实现，第一种技术方案是：一种对冻干机余热进行回收和利用的系统，包括含有制冷压缩机、冷凝器、节流阀及冷阱盘管的制冷系统，含有融霜阀、冷阱及冷阱排出阀的融霜系统，其特征是采用一个储热系统，该储热系统含有通过管道相接的储水箱、水箱溢流口、压缩机高温换热器、储热循环泵、水压调节阀，水箱溢流口设置于储水箱的融霜水溢流处，储热循环泵既与压缩机高温换热器相连接，又与储水箱相连接，水压调节阀既与压缩机高温换热器相连接，又与储水箱相连接，系统内注有融霜水；储热系统通过压缩机高温换热器与制冷系统的冷凝器及制冷压缩机相连接，压缩机高温换热器内的融霜水吸收制冷压缩机排出的热量后，通过水压调节阀进入储水箱内；融霜系统的融霜阀与储热系统中的水压调节阀和储热循环泵之间的管道相连接，储热系统内的融霜水通过融霜阀进入融霜系统内，在储水箱与融霜系统的冷阱、冷阱排出阀之间设有融霜水回收阀，储水箱通过融霜水回收阀回收融霜系统排出的水。

在上述的技术方案中，本发明可在储水箱与融霜水回收阀之间设一融霜水回收泵，储水箱通过融霜水回收泵及融霜水回收阀回收融霜系统排出的水，达到储水箱高位放置时融霜水的重复利用。

与本发明上述对冻干机余热进行回收和利用的系统属于一个总的发明构思的第二种技术方案为：一种对冻干机余热进行回收和利用的系统，包括含有制冷压缩机、冷凝器、节流阀及冷阱盘管的制冷系统，含有融霜阀、冷阱及冷阱排出阀的融霜系统，其特征是采用一个储热系统，该储热系统含有通过管道相接的储水箱、水箱溢流口、压缩机高温换热器、储热循环泵，水箱溢流口设置于储水箱的融霜水溢流处，储热循环泵既与压缩机高温换热器相连接，又与储水箱相连接，压缩机高温换热器与储水箱相连接，系统内注有融霜水；储热系统通过压缩机高温换热器与制冷系统的冷凝器及制冷压缩机相连接，压缩机高温换热器内的融霜水吸收制冷压缩机排出的热量后，通过管道进入储水箱内；储热系统的储水箱通过余热利用循环泵与融霜系统的融霜阀相连接，储热系统内的融霜水通过余热利用循环泵及融霜阀进入融霜系统的冷阱内，在储水箱与融霜系统的冷阱、冷阱排出阀之间设有融霜水回收阀，储水箱通过融霜水回收阀回收融霜系统排出的水。

在上述的第二种技术方案中，本发明也可在储水箱与融霜水回收阀之间设一融霜水回收泵，储水箱通过融霜水回收泵及融霜水回收阀回收融霜系统排出的水，达到储水箱高位放置时融霜水的重复利用。