大型厨房余热回收多元利用装置的制作方法

本发明属于热能回收利用技术领域，具体涉及一种大型厨房余热回收多元利用装置。

背景技术：

目前全球都面临能源不足的问题，节约能源显得尤为重要。厨房在工作中会产生大量的高温油烟和蒸汽，而这些热量往往通过抽油烟机直接排到室外，余热资源浪费，造成厨房的能耗巨大以及城市环境热污染问题。

大型厨房在正常使用时，需要大量的热量用于洗菜、洗碗、清理油污、食品解冻等功效，冷量用于食品冷藏，目前对厨房余热资源利用形式单一，仅制备热水，热风等，无法满足厨房多种类的热量需求，因此还需要额外的能源来制备蒸汽，热水和冷量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种大型厨房余热回收多元利用装置，解决目前对厨房余热资源利用形式单一，仅制备热水，热风等，无法满足厨房多种类的热量需求，因此还需要额外的能源来制备蒸汽，热水和冷量的问题。

本发明涉及一种大型厨房余热回收多元利用装置，包括与抽油烟机出风口连接的换热器一，换热器一还连接有集水桶、排风管和闪蒸器，闪蒸器的顶部出汽口连接蒸汽利用设备，闪蒸器的下部连接有温水箱，蒸汽利用设备的废水排出管连接有换热器二，换热器二连接集水桶和储液罐，储液罐连接经济器，经济器连接冷水箱。

所述换热器一内设有换热盘管，换热盘管一端连接循环水泵，循环水泵连接集水桶，换热盘管另一端连接到闪蒸器内，抽油烟机出风口通过进风管道连接换热器一的进口，换热器一的出口连接伸出室外的排风管。利用换热器一吸收油烟机的余热对循环水进行加热，然后把循环水生产蒸汽，供蒸汽需求使用。闪蒸器内部是一种低压状态，循环水在换热后到达闪蒸器内部会迅速气化，在闪蒸器内部形成气液俩相。分别将气液俩相分离后，即可得到所需热水和低温蒸汽。

所述进风管道内设有风机，风机和换热盘管的外表面均涂有不沾涂层。避免油烟中的油滴，固体小颗粒以及水滴的附着，影响系统运行结果。

换热器一的出口连接膨胀阀，膨胀阀连接有储液罐，储液罐连接有蒸发器，蒸发器的制冷剂出口连接气液分离器，气液分离器连接有制冷剂压缩机，制冷剂压缩机出口连接换热器一的进口，蒸发器的进风口连接进风管道，蒸发器的出风口连接排风管，蒸发器连通排风管的换热管道内壁上涂有不沾涂层。可以使得整体运行更加安全可靠，并且运行更加平稳。

换热器一的外部包裹有相变储热材料层。通过材料相变可以将多余热量储存起来。相变储热材料层采用脂酸类作为有机储热相变材料，其通式为ch3(ch2)2n·cooh，其相变焓范围是50j/g～150j/g，相变温度范围是-15～70℃。

闪蒸器与蒸汽利用设备之间设有蒸汽压缩机，蒸汽压缩机连接有注水泵。蒸汽压缩机为升压能力较强的罗茨蒸汽压缩机或湿式螺杆压缩机，升压可达85kpa。

蒸汽压缩机与蒸汽利用设备之间设有热补偿器一，通过开关调节是否继续加热正压饱和蒸汽，可以实现不同压力下的饱和蒸汽输出，满足多种用途的蒸汽需求，闪蒸器与温水箱之间设有热补偿器二，，通过开关调节是否继续加热热水，可以实现不同温度的热水输出，满足厨房对不同温度热水的需求。蒸汽压缩机一方面为热水循环闪蒸提供负压环境，保证热水在低温环境下沸腾蒸发，从而不断闪蒸出蒸汽，充分利用热泵循环系统能效比高的优点，提高热泵蒸汽机组中热泵加热热量所占比重；另一方面提高蒸汽的压力及对应饱和状态下温度，对从闪蒸器出口出来的蒸汽进行加压升温，闪蒸器出口的蒸汽经过蒸汽压缩机升温加压后，变成正压状态下饱和蒸汽，便于蒸汽的贮存和进一步加热利用。

换热器二的废水进口连接蒸汽利用设备的废水排出管，换热器二的废水出口连接储液罐，换热器二的补偿进口连接补偿管，换热器二的补偿出口连接集水桶，补偿管连接分液器，分液器的进口连接补水泵，分液器的另一个出口连接经济器的冷水进口。方便补充冷水。

经济器的废水进口连接储液罐，经济器的废水出口连接排出管，经济器的冷水出口连接冷水箱。

排出管连接有气液分离罐，气液分离罐的顶部连接有循环管，循环管另一端连接蒸汽压缩机。经济器板片分为受热侧和冷凝侧；受热侧为待热水低压膨胀发生相变气化的一侧，冷凝侧为自来水流过流经发生强制换热的一侧，所述板片冷凝侧上端设有中温低压气态工质入口，下端设有高温低压工质出口；所述中温低压压气态工质入口与蒸汽利用设备经过止回阀连通，失热的自来水流股呈现常压低温状态，通过液态出口与集水装置相连，可以作为厨房冷源使用。经过膨胀阀的热水发生相变气化过程，吸收大量热量，由高温低压工质出口流出然后进入分离罐，在分离罐内气液分离出的水蒸气为气态工质，最后进入蒸汽压缩机内完成循环过程。

循环水泵与集水桶之间设有阀门，换热器二与蒸汽利用设备之间设有输送水泵。方便开启和关闭。

可以把热补偿器一、热补偿器二、注水泵和补水泵连接plc控制器，利用控制系统，具备热量储存、补水控制、温升控制、多级余热回收等功能，以合理的控制元件和科学统筹的换热、加热、再加热原理，组成了一个余热回收中央控制模块；解决了传统余热回收利用系统的水温不稳定、资源浪费等缺陷，具有显著的市场应用潜力。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

通过换热器一对油烟机排出的热风与加入换热器一内的自来水换热，通过闪蒸压缩技术，生产热水和高温蒸汽，通过经济器，利用液体相变吸热的原理强制进行换热，来生产冷水；在厨房运行阶段，通过水-气换热，将厨房的高温空气中携带的大量热量充分吸收和利用；不影响烹饪效果的前提下，利用余热生产蒸汽，热水和冷水，有效利用热量回收，不仅提高了能源利用效率、解决了炊事或其它场合热水需求，同时由于排烟温度的降低改善了炊事场所工作环境、消除了火灾隐患、降低了厨房排烟系统负担。并且使用户的能耗大幅下降，节能环保，节水节电，能够增加生产效率，使用效果好。

制冷剂在热泵中起着最重要的作用，制冷剂的热物理特性限制了热泵的性能，采用低gwp的制冷剂-水用于热泵在废热回收方面，能有效提高低品位能源质量，降低一次能源消耗。水是第四代天然制冷剂的代表，具有0odp和gwp的优点，无毒不燃，稳定性和耐久性好。使用过程中不会对环境造成污染

在利用水做制冷剂的同时，同时利用水在装置运行过程中对热量的吸收与释放进行不同的相变以及温度，产生蒸汽，热水，以及冷水，完美实现对水的不同的相态利用，可谓是一举两得。

在装置运行产生的热水和冷水还可用于其他方面，热水可以用于冬季暖气片的热源，冷水可以用于夏季空调水冷。大大减少了建筑空调制冷制热的能耗。

厨房余热利用系统设置了相变储热模块，节省了空间，实现了结构紧凑，热量集中利用的效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为换热器一的结构示意图；

图3为本发明另一种实施例的结构示意图；

图中：1、集水桶，2、循环水泵，3、风机，4、换热器一，5、闪蒸器，6、蒸汽压缩机，7、热补偿器一，8、蒸汽利用设备，9、气液分离罐，10、经济器，11、换热器二，12、储液罐，13、注水泵，14、分液器，15、补水泵，16、热补偿器二，17、相变储热材料层，18、温水箱，19、冷水箱，20、输送水泵，21、换热盘管，22、排风管，23、进风管道，24、循环管，25、蒸发器，26、储液罐，27、气液分离器，28、制冷剂压缩机，29、膨胀阀。

具体实施方式

下面对照附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

实施例1，如图1至2所示，本发明为大型厨房余热回收多元利用装置，包括与抽油烟机出风口连接的换热器一4，换热器一4还连接有集水桶1、排风管22和闪蒸器5，闪蒸器5的顶部出汽口连接蒸汽利用设备8，闪蒸器5的下部连接有温水箱18，蒸汽利用设备8的废水排出管连接有换热器二11，换热器二11连接集水桶1和储液罐12，储液罐12连接经济器10，经济器10连接冷水箱19。

所述换热器一4内设有换热盘管21，换热盘管21一端连接循环水泵2，循环水泵2连接集水桶1，换热盘管21另一端连接到闪蒸器5内，抽油烟机出风口通过进风管道23连接换热器一4的进风口，换热器一4的出风口连接伸出室外的排风管22。

所述进风管道23内设有风机3，风机3和换热盘管21的外表面均涂有不沾涂层。

换热器一4的外部包裹有相变储热材料层17。

闪蒸器5与蒸汽利用设备8之间设有蒸汽压缩机6，蒸汽压缩机6连接有注水泵13。

蒸汽压缩机6与蒸汽利用设备8之间设有热补偿器一7，闪蒸器5与温水箱18之间设有热补偿器二16。

换热器二11的废水进口连接蒸汽利用设备8的废水排出管，换热器二11的废水出口连接储液罐12，换热器二11的补偿进口连接补偿管，换热器二11的补偿出口连接集水桶1，补偿管连接分液器14，分液器14的进口连接补水泵15，分液器14的另一个出口连接经济器10的冷水进口。

经济器10的废水进口连接储液罐12，经济器10的废水出口连接排出管，经济器10的冷水出口连接冷水箱19。

排出管连接有气液分离罐9，气液分离罐9的顶部连接有循环管24，循环管24另一端连接蒸汽压缩机6。

循环水泵2与集水桶1之间设有阀门，换热器二11与蒸汽利用设备8之间设有输送水泵20。蒸汽利用设备8可以为蒸汽洗碗机。换热器一4上的a1口和a2口连通，b1和b2连通，换热器二11中的c1口和c2口连通，d1和d2连通，经济器10的e1口和e2口连通，f1和f2连通。经济器10的e1口连接着膨胀阀。

产生蒸汽和热水的方法：

1、自来水预加热：开启蒸汽压缩机6，冷媒水汽经蒸汽压缩机6压缩成高温高压气态工质进入蒸汽利用设备8冷凝为液态，得到的液态中温常压的水，该液态水与补水泵15输入的自来水在板式换热器二11内进行换热冷却后，进一步进入经济器10膨胀气化，经过气液分离罐9气液分离后进入蒸汽压缩机6完成循环过程；同时常温自来水经板式换热器二11预加热到30±5℃然后进入集水桶1；

2、热水循环闪蒸、加压升温制备蒸汽，分离出热水：水制冷剂经过循环水泵2进入换热器一4后与厨房空间的热空气及高温油烟进行换热，吸收出大量热量，升温后进入低压闪蒸器5内，在低压条件下工质水迅速蒸发为气态工质；控制闪蒸器5内液位高于换热器一4热水出口的位置，闪蒸器5内压力小于换热器一4热水出口温度对应下的饱和压力，形成闪蒸环境，闪蒸器5内的热水和气体组成的气液混合物不断蒸发同时向上输送完成汽水分离过程，蒸汽从闪蒸器5罐体上方进入蒸汽压缩机6内升温升压到100℃以上，而后进入热补偿器一7加热至所需温度110-180℃，得到所需温度的蒸汽；蒸汽从蒸汽出口c出来进入蒸汽利用设备8利用，热水在闪蒸器5内降温后从闪蒸器5内下方热水出口后进入热补偿器16加热至所需温度，然后从温水出口a进入温水箱18中待使用。

产生冷水的方法：

1、热水的二次换热：开启蒸汽压缩机6，冷媒水汽经蒸汽压缩机6压缩成高温高压气态工质进入蒸汽利用设备8冷凝为液态，得到的液态中温常压的水，该液态水与补水泵15输入的自来水在板式换热器二11内进行换热冷却后，进一步进入经济器10膨胀气化，经过气液分离罐9气液分离后进入蒸汽压缩机6完成循环过程；同时常温自来水经板式换热器二11预加热到30±5℃然后进入集水桶1；

2、自来水的失热过程：经过上述1中步骤，经过一次换热后的中温热水，再一次进行换热过程，通过板式换热器二11出口的中温热水经由膨胀阀与经济器10连接，进行降压气化的过程，同时与补水泵15分流的自来水在经济器10内进行强制换热，中温热水膨胀气化，所需热量来自于自来水，热水气化后的进入气液分离罐9，分离出的低压蒸汽进入蒸汽压缩机6进行下一轮循环；经过强制换热后的自来水温度下降明显，由经济器10上侧出口排出，经过冷水出口c进入冷水箱19中待用，可以作为厨房冷源使用。

实施例2，与实施例1不同的是，换热器一4的出口连接膨胀阀29，膨胀阀29连接有储液罐26，储液罐26连接有蒸发器25，蒸发器25的制冷剂出口连接气液分离器27，气液分离器27连接有制冷剂压缩机28，制冷剂压缩机28出口连接换热器一4的进口，蒸发器25的进风口连接进风管道23，蒸发器25的出风口连接排风管22，蒸发器25连通排风管22的换热管道内壁上涂有不沾涂层。

综上所述，本发明本发明通过制冷剂在蒸发器吸收油烟机排出的热风的热量，吸热后制冷剂经过压缩机升温升压后与加入换热器一内的自来水换热，通过闪蒸压缩技术，生产热水和高温蒸汽，通过经济器，利用液体相变吸热的原理强制进行换热，来生产冷水；在厨房运行阶段，通过水-气换热，将厨房的高温空气中携带的大量热量充分吸收和利用；不影响烹饪效果的前提下，利用余热生产蒸汽，热水和冷水，有效利用热量回收，不仅提高了能源利用效率、解决了炊事或其它场合热水需求，同时由于排烟温度的降低改善了炊事场所工作环境、消除了火灾隐患、降低了厨房排烟系统负担。并且使用户的能耗大幅下降，节能环保，节水节电，能够增加生产效率，使用效果好。制冷剂在热泵中起着最重要的作用，制冷剂的热物理特性限制了热泵的性能，制冷剂循环所用制冷剂为r245fa,该工质不破坏臭氧层，符合环境保护要求，无毒、不可燃，其热工性能及热工参数均好，可直接用于热泵机组中，能有效提高低品位能源质量，降低一次能源消耗。此外，在水汽循环中采用低gwp的制冷剂-水用于热泵在废热回收方面，水是第四代天然制冷剂的代表，具有0odp和gwp的优点，无毒不燃，稳定性和耐久性好。使用过程中不会对环境造成污染。在利用水做制冷剂的同时，同时利用水在装置运行过程中对热量的吸收与释放进行不同的相变以及温度，产生蒸汽，热水，以及冷水，完美实现对水的不同的相态利用，可谓是一举两得。在装置运行产生的热水和冷水还可用于其他方面，热水可以用于冬季暖气片的热源，冷水可以用于夏季空调水冷。大大减少了建筑空调制冷制热的能耗。厨房余热利用系统设置了相变储热模块，节省了空间，实现了结构紧凑，热量集中利用的效果。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。