高温溢流染色机二段法升温节能装置的制作方法

1.本实用新型涉及染色机领域，具体涉及高温溢流染色机二段法升温节能装置。


背景技术：

2.印染企业普遍使用的高温高压溢流染色机因用水量大，蒸汽消耗高，能源利用效率普遍偏低，因此需要对染色机的余热进行充分利用，从而提高能源利用率。
3.在高温溢流染色机的余热资源中，主要有三类，一类是蒸汽冷凝水余热，温度在70-90℃左右(占余热总量的12％左右)，二类是循环降温水余热，温度在70℃左右(占余热总量的40％左右)，三类是染色工艺废水余热，温度在70℃左右(占余热总量的40％左右)，其他还有一些无组织散热损失。在这三类余热资源中，蒸汽冷凝水因水质良好一般都直接作为工艺水利用(部分因温度太高直接汇入循环降温水池)，循环降温水大部分情况水质良好，可以直接使用，部分会因换热器泄漏受到污染而无法直接使用。染色工艺废水水质差，且含有大量杂质，化学成分复杂，一般不建议利用。即使工艺水起始温度达到40℃，在江南地区的冬季，一、二类余热也只利用了不到30％，仍然有大量的余热资源被浪费掉，只能通过降温塔降温，作为一般的工艺水使用。
4.染色机的工作主要分为几个阶段：初始段-升温段-保温段-降温段-清洗-出料。在初始段，加入工艺水、物料等，工艺水一般由新鲜常温水和部分中水及蒸汽冷凝水组成，温度高于环境温度(通常在40℃以下)，进水、进料完成后进入升温段，使用蒸汽加热到工艺温度(比如普通温度工艺为130℃左右)，再经过一段时间保温，进入降温阶段，然后是清洗、出料阶段。在升温、保温阶段需要使用热能对工艺水及物料进行加热。
5.现在染色机的余热回收利用主要体现在初始阶段，即利用余热提高工艺水的进水温度，但因染色工艺自身的特点，不同的染化料对温度的敏感性存在较大的差异，工艺水的起始温度不能无限制的提高，因此工艺水起始温度一般只能控制在40℃以下，甚至是从常温开始，所利用的余热资源量十分有限，只能用于从常温到40℃这一段范围，夏季因环境温度较高，余热可利用的量很少，冬季相对较多一些，温度再高区段就要靠蒸汽来进行加热了，从而导致染色机的大量余热资源无法得到利用。


技术实现要素：

6.针对现有技术中受限于工艺水的起始温度导致染色机余热利用率较低的不足，本实用新型的目的在于提供一种高温溢流染色机二段法升温节能装置，利用染色机的余热资源对升温段的前面阶段进行加热，后面阶段再切换到蒸汽加热，提高染色机的余热资源利用率，减少整个染色工序的蒸汽消耗量。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：高温溢流染色机二段法升温节能装置，包括蒸汽输入管路、染色机、调节水池、循环降温水池，调节水池通过工艺水管路与染色机连通，染色机上设有换热器，蒸汽输入管路与换热器进口连通，蒸汽输入管路上设有蒸汽动力调节阀，所述换热器进口设有进水管路，进水管路上设有第一多向控制阀、循环
水调节阀，换热器出口设有回水管路，回水管路上设有第二多向控制阀，循环降温水池包括循环降温水池高温池、循环降温水池低温池，第一多向控制阀的一个接口通过高温循环降温水管路与循环降温水池高温池连通，第一多向控制阀的另一个接口通过循环降温水管路与循环降温水池低温池连通，高温循环降温水管路上、循环降温水管路上均设有循环水泵，第二多向控制阀的一个接口通过循环降温回水管路与循环降温水池高温池连通，第二多向控制阀的另一个接口通过低温循环降温水回水管路与循环降温水池低温池连通。
8.通过本设置，充分利用染色机原有的换热器，在升温段的前面阶段，使用循环降温水池高温池内的热水作为热源，通过换热器将余热传递到染色机内的工艺水中。由于换热器还承担了降温的功能，需要根据设计的功能对进入/排出换热器的冷/热水进行切换，为此在换热器的进口、出口增设了第一多向控制阀、第二多向控制阀。在用于加热状态时，换热器进口处的第一多向控制阀切换到高温循环降温水管路，换热器出口处的第二多向控制阀切换到低温循环降温水回水管路，此时循环降温水池高温池中的高温循环降温水流经高温循环降温水管路、进水管路、换热器、染色机，对工艺水进行加热，排放时从回水管路、低温循环降温水回水管路流到循环降温水池低温池中。在用于降温状态时，换热器进口处的第一多向控制阀切换到原有的循环降温水管路，换热器出口处的第二多向控制阀切换到原有的循环降温回水管路，循环降温水池低温池中的低温循环降温水流经循环降温水管路、进水管路、换热器、染色机，对染色后高温的工艺水进行降温，排放时从回水管路、循环降温回水管路流到循环降温水池高温池中。换热器作为升温与降温之共用，升温时，管内走蒸汽或高温循环降温水，降温时仍然保持原状，管内走低温循环降温水。管外仍然走染色机内工艺水，工艺条件不发生变化。用蒸汽升温时，保持原状。
9.本技术方案，将工艺水的升温段分为两个阶段，两个阶段采用不同的热源升温，在前面阶段采用染色机的余热资源(高温循环降温水)进行升温，后面阶段采用原有的蒸汽升温，从而提高染色机的余热资源利用率，减少蒸汽消耗。选择蒸汽还是高温循环降温水可以通过设置的温度切换点来进行调节，通过蒸汽动力调节阀或循环水调节阀的开关来进行控制。
10.此外还对循环降温水池进行分区改造，分隔为“循环降温水池高温池”和“循环降温水池低温池”，通过增设一路“高温循环降温水管路”、“低温循环降温水回水管路”及输送用“循环水泵”，通过换热器进口处设置“第一多向控制阀”切换来选择是用循环降温水池高温池的高温循环降温水升温还是用循环降温水池低温池的低温循环降温水降温，通过换热器出口“第二多向控制阀”切换来选择排放到循环降温水池低温池还是循环降温水池高温池，从而实现设计的功能。
11.本实用新型还进一步设置为：还包括控制单元，所述第一多向控制阀、第二多向控制阀、蒸汽动力调节阀、循环水调节阀由控制单元控制。通过本设置，控制单元可以控制各个阀门的通断、切换等，提高染色机的自动化的程度。
12.本实用新型还进一步设置为：所述换热器的两端、染色机、调节水池、循环降温水池高温池、循环降温水池低温池上均设有温度计，温度计测得的温度反馈到控制单元。通过本设置，为了达到循环水对工艺水的良好升温效果，需要对工艺水的实时水温、循环降温水的水温进行监测，测得的水温反馈到控制单元，控制单元根据测得的水温控制各阀门的运作，如温度计可以测得染色机机内的工艺水温度、循环降温水池高温池的循环降温水温度，
两者温差大于一定数值时，切换到以高温循环降温水作为热源的加热方式，控制第一多向控制阀、第二多向控制阀处于相应位置，蒸汽动力调节阀关闭，循环水调节阀打开，控制单元计算出升温值，并启动循环水泵。
13.本实用新型还进一步设置为：所述回水管路、高温循环降温水管路、循环降温水管路、循环降温回水管路、低温循环降温水回水管路上均设有控制阀，控制阀由控制单元控制。通过本设置，控制单元可以控制各控制阀，调节各管路上的流量、通断。由于工艺水温度、循环降温水池高温池中水的温度是变化的，系统设置了主控制单元，用于智能计算经济性最佳的温度切换点，从而达到对染色机升温过程的自动优化控制。
14.本实用新型还进一步设置为：所述换热器出口还设有蒸汽冷凝水管路，蒸汽冷凝水管路分别与调节水池、循环降温水池高温池连通，蒸汽冷凝水管路上设有控制阀，控制阀由控制单元控制。通过本设置，蒸汽冷凝水可以回收到调节水池中作为工艺水使用，由于蒸汽冷凝水温度较高，也比较洁净，可以直接用来作为工艺水使用，并且提高了工艺水的进水温度，控制阀可以控制蒸汽冷凝水进入调节水池的量，以防工艺水的进水温度过高。此外也可以补充到循环降温水池高温池中作为后续用于工艺水升温段热源水使用。
15.本实用新型还进一步设置为：还包括常温水输入管路，常温水输入管路具有两条支路，其中一条支路与调节水池连通，另一条支路与染色机连通，输入到调节水池的支路上设有控制阀，控制阀由控制单元控制。通过本设置，常温水输入管路用于给调节水池补充常温水，从而和染色机的余热回收的热水进行混合作为工艺水使用，控制阀可以控制常温水的注入量，从而确保工艺水的进水温度能够达到工艺允许的最大起始温度值，并防止超温。另外常温水输入管路还可以给染色机提供常温水作为清洗水使用。
16.本实用新型还进一步设置为：还包括循环回路，调节水池、循环降温水池高温池、循环降温水池低温池依次设置在循环回路上，循环降温水池高温池与循环降温水池低温池之间的循环回路上设有降温塔，用于排放系统无法利用的多于的热量，降温后的循环降温水输入到循环降温水池低温池中。调节水池与循环降温水池高温池之间的循环回路上设有控制阀，控制阀由控制单元控制。通过本设置，循环降温水池高温池、循环降温水池低温池中的循环水均具有不同的温度，回收到调节水池中作为工艺水使用，可以调节工艺水的温度，控制阀可以控制进入调节池的循环水的量。
17.本实用新型还进一步设置为：还包括中水池，染色机上设有清洗水输入管路，清洗水输入管路上设有第三多向控制阀，第三多向控制阀的一个接口通过管路与中水池连通，第三多向控制阀的另一个接口通过管路与循环降温水池低温池连通，中水池设置在循环回路上并位于循环降温水池低温池的上游。通过本设置，染色机染色结束后会经过多道清洗，清洗用水通过控制第三多向控制阀来进行选择，可取自循环降温水池低温池或中水池，清洗废水通过废水排放管路直接排放到污水池进行处理。
18.本实用新型还进一步设置为：还包括染色工艺废水池，染色机上设有染色工艺废水排放管路，染色工艺废水排放管路与染色工艺废水池连通，染色工艺废水池中废水通过处理后经管路与中水池连通。通过本设置，染色工艺废水温度相对较高，但杂质较多不能直接作为工艺水使用，废水经过处理后得到的中水还带有一定的温度，可以补充到调节水池和循环降温水池，既回收部分余热，又可作为循环降温水用，节约了水资源。
19.本实用新型的优点是：将工艺水的升温段分为两个阶段，两个阶段采用不同的热
源升温，在前面阶段采用染色机的余热资源(高温循环降温水)进行升温，后面阶段采用原有的蒸汽升温，从而提高染色机的余热资源利用率，减少蒸汽消耗。选择蒸汽或者温高循环降温水可以通过控制蒸汽动力调节阀、循环水调节阀的开关来实现。除此以外还具有的几个优点：1)不改变原有装置的功能，使用高温循环降温水升温方式作为附加的升温方式，符合温差条件就运行，不符合仍然按照原有的蒸汽加热方式运行。2)不需要增加换热设备，利用染色机自带的换热器，通过第一多向控制阀、第二多向控制阀实现不同加热方式的管路切换。3)装置自动运行，无需人工干涉，通过各温度采集点和计算机系统的控制，自动建立热量、水量的平衡，提高了自动化水平和生产效率。4)除了提高余热回收利用率外，通过换热后高温循环降温水的温度降低，从而也减少了降温塔的运行能耗。
附图说明
20.图1为本实用新型一个实施例中染色机的结构示意图；
21.图2为本实用新型一个实施例中染色机的局部结构示意图。
22.附图标记：蒸汽输入管路100、染色机101、调节水池102、循环降温水池高温池103、循环降温水池低温池104、工艺水管路105、换热器106、蒸汽动力调节阀107、进水管路108、第一多向控制阀109、循环水调节阀110、回水管路111、第二多向控制阀112、高温循环降温水管路113、循环降温水管路114、升温循环水泵115、降温循环水泵116、循环降温回水管路117、低温循环降温水回水管路118、温度计一119、温度计二120、温度计三121、温度计四122、温度计五123、温度计六124、控制阀一126、控制阀二127、控制阀三128、控制阀四129、控制阀五130、蒸汽冷凝水管路131、控制阀六132、常温水输入管路133、控制阀七134、循环回路135、降温塔136、控制阀八137、中水池138、清洗水输入管路139、第三多向控制阀140、染色工艺废水池141、染色工艺废水排放管路142。
具体实施方式
23.在本实施例的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等，其所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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
25.参照图1、图2，在本实用新型的一个实施例中的高温溢流染色机二段法升温节能装置，包括蒸汽输入管路100、染色机101、调节水池102、循环降温水池，调节水池102通过工艺水管路105与染色机101连通，染色机101上设有换热器106，蒸汽输入管路100与换热器106进口连通，蒸汽输入管路100上设有蒸汽动力调节阀107，换热器106进口设有进水管路108，进水管路108上设有第一多向控制阀109、循环水调节阀110，换热器106出口设有回水管路111，回水管路111上设有第二多向控制阀112，循环降温水池包括循环降温水池高温池103、循环降温水池低温池104，第一多向控制阀109的一个接口通过高温循环降温水管路113与循环降温水池高温池103连通，第一多向控制阀109的另一个接口通过循环降温水管
路114与循环降温水池低温池104连通，高温循环降温水管路113上设有升温循环水泵115，循环降温水管路114上设有降温循环水泵116，第二多向控制阀112的一个接口通过循环降温回水管路117与循环降温水池高温池103连通，第二多向控制阀112的另一个接口通过低温循环降温水回水管路118与循环降温水池低温池104连通。
26.本实施例充分利用染色机101原有的换热器106，在升温段的前面阶段，使用循环降温水池高温池103内的热水作为热源，将余热传递到染色机101内的工艺水中。由于换热器106还承担了降温的功能，需要根据实现的功能对进入换热器106的冷/热水进行切换，为此在换热器106的进口、出口增设了第一多向控制阀109、第二多向控制阀112。在用于加热状态时，换热器106进口处的第一多向控制阀109切换到高温循环降温水管路113，换热器106出口处的第二多向控制阀112切换到低温循环降温水回水管路118，此时染色机101内的工艺水经与换热器106联通的管道进行循环流动，循环降温水池高温池103中的高温循环降温水流经高温循环降温水管路113、进水管路108、换热器106、回水管路111、低温循环降温水回水管路118、循环降温水池低温池104形成循环进行流动，对工艺水进行加热。在用于降温状态时，换热器106进口处的第一多向控制阀109切换到原有的循环降温水管路114，换热器106出口处的第二多向控制阀112切换到原有的循环降温回水管路117，此时染色机101内的工艺水经与换热器106联通的管道进行循环流动，循环降温水池低温池104中的低温循环降温水流经循环降温水管路114、进水管路108、换热器106、回水管路111、循环降温回水管路117、循环降温水池高温池103形成循环进行流动，对染色机101内的高温工艺水进行降温。换热器106作为升温与降温之共用，升温时，管内走蒸汽或高温循环降温水，降温时仍然保持原状，管内走低温循环降温水。管外仍然走染色机101内工艺水，工艺条件不发生变化。用蒸汽升温时，保持原状。
27.本实施例中将工艺水的升温段分为两个阶段，两个阶段采用不同的热源升温，在前面阶段采用染色机101的余热资源(高温循环降温水)进行升温，后面阶段采用原有的蒸汽升温，从而提高染色机101的余热资源利用率，减少蒸汽消耗，选择蒸汽或者高温循环降温水可以通过控制蒸汽动力调节阀107或循环水调节阀110的开关来控制。此外还对循环降温水池进行分区改造，分隔为“循环降温水池高温池103”和“循环降温水池低温池104”，通过增设一路“高温循环降温水管路113”、“低温循环降温水回水管路118”及输送用“升温循环水泵115”，通过换热器106进口处设置“第一多向控制阀109”切换来选择是用循环降温水池高温池103的高温循环降温水升温还是用循环降温水池低温池104的低温循环降温水降温，通过换热器106出口处设置“第二多向控制阀112”切换来选择排放到循环降温水池低温池104还是循环降温水池高温池103，从而实现设计的功能。
28.此外，为了增加装置运行的自动化，还设置了基于计算机系统的智能化运算控制单元，第一多向控制阀109、第二多向控制阀112、蒸汽动力调节阀107、循环水调节阀110由控制单元控制，从而实现各个阀门的通断、切换等，提高染色机101的自动化的程度。
29.换热器106的两端、染色机101、调节水池102、循环降温水池高温池103、循环降温水池低温池104上均设有温度计，温度计测得的温度反馈到控制单元，为便于区分，分别用温度计一119、温度计二120、温度计三121、温度计四122、温度计五123、温度计六124标识。为了达到循环水对工艺水的良好升温效果，需要对工艺水的实时水温、循环水的水温进行监测，测得的水温反馈到控制单元，主控制单元根据测得的各水温数据，实时计算出最佳的
温度切换点，从而控制各阀门的运作，实现余热回收效率的最优化。
30.高温循环降温水管路113、循环降温水管路114、循环降温回水管路117、低温循环降温水回水管路118、回水管路111上均设有控制阀，控制阀由控制单元控制，为便于区分，分别用控制阀一126、控制阀二127、控制阀三128、控制阀四129、控制阀五130标识。控制单元可以控制各控制阀，调节各管路上的流量、通断，从而达到对染色机101的自动化控制。
31.本装置实际运行时：
32.1、通过“温度计三121”检测染色机101机内工艺水温度、通过原有的“温度计五123”检测循环降温水池高温池103的水温，当二者温差大于20℃时(可设置)，切换到使用高温循环降温水作为热源的加热方式，同时“第一多向控制阀109、第二多向控制阀112”切换到对应位置，装置原“蒸汽动力调节阀107”处于关闭状态，装置原“循环水动力调节阀”打开，控制单元智能计算出对应的升温值，启动“升温循环水泵115”及工艺水循环泵。当温差小于20℃时，直接启动原有的蒸汽加热，装置原“蒸汽动力调节阀107”打开，装置原“循环水动力调节阀”关闭，按照原有蒸汽加热方式完成加热过程；
33.2、随着升温过程的持续，当染色机101内工艺水温度达到切换控制点温度值时，关闭“升温循环水泵115”，装置原“循环水调节阀110”关闭，装置原“蒸汽动力调节阀107”打开，启动蒸汽加热方式，直至完成升温过程。保温过程完成后，装置原“蒸汽动力调节阀107”关闭，进入降温程序；
34.3、当染色机101完成保温工序后进入降温过程，“第一多向控制阀109、第二多向控制阀112”切换到对应位置，恢复到装置原来的降温工作模式，装置原“循环水调节阀110”打开，启动“降温循环水泵116”按照原来工艺要求完成降温过程。
35.参照图1，在本实用新型的一个实施例中，换热器106出口还设有蒸汽冷凝水管路131，蒸汽冷凝水管路131分别与调节水池102、循环降温水池高温池103连通，蒸汽冷凝水管路131上设有控制阀六132，控制阀六132由控制单元控制。蒸汽冷凝水可以回收到调节水池102中作为工艺水使用，由于蒸汽冷凝水温度较高，也比较洁净，可以直接用来作为工艺水使用，并且提高了工艺水的进水温度，控制阀六132可以控制蒸汽冷凝水进入调节水池102的量，以防工艺水的进水温度过高。此外也可以补充到循环降温水池高温池103中作为后续工艺水升温段热源水使用。
36.参照图1，在本实用新型的一个实施例中，还包括常温水输入管路133，常温水输入管路133具有两条支路，其中一条支路与调节水池102连通，另一条支路与染色机101连通，输入到调节水池102的支路上设有控制阀七134，控制阀七134由控制单元控制。常温水输入管路133用于给调节水池102补充常温水，从而和染色机101的余热回收的热水进行混合作为工艺水使用，控制阀七134可以控制常温水的注入量，从而确保工艺水的进水温度能够达到工艺允许的最大起始温度值，并防止超温。另外常温水输入管路133还可以给染色机101提供常温水作为清洗水使用。
37.参照图1，在本实用新型的一个实施例中，还包括循环回路135，调节水池102、循环降温水池高温池103、循环降温水池低温池104依次设置在循环回路135上，循环降温水池高温池103与循环降温水池低温池104之间的循环回路135上设有降温塔136，调节水池102与循环降温水池高温池103之间的循环回路135上设有控制阀八137，控制阀八137由控制单元控制。循环降温水池高温池103中的循环水均具有较多的余热，补充到调节水池102中作为
工艺水使用，可以提高工艺水的进水温度，控制阀八137可以控制进入调节池的循环水的量。
38.参照图1，在本实用新型的一个实施例中，还包括中水池138，染色机101上设有清洗水输入管路139，清洗水输入管路139上设有第三多向控制阀140，第三多向控制阀140的一个接口通过管路与中水池138连通，第三多向控制阀140的另一个接口通过管路与循环降温水池低温池104连通，中水池138设置在循环回路135上并位于循环降温水池低温池104的上游。染色机101染色结束后会经过多道清洗，清洗水通过控制第三多向控制阀140选择取自中水池138，或循环降温水池低温池104，清洗后的废水通过废水排放管路直接排放到污水池进行处理。
39.参照图1，在本实用新型的一个实施例中，还包括染色工艺废水池141，染色机101上设有染色工艺废水排放管路142，染色工艺废水排放管路142与染色工艺废水池141连通，染色工艺废水池141通过管路与中水池138连通。染色工艺废水温度相对较高，但杂质较多不能直接作为工艺水使用，废水经过处理后进入中水池138，可以补充到调节水池102作为工艺水使用，又可以补充到循环降温水池104作为循环降温水使用，既回收部分余热，又节约了水资源。
40.上述实施例对本实用新型的具体描述，只用于对本实用新型进行进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述实用新型的内容对本实用新型作出一些非本质的改进和调整均落入本实用新型的保护范围之内。