[发明专利]一种冻结工程废热循环回收系统和方法

说明书

本发明公开了一种冻结工程废热循环回收系统和方法，该系统包括压缩制冷机、蒸发式冷凝器、储氨罐、蒸发皿、虹吸罐、减压阀、流量阀，该系统还设置有废热回收器，用于回收来自压缩制冷机的高压过热氨蒸汽中的热量，与待加热盐水换热，为冻结工程现场提供供暖用水和井壁保护用水。本发明在传统的冻结工程三大循环中，增加废热回收循环。可以在不影响制冷效率的情况下，最大限度的利用冻结工程中的废热，减轻制冷系统冷凝器的负荷，提高制冷系统效率，从而达到节能和环保的双重效果。

技术领域

本发明涉及一种冻结工程废热循环回收系统和方法。

背景技术

冻结法施工的实质是使用人工制冷技术，把地层中的热量交换出来排放到大气中，使地层中的水结冰，增加其强度和稳定性。目前常规人工冻结法施工包括三大循环：盐水循环、氨循环、冷却水循环。目前，人工冻结法施工在地层中产生的大量热量直接排到大气中去，而忽视了压缩制冷机中的排气热量的回收利用，造成地热浪费。如采用冻结工程废热回收系统，可回收制冷过程中产生的废热，用于事故井筒的已成型井壁保护、井筒通风、防冻生活区供暖等，将能降低燃煤锅炉等设备的投资，节约燃煤费用，节省大量能源。此外，采用热回收器将制冷系统热量收集处理后，能有效降低系统排气压力，减轻制冷系统冷凝器的负荷，提高制冷系统效率，从而达到节能和环保的双重效果。因此，需要设计一种冻结工程废热循环回收系统和方法。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种冻结工程废热循环回收系统,包括压缩制冷机、蒸发式冷凝器、储氨罐、蒸发皿、虹吸罐、减压阀、流量阀，其中，在压缩制冷机与蒸发式冷凝器之间设置有排气总管，排气总管通过流量阀将一部分来自压缩制冷机的高压过热氨蒸汽通过废热回收器的进气口输送到废热回收器，用于与从废热回收器中的进水口流入的待加热盐水换热；排气总管通过流量阀将另一部分来自压缩制冷机的高压过热氨蒸汽输送到蒸发式冷凝器直接冷凝；废热回收器的下部排放口与虹吸罐联通，用于回收高压气液混合氨；废热回收器的上部排放口与排气总管联通，用于将大部分过热氨蒸汽经排气总管输送到蒸发式冷凝器；来自虹吸罐和蒸发式冷凝器的液态氨分别经减压阀进入储氨罐，再输送到蒸发皿中，用于对冻结工程的盐水进行冷却，压缩制冷机用于将蒸发皿中吸热后的高温气态氨加压输送至排气总管，进行再一次制冷和废热回收循环。

本发明提供了一种冻结工程废热循环回收方法，包括如下步骤：

(1)通过排气总管中的流量阀的控制调节将来自压缩制冷机的一部分高压过热氨蒸汽输送到废热回收器中，将来自压缩制冷机的另一部分高压过热氨蒸汽输送到蒸发式冷凝器；

(2)进入废热回收器中的高压过热氨蒸汽与经进水口进入废热回收器中的待加热盐水进行换热，形成一部分高温氨蒸汽和一部分高压气液混合氨；

(3)步骤2中的高温氨蒸汽经废热回收器的上部排放口返回排气总管，并进入蒸发式冷凝器，以进一步冷凝；

(4)步骤2中高压气液混合氨在重力作用下经废热回收器的下部排放口进入虹吸罐进行气液分离；

(5)在废热回收器中经热交换后已加热的热盐水经出水口排出，经泵送进入储水池，用于冻结工程现场的供暖用水和井壁保护用水。

优选地，所述废热回收器为固定板式热交换器。

优选地，步骤2中的高温氨蒸汽的温度为50～60℃。

优选地，步骤2中高压气液混合氨的温度为25～50℃。

优选地，步骤2中的待加热盐水为5～10℃。

优选地，步骤4中的已加热的热盐水温度为19～25℃。

本发明在传统的冻结工程三大循环中，增加废热回收循环。可以在不影响制冷效率的情况下，最大限度的利用冻结工程中的废热，减轻制冷系统冷凝器的负荷，提高制冷系统效率，从而达到节能和环保的双重效果。

附图说明