[发明专利]一种冷冻干燥系统

摘要

本发明提供的冷冻干燥系统，通过机械式混合工质低温制冷单元(RC)实现物料的超低温速冻，真空冷冻干燥单元(S)实现物料的真空冷冻干燥，在机械式混合工质低温制冷单元(RC)和真空冷冻干燥单元(S)作用下能够加快速冻过程，提升速冻物料品质，减少冻干工艺周期及降低制冷能耗；同时，本发明提供的冷冻干燥系统采用冷热兼蓄模式和冷热兼用模式，并利用工业用电的峰谷电价差，夜间低谷电期间开启低温制冷机，蓄存冷量和压缩热替代电加热提供干燥和解析过程需求的热量，同时利用低谷电，夜间环境温度低，制冷系统运行效率相对较高，实现节能省电。

主权项

1.一种冷冻干燥系统，其特征在于，包括：机械式混合工质低温制冷单元(RC)和真空冷冻干燥单元(S)；所述的机械式混合工质低温制冷单元(RC)包括：压缩机(1)、蓄热器(2)、风冷冷凝器(3)、回热换热器(4)、节流阀(5)和低温蓄冷器(6)，所述的压缩机(1)的出口连接所述蓄热器(2)的进口，所述蓄热器(2)的出口连接所述风冷冷凝器(3)的进口，所述风冷冷凝器(3)的出口连接所述回热换热器(4)的高压进口，所述回热换热器(4)的高压出口连接所述节流阀(5)的进口，所述节流阀(5)的出口连接所述低温蓄冷器(6)的制冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的制冷剂出口连接所述回热换热器(4)的低压进口，所述回热换热器(4)的低压出口连接所述压缩机(1)的进口；所述的真空冷冻干燥单元(S)包括干燥室(8)、捕集室(7)、真空阀门(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、高温载热剂流量控制阀(V1)、低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)和第二低温流量控制阀(V2)；所述干燥室(8)的真空出口连接所述捕集室(7)的真空进口，所述捕集室(7)的真空出口连接所述真空阀门(V4)的进口，所述真空阀门(V4)的出口连接所述真空泵(9)的进口，所述真空泵(9)的出口直接与大气相连；所述干燥室(8)的高温载热剂出口连接所述蓄热器(2)的高温载热剂进口，所述蓄热器(2)的高温载热剂出口连接所述高温载热剂循环泵(P1)的进口，所述高温载热剂循环泵的(P1)的出口连接所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口，所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口连接所述干燥室(8)的高温载热剂进口；所述干燥室(8)的低温载冷剂出口连接所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂出口连接所述低温载冷剂循环泵(P2)的进口，所述低温载冷剂循环泵(P2)的第一出口连接所述第一低温流量控制阀(V2)的进口，所述第一低温流量控制阀(V2)的出口连接所述干燥室(8)的低温载冷剂进口；所述低温载冷剂循环泵(P2)的第二出口连接所述第二低温流量控制阀(V3)的进口，所述第二低温流量控制阀(V3)的出口连接所述捕集室(7)的低温载冷剂进口；所述捕集室(7)的低温载冷剂出口连接所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂进口；所述冷冻干燥系统分为冷热兼蓄模式和冷热兼用模式，其中：所述的冷热兼蓄模式在低谷电期间进行，运行方式如下：所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)启动，在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)和第一低温流量控制阀(V2)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，低温区一部分冷量用于干燥室内样品的预冻，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，所述压缩机(1)排热蓄存在所述蓄热器(2)中；在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)、第二低温流量控制阀(V3)、真空阀(V4)和真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一低温流量控制阀(V2)传输低温区冷量和高温载热剂流量控制阀(V1)传输压缩机排气热来控制干燥室(9)内的一次和二次干燥温度，低温区冷量还用于捕集室(8)的水汽捕集，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，压缩机富余的排热蓄存在蓄热器(2)中；所述的冷热并用模式在用能高峰期进行，运行方式如下：所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)关闭，在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)和第一低温流量控制阀(V2)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，低温蓄冷器(6)内蓄存的冷量用于干燥室(8)内样品的预冻；在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)、第二低温流量控制阀(V3)、真空阀(V4)和真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一低温流量控制阀(V2)传输低温蓄冷器(6)冷量和高温载热剂流量控制阀(V1)传输蓄热器(2)热量来控制干燥室(9)内的一次和二次干燥温度，低温蓄冷器(6)内冷量还用于捕集室(8)的水汽捕集。