一种蓄热式蒸汽供应系统及具有该系统的酒厂的制作方法

1.本技术涉及蒸汽供热领域，尤其是涉及一种蓄热式蒸汽供应系统及具有该系统的酒厂。


背景技术：

2.近年来，随着环保要求的不断提高以及“双碳”战略的实施，传统的燃煤供热、燃气供热等需要消耗不可再生能源的供热方法持续减少，大量的供热或用热企业如酒厂等正在寻求各种可行的清洁能源供热技术。
3.相关技术中记载的一种酒厂系统，参照图1，包括盛装有酒醅的酒甑51以及用于对从酒甑51中蒸发出的酒蒸气和水蒸气混合物进行冷凝的冷却器52，冷却器52外接有原水作为冷却水，并接通有用于收集升温后水源的集水池53；为了将酒醅中的白酒成分物蒸馏分离出来，酒厂系统往往配备有用于向酒甑51供给蒸汽的蒸汽系统，蒸汽系统包括燃气或燃煤供热的蒸汽锅炉以及用于连通酒甑51与蒸汽锅炉的蒸汽输送管网，这样显然不利于满足环保要求且生产成本较高。
4.电供热技术如电蒸汽锅炉蒸汽供热等虽然作为可替代的供热技术，但技术本身用电成本太高，从成本方面考虑对于部分企业也难以作为最优选择，因此找寻一种在环保减排的前提下，尽可能降低蒸汽供应能耗以降低成本的供热技术，成为供热领域当下亟需解决的技术难题。


技术实现要素：

5.为了在环保减排的前提下，降低蒸汽供应的能耗以降低蒸汽供应的成本，本技术提供一种蓄热式蒸汽供应系统及具有该系统的酒厂。
6.本技术提供的一种蓄热式蒸汽供应系统采用如下的技术方案：
7.一种蓄热式蒸汽供应系统，包括水源热泵机组、增压水泵，以及用于蓄热并输出蒸汽的蒸汽蓄热模块，水源热泵机组中第一冷凝器的输出端与增压水泵连通；蒸汽蓄热模块包括闪蒸罐，增压水泵与闪蒸罐的输入端连通。
8.通过采用上述技术方案，增压水泵的设置提高了闪蒸罐输入端及内部的水压，进而使得闪蒸罐内部的水温可以提升，最高可达到对应水压下的水的饱和温度，即提供了提高蓄热温差或蓄热能力的潜力；此外增压水泵的设置还可为蒸汽用户提供足够的蒸汽压力；在谷电期间使用价格较低的谷电进行蒸汽蓄热，并在高电价时段将蒸汽蓄热输送至蒸汽用户，一定程度上有效减少了用电成本；此外，由于水源热泵机组相比于电蒸汽锅炉等直接加热产汽的方式，制热量与耗电量的比值更大，进而在环保减排的前提下，降低蒸汽供应的能耗以进一步降低蒸汽供应的成本。
9.可选的，闪蒸罐内部或外部安装有用于提高闪蒸罐内部水温的电加热器。
10.通过采用上述技术方案，进一步使得闪蒸罐内部的水温升高，直至达到闪蒸罐内水压所对应的蒸汽饱和温度，提高了闪蒸罐的蓄热温差进而实现闪蒸罐更高的蓄热量。
11.可选的，水源热泵机组中第一蒸发器的输出端连接有用于净化处理水资源并为水资源提供水压的自来水处理装置。
12.通过采用上述技术方案，水源热泵机组中第一蒸发器的输出端输出的水源通过自来水处理装置处理后被回收利用；水源热泵机组中第一蒸发器的输出端输出的水温较低，可将这部分水泵送至需要较低温度水的用户如酒厂，进而实现水资源的低温回收利用，避免用户在获取低温水过程中的能量消耗。
13.本技术提供的一种酒厂采用如下的技术方案：
14.一种酒厂，包括酒甑、冷却器，以及上述蓄热式蒸汽供应系统，水源热泵机组中第一蒸发器的输出端与冷却器的输入端连通，闪蒸罐的输出端与酒甑的输入端连通。
15.通过采用上述技术方案，闪蒸罐输出的蒸汽供酒甑蒸发白酒成分物使用，在此过程中水源热泵机组中第一蒸发器输出的冷却后的水供冷却器使用，进而不需要专门设置相应的冷却水制冷设备，或减少其它为冷却器供应所需的冷却水的水量，此外实现对第一蒸发器输出水源的合理利用，减少了冷却器对水资源水量的消耗，实现了资源的综合利用。
16.可选的，酒厂还包括与冷却器输入端连通的混水水罐，以及用于将原水泵入混水水罐内的补水调节模块，水源热泵机组中第一蒸发器的输出端与混水水罐内部连通；混水水罐上设置有混水压力传感器，混水压力传感器电连接有混水控制模块，控制模块电连接有设置在混水水罐与补水调节模块之间的补水调节阀。
17.通过采用上述技术方案，将第一蒸发器输出的冷却后的水源与通过补水调节模块输入的原水混合收集，一般来说第一蒸发器输出的冷却后的水源温度小于冷却器所需冷却水的温度，而补水水源的温度常常高于冷却器所需冷却水的温度，通过将二者混合起来，使得混水水罐中欲通入冷却器内部的冷却水温度满足冷却器的使用需求，即不至于造成供给冷却器的冷却水温度过高；此外，还能够起到向冷却器供应冷却水温度稳定的作用。
18.可选的，酒厂还包括用于提供冷风的表冷式空调机组，表冷式空调机组包括输入端与混水水罐内部连通的表冷器，以及用于将空气从表冷器的一侧输送至另一侧以通过表冷器的第一风机，表冷器对通过的空气进行冷却降温。
19.通过采用上述技术方案，利用混水水罐中冷却后的水源通过表冷器以及第一风机对需要冷风的设备如摊凉设备提供冷风；当然也可直接对车间进行制冷，以使酒厂在气温较高的夏季也能够连续生产，进而提高了酒厂的产能。
20.可选的，表冷器的输出端连通有用于提供冷风的制冷机组，制冷机组中第二冷凝器的输入端与表冷器的输出端连通。
21.通过采用上述技术方案，从表冷器流出的水在流经第二冷凝器时，吸收制冷机组中第二冷凝器中的热量，进而可利用制冷机组向车间进一步提供冷量。
22.可选的，制冷机组中第二冷凝器的输出端连通水源热泵机组中第一蒸发器的输入端和/或水源热泵机组中第一冷凝器的输入端。
23.通过采用上述技术方案，水源在经过表冷式空调机组以及制冷机组后，水温已经大幅度升高，升温后的水源流至水源热泵机组内部，这部分水源中的热量即从车间内部吸收的空气中的热量被第一冷凝器中待升温的水源吸收，这样能够对车间空气中的热量转移至闪蒸罐内部进行蓄热或直接供酒甑的白酒成分物蒸馏分离使用，实现了对热量的回收利用，进一步节省了蒸汽蓄热过程中的加热能耗。
24.可选的，冷却器的输出端连通水源热泵机组中第一蒸发器的输入端和/或水源热泵机组中第一冷凝器的输入端。
25.通过采用上述技术方案，被冷却器使用升温后的水源流回至水源热泵机组中，这部分水源中的热量即从酒甑输出的酒蒸汽和水蒸气混合物中的热量，经过水源热泵机组输送至闪蒸罐内部进行蓄热或供酒甑的白酒成分物蒸馏分离重新使用，即实现了对热量的回收利用，进一步节省了蒸汽蓄热过程中的加热能耗。
26.可选的，闪蒸罐的输出端设置有电过热器以及过热温度传感器，过热温度传感器电连接有过热控制模块，过热控制模块与电过热器电连接。
27.通过采用上述技术方案，将闪蒸罐输出的饱和蒸汽加热为过热蒸汽，以供酒厂等对过热度有需求的用户使用。
28.综上所述，本技术具有以下技术效果：
29.1.通过设置了水源热泵机组、增压水泵以及闪蒸罐，在谷电期间使用价格较低的谷电进行蒸汽蓄热，并在高电价时段将蒸汽蓄热输送至蒸汽用户，一定程度上有效减少了用电成本；此外，由于水源热泵机组相比于电蒸汽锅炉等直接加热产汽的方式，制热量与耗电量的比值更大，进而在环保减排的前提下，降低蒸汽供应的能耗以进一步降低蒸汽供应的成本；
30.2.通过设置了电加热器，进一步使得闪蒸罐内部的水温升高，直至达到闪蒸罐内水压所对应的蒸汽饱和温度，提高了闪蒸罐的蓄热温差进而实现闪蒸罐更高的蓄热量；
31.3.通过设置与水源热泵机组连通的表冷式空调机组以及制冷机组，使冷却器的输出端与水源热泵机组连通，进而实现对车间空气中的热量、酒甑输出的酒蒸汽和水蒸气混合物中的热量的回收利用，进一步节省了蒸汽蓄热过程中的加热能耗，还实现了车间的空气温度控制（即空调）功能，使车间可以实现全年连续性生产。
附图说明
32.图1是相关技术中记载的酒厂系统的结构示意图；
33.图2是本技术实施例中的蓄热式蒸汽供应系统的整体示意图；
34.图3是本技术实施例中的具有蓄热式蒸汽供应系统的酒厂的整体示意图；
35.图4是本技术实施例中的表冷式空调机组的结构示意图，图中的空心直线箭头为空气的流向；
36.图5是本技术实施例中的制冷机组的结构示意图，图中的空心直线箭头为空气的流向。
37.图中，1、水源热泵机组；11、第一冷凝器；12、第一蒸发器；13、第一压缩机；2、增压水泵；3、蒸汽蓄热模块；31、闪蒸罐；32、电加热器；33、电过热器；34、过热温度传感器；4、自来水处理装置；5、车间设备组；51、酒甑；52、冷却器；53、集水池；6、冷水混合定压装置；61、混水水罐；62、混水压力传感器；63、混水控制模块；64、补水调节模块；641、补水调节阀；642、补水泵；643、水处理模块；7、表冷式空调机组；71、表冷器；72、第一风机；73、送风管路；8、制冷机组；81、第二冷凝器；82、第二蒸发器；83、第二压缩机；84、第二风机；9、水热源供给模块；91、热源水泵；92、地热井；93、热侧水量调节阀；94、冷侧水量调节阀。
具体实施方式
38.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“输入端”、“输出端、“冷”和“热”等均为基于附图所示的相对关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的工艺或模块必须具有特定的方位、状态和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.以下结合附图对本技术作进一步详细说明。
40.参照图2，本技术提供了一种蓄热式蒸汽供应系统，包括依次设置的水源热泵机组1、增压水泵2以及蒸汽蓄热模块3，经过水源热泵机组1升温后输出的水源在增压水泵2的作用下被泵入蒸汽蓄热模块3，并在蒸汽蓄热模块3内部进行蓄热或被蒸汽蓄热模块3以蒸汽的形式输送至蒸汽用户如酒厂。
41.水源热泵机组1包括第一蒸发器12、第一冷凝器11以及对流通在第一蒸发器12与第一冷凝器11之间的水媒进行增压的第一压缩机13，水源热泵机组1作为本领域较为成熟的技术，其实施原理这里不再赘述；第一冷凝器11的输入端以及第一蒸发器12的输入端均连通有为水源热泵机组1提供水热源的水源供给模块，水热源可直接采用地热井92，第一蒸发器12的输入端设置有冷侧水量调节阀94，且第一冷凝器11的输入端设置有热侧水量调节阀93，冷侧水量调节阀94的输入端与热侧水量调节阀93的输入端共设有同一热源水泵91，热源水泵91用于将地热井92中的水源分配至第一蒸发器12与第一冷凝器11；第一冷凝器11的输出端与增压水泵2的输入端连通。
42.这样，地热井92中输出的水源流入水源热泵机组1后，进入到第一蒸发器12内部的水源热量被吸收，且这部分热量向进入到第一冷凝器11内部的水源输送，第一冷凝器11输出的水源温度升高，升温后的水源被增压水泵2增压并向蒸汽蓄热模块3输送；蒸汽蓄热模块3包括输入端与增压水泵2的输出端连通的闪蒸罐31，闪蒸罐31的输出端接向蒸汽用户如酒厂。
43.众所周知，蓄热装置的蓄热能力与装置内水温即蓄热温度和输出蒸汽温度之间的差值即蓄热温差呈正相关；对于闪蒸罐31本身，其罐内水温约等于输出蒸汽的温度，导致闪蒸罐31本身不具备蓄热温差进而无法作为蓄热装置使用；但通过设置增压水泵2以升高闪蒸罐31内部水压，以实现闪蒸罐31内部水温的升高，在蒸汽用户用汽温度一定的情况下，使得闪蒸罐31内部的水温与输出的蒸汽温度存在差值即蓄热温差，进而提高了闪蒸罐31的蓄热能力。
44.在谷电期间使用价格较低的谷电进行蒸汽蓄热，并在高电价时段将蒸汽蓄热输送至蒸汽用户，一定程度上有效减少了用电成本；另由于水源热泵机组1相比于电蒸汽锅炉等直接加热产汽的方式，制热量与耗电量的比值更大，进而在环保减排的前提下，降低蒸汽供应的能耗以进一步降低蒸汽供应的成本。
45.此外，原则上蓄热温差越高蓄热量也就越高，但势必会对闪蒸罐31提出更高的性能要求，出于对闪蒸罐31生产或购入成本的考虑，蓄热温度应控制在200℃以下；以蒸汽用户实际所需0.3mpa(表压，下同)、133℃的蒸汽为例，若闪蒸罐31距离蒸汽用户较远，如二者之间的距离在数百米到数十千米，蒸汽压力和温度的损失使得闪蒸罐31的输出蒸汽压力一般在0.6-2.0mpa之间，而最低的蒸汽压力0.6mpa所对应的温度都在165℃，这样即使将闪蒸罐31的蓄热温度设置在最高值即200℃，蓄热温差也只有35℃，闪蒸罐31的蓄热能力较低；虽然实现了一定的谷电期间蓄热功能，但倘若期望满足实际的蒸汽用户使用需求，势必增
加了蒸汽制造的成本；因此，在本实施例中闪蒸罐31靠近蒸汽用户如酒厂设置，闪蒸罐31与蒸汽用户之间的距离为数十到数百米。
46.若蒸汽用户所需的蒸汽温度较高，势必会导致水源在闪蒸罐31中闪蒸为蒸汽后，即使有增压水泵2的设置，但蒸汽的温度仍接近于闪蒸罐31内部的水温，闪蒸罐31的蓄热能力在此情况下仍然不足；为此，参照图2，闪蒸罐31内部安装有进一步升高罐内水温的电加热器32，以使罐内水温达到罐内水压所对应的蒸汽饱和温度，进一步提高了闪蒸罐31的蓄热温差即对应的蓄热能力；当然也可采用安装在闪蒸罐31外部的电加热器32，电加热器32能够从闪蒸罐31外部将热量输送至闪蒸罐31内部。
47.为了实现对第一蒸发器12输出的冷却后水源的回收利用，参照图2，第一蒸发器12的输出端连接有自来水处理装置4，自来水处理装置4对第一蒸发器12输出的水源进行净化消毒处理后输送至自来水用户如酒厂等；以酒厂为例，其自来水的需求量一般来讲与蒸汽使用量基本匹配，这就实现了水资源的充分利用并使整个项目的经济效益得以提升。
48.本技术还提供了一种酒厂，参照图2和图3，包括上述蓄热式蒸汽供应系统以及用于操作白酒生产工序的车间设备组5，车间设备组5包括盛装有酒醅的酒甑51、用于对从酒甑51中蒸发出的酒蒸气和水蒸气混合物进行冷凝的冷却器52，以及用于收集经过冷却器52升温后水源的集水池53；闪蒸罐31的输出端与酒甑51的输入端连通，第一蒸发器12的输出端与冷却器52的输入端连通。
49.为了使得闪蒸罐31输出的蒸汽温度达到可供酒甑51使用的105-120℃，参照图2和图3，闪蒸罐31的输出端设置有用于对提高输出蒸汽过热度的电过热器33以及用于测量管道内蒸汽温度的过热温度传感器34，过热温度传感器34电连接有过热控制模块（图中未示出），过热控制模块与电过热器33电连接；过热温度传感器34对输出蒸汽的温度进行实时监测，并反馈给过热控制模块，过热控制模块控制电过热器33的开关以使输出蒸汽的温度维持在可供酒甑51使用的温度范围内。
50.利用蓄热式蒸汽供应系统，为酒厂在蒸汽供应方面提供蓄热式蒸汽供应系统自身具有的优势，这里不再赘述；此外，地热井92输出的水源温度可达90℃，第一蒸发器12输出的冷却后的水源温度为0-20℃，相较于冷却器52所需的25℃的冷却水，第一蒸发器12输出的冷却后水源完全可以满足冷却器52的使用需求；这样，不需要为冷却器52设立专门的冷却水制冷设备，一定程度上省去了酒厂在这一部分的成本投入，与此同时实现了对第一蒸发器12输出水源的合理利用，减少了为冷却器52专门供应的水资源，实现了水资源的综合利用。
51.参照图2和图3，但若直接将第一蒸发器12的输出端接入冷却器52，难以保证进入到冷却器52内部水源的恒压性、恒压性和连续性，为此，冷却器52与第一蒸发器12之间设置有用于对第一蒸发器12输出水源进行统一收集后输出的冷水混合定压装置6；冷水混合定压装置6包括与第一蒸发器12输出端直接连通的混水水罐61，以及用于向混水水罐61内部补充新增原水的补水调节模块64；补水调节模块64包括用于将外接河流、湖泊等的原水泵入至混水水罐61内的补水泵642，补水泵642的输入端设置有用于对原水进行净化处理的水处理模块643，补水泵642的输出端设置有通过改变自身开度以实现补水量调节的补水调节阀641，混水水罐61上设置有用于实时监测罐内水压的混水压力传感器62，混水压力传感器62电连接有混水控制模块63，混水控制模块63与补水调节阀641电连接。
52.蒸汽或水源在管道内部输送的过程中以及在白酒生产的一些工序中存在损失，补水调节模块64实现对这部分缺失水源的补给，此外能够实现对混水水罐61水压补给的作用，混水压力传感器62将罐内水压值反馈至混水控制模块63，混水控制模块63进而实时控制补水调节阀641的开度以改变对混水水罐61内部水源的补给量，使得罐内水压维持在一个范围值内，进而使得向冷却器52中输送的水源的连续性和恒压性；此外，第一蒸发器12输出的冷却后的水源温度为0-20℃，而原水温度一般高于冷却器52所需冷却水的温度即25℃，通过将二者在混水水罐61内部进行混合，实现对原水的降温处理并将罐内水温精准地控制在较高精度范围内，如25
±
1℃，这样不需要为这部分原水配备专门的冷却水制冷设备，进一步降低了酒厂设备投入成本。
53.参照图3和图4，混水水罐61内的水源还可作为冷却空气过程中的水媒使用，即酒厂还包括利用混水水罐61内的水源、以实现对需要冷风的设备供冷的表冷式空调机组7，表冷式空调机组7包括输入端与混水水罐61内部连通的表冷器71、设置在表冷器71一侧并将空气从表冷器71的一侧吹送至需要冷风的设备如摊凉设备上的第一风机72，以及用于将冷却后空气输送至摊凉设备内的送风管路73，表冷式空调机组7作为本领域较为成熟的技术，其实施原理这里不再赘述。
54.参照图3和图5，在炎热的夏季，当大气温度较高例如在30-37℃时，很多地方的白酒车间不得不停止生产，为了实现酒厂生产的连续性以提高酒厂的产能，表冷器71的输出端设置有利用混水水罐61中的水源实现对车间供冷的制冷机组8，制冷机组8包括第二冷凝器81、第二压缩机83、第二蒸发器82，以及用于将空气从第二蒸发器82的一侧吹送至车间内部的第二风机84，第二冷凝器81的输入端与表冷器71的输出端连通；从表冷器71流出的水源在流经第二冷凝器81时，吸收制冷机组8内部流通的冷媒或制冷剂热量，即间接地吸收了车间内部空气中的热量，车间内部进而实现有效的降温；制冷机组8作为本领域较为成熟的技术，其实施原理这里不再赘述。
55.依次流经表冷式空调机组7和制冷机组8后的水源已吸收了大量的热量，包含表冷器71周围大气的热量以及车间内部空气的热量，为了实现对这部分热量的回收利用，参照图3、图4和图5，第二冷凝器81的输出端与热源水泵91的输入端连通，从第二冷凝器81输出的水源流至水源热泵机组1中并为蒸汽蓄热所使用，这样能够将车间空气中的热量转移至闪蒸罐31内部进行蓄热，或直接供酒甑51的白酒成分物蒸馏分离使用，进而实现了对热量的回收利用，进一步节省了蒸汽蓄热过程中的加热能耗。
56.类似地，酒蒸汽与水蒸气混合物在冷却器52中水源的作用下降温，这部分水源吸收热量后升温至70-90℃并被输送至集水池53中，为了实现对集水池53中水源热量即进入到酒甑51中部分水蒸气热量的回收利用，参照图3，集水池53与热源水泵91的输入端连通，集水池53中升温后的水源被分流并被泵入至第一蒸发器12以及第一冷凝器11内部，经过水源热泵机组1进一步升温后输送至闪蒸罐31内部进行蓄热或供酒甑51的白酒成分物蒸馏分离重新使用，进一步节省了蒸汽蓄热过程中的加热能耗。
57.综上所述，本技术的使用过程为：蓄热式蒸汽供应系统使得酒厂的蒸汽供应过程在环保减排的前提下，尽可能地降低蒸汽供应的能耗以进一步降低蒸汽供应的成本；第一蒸发器12输出的水源在冷却器52处得到使用，实现了对水资源的回收利用，提高了整个系统的综合性、经济性；表冷式空调机组7以及制冷机组8同样对第一蒸发器12输出的水源进
行有效利用，以实现对车间的有效制冷降温，实现酒厂生产的连续性以提高酒厂的产能；冷却器52输出的水源、表冷式空调机组7以及制冷机组8输出的水源流回至水源热泵机组1，实现对车间空气中的热量、酒甑51输出的酒蒸汽和水蒸气混合物中的热量的回收利用，进一步节省了蒸汽蓄热过程中的加热能耗。
58.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。