一种应用分离式热管和相变材料的药厂设备余热利用系统及方法

本发明涉及一种应用分离式热管和相变材料的药厂设备余热利用系统及方法，属于药厂药品生产能源回收利用领域。

背景技术：

药品生产车间属于药厂生产的一部分，每天的大额药品生产量使生产设备的耗能十分巨大，这些设备在工作时需要消耗大量的热能、电能来保证生产设备的正常运作并且使生产的药品达到洁净度的要求，随之而来的必然是大量热量的流失。然而，药品生产流水线中也存在需求热量的设备，因此，可在药厂生产流水线中添加一套能源回收系统。由于各个设备需要和产生的热能、电能不同，所以考虑通过分离式热管及相变储能材料对这些能源实行转化再利用，通过分离式热管的蒸发段将热能转移到相变储能材料中贮存，再通过分离式热管的冷凝段将相变储能材料中贮存的热能转移到各个需热量设备中，热能的循环利用也使电能的损耗降低，可以解决能源浪费的问题。

近几年，针对洁净厂房能源回收利用问题提出了不少的解决方法。专利cn103267300a介绍了一种半埋式的热管余热回收器，它通过将热管的蒸发段埋入地下来更好的进行换热，方便安装也节约空间，但是这种方式并不适用于洁净厂房，因为药厂对洁净度有很高的要求，在进行换热时，地下的污染情况是不可控的，而且检修起来也得花更多精力来保证洁净度的要求；专利cn202938675u介绍了一种斜插式的热管余热回收器，它涉及了一种以“超导热管”为传导元件的余热回收装置，这种装置主要通过水罐进行换热，与本专利应用的分离式热管比较起来，这种热管虽然布置简单，但是整体的换热效率不及分离式热管，分离式热管中间的相变储能材料能够贮存热量减少流失、保证换热效率的同时也不会对药厂内的温度造成影响；专利cn206160782u介绍了一种l型的热管余热回收器，它通过温差进行驱动，没有额外的能源消耗，但是药厂中的每个生产设备所需的能源是不同的，跟随生产时间的推移，所需要的热能也不同，如果只靠温差的话，很难保证各设备能得到正常工作所需的热能，这会对药厂的生产造成极大影响。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种应用分离式热管和相变材料的药厂设备余热利用系统及方法。本发明的优点在于在生产流水线本体中间安装了一块相变储能材料，生产设备与相变储能材料之间通过分离式热管连接，合理利用空间。在设备开始工作时，产生的热能可以通过分离式热管和相变储能材料回收利用，增加了能源的利用率也减少了电能的损耗。本发明在不影响生产效率的同时，解决了能源浪费问题。

一种应用分离式热管和相变材料的药厂设备余热利用系统，其特征在于：由流水线本体、分离式热管余热回收系统、智能阀门控制系统、电加热系统组成；分离式热管余热回收系统安装在流水线本体的中间，智能阀门控制系统安装在分离式热管余热回收系统上，电加热系统安装在流水线本体内部；其中流水线本体由沸腾干燥机1、炒药机2、生产传送带3、制粒烘箱11、高温蒸汽消毒柜12、洁净水箱13组成；分离式热管余热回收系统由第一分离式热管蒸发段4、第二分离式热管蒸发段5、相变储能材料6、第一分离式热管冷凝段7、第二分离式热管冷凝段8组成；智能阀门控制系统由第一智能控制阀9、第二智能控制阀10组成；电加热系统由蒸汽发生器14、第一加热电阻丝15、第二加热电阻丝16组成；生产传送带3依次连接沸腾干燥机1、炒药机2、制粒烘箱11、高温蒸汽消毒柜12；沸腾干燥机1连接第一分离式热管蒸发段4的一端，第一分离式热管蒸发段4的另一端连接相变储能材料6的入口，相变储能材料6的出口连接第一分离式热管冷凝段7的一端，第一分离式热管冷凝段7的另一端与蒸汽发生器14相连；炒药机2连接第二分离式热管蒸发段5的一端，第二分离式热管蒸发段5的另一端连接相变储能材料6的入口，相变储能材料6的出口连接第二分离式热管冷凝段8的一端，第二分离式热管冷凝段8的另一端与制粒烘箱11相连，相变储能材料6放置在沸腾干燥机1、炒药机2与制粒烘箱11、高温蒸汽消毒柜12之间，洁净水箱13中的蒸汽发生器14的一端与第一分离式热管冷凝段7的一端相连，洁净水箱13安装在高温蒸汽消毒柜12北侧，通过洁净水箱13里的蒸汽发生器14产生高温蒸汽对高温蒸汽消毒柜12里的产品进行消毒；

当整个生产流水线未开始工作时，相变储能材料6呈现固体状态；当开始工作时，生产原料由生产传送带3从沸腾干燥机1传送至炒药机2时，沸腾干燥机1、炒药机2自身产生大量热能，通过沸腾干燥机1连接的第一分离式热管蒸发段4将热量传输至相变储能材料6，炒药机2连接的第二分离式热管蒸发段5将热量从第二分离式热管蒸发段5传输至相变储能材料6；相变储能材料6中的石蜡受热熔化，由固态变为液态；

当生产原料由生产传送带3从炒药机2传送至制粒烘箱11时，制粒烘箱11中的第一加热电阻丝15开始工作，保持制粒烘箱11中的温度在20℃至200℃之间；此时相变储能材料6的出口连接的第二分离式热管冷凝段8的一端打开，同时第二智能控制阀10同步打开，此时相变储能材料6中的石蜡逐渐冷凝，将相变储能材料6中储存的热能传输至另一端连接的制粒烘箱11中，并降低制粒烘箱11中第一加热电阻丝15的电功率，保证制粒烘箱的正常运作并将温度控制在20℃至200℃之间；

当生产原料由生产传送带3从制粒烘箱11传送至高温蒸汽消毒柜12时，高温蒸汽消毒柜12中的第二加热电阻丝16开始工作，使蒸汽发生器14产生120℃的高温蒸汽，此时相变储能材料6的出口连接的第一分离式热管冷凝段7的一端打开，同时第一智能控制阀9同步打开，此时相变储能材料6中的石蜡逐渐冷凝，将相变储能材料6中储存的热能传输至另一端连接的蒸汽发生器14中，降低高温蒸汽消毒柜12中第二加热电阻丝16的电功率，保证洁净水箱13中的蒸汽发生器14产生120℃的高温蒸汽对生产产品进行高温消毒；

第一智能控制阀9、第二智能控制阀10分别安装在第一分离式热管冷凝段7、第二分离式热管冷凝段8上。

相变储能材料6中为石蜡；第一分离式热管蒸发段4、第二分离式热管蒸发段5、第一分离式热管冷凝段7、第二分离式热管冷凝段8内的介质是氟利昂。

根据制粒烘箱11、高温蒸汽消毒柜12内部的电加热情况自动控制第一智能控制阀9、第二智能控制阀10的闭合程度。

根据相变储能材料6中石蜡冷凝向制粒烘箱11、高温蒸汽消毒柜12释放的热量数值，第一加热电阻丝15、第二加热电阻丝16自动调整制粒烘箱11、高温蒸汽消毒柜12电加热工作功率。

附图说明

附图1为本发明的原理图。

附图1中的标号名称：1.沸腾干燥机、2.炒药机、3.生产传送带、4.第一分离式热管蒸发段、5.第二分离式热管蒸发段、6.相变储能材料、7.第一分离式热管冷凝段、8.第二分离式热管冷凝段、9.第一智能控制阀、10.第二智能控制阀、11.制粒烘箱、12.高温蒸汽消毒柜、13.洁净水箱、14.蒸汽发生器、15.第一加热电阻丝、16.第二加热电阻丝。

具体实施方式

如图1所示，主要包括：1.沸腾干燥机、2.炒药机、3.生产传送带、4.第一分离式热管蒸发段、5.第二分离式热管蒸发段、6.相变储能材料、7.第一分离式热管冷凝段、8.第二分离式热管冷凝段、9.第一智能控制阀、10.第二智能控制阀、11.制粒烘箱、12.高温蒸汽消毒柜、13.洁净水箱、14.蒸汽发生器、15.第一加热电阻丝、16.第二加热电阻丝组成。

生产传送带3依次连接沸腾干燥机1、炒药机2、制粒烘箱11、高温蒸汽消毒柜12；沸腾干燥机1连接第一分离式热管蒸发段4的一端，第一分离式热管蒸发段4的另一端连接相变储能材料6的入口，相变储能材料6的出口连接第一分离式热管冷凝段7的一端，第一分离式热管冷凝段7的另一端与蒸汽发生器14相连；炒药机2连接第二分离式热管蒸发段5的一端，第二分离式热管蒸发段5的另一端连接相变储能材料6的入口，相变储能材料6的出口连接第二分离式热管冷凝段8的一端，第二分离式热管冷凝段8的另一端与制粒烘箱11相连，相变储能材料6放置在沸腾干燥机1、炒药机2与制粒烘箱11、高温蒸汽消毒柜12之间，洁净水箱13中的蒸汽发生器14的一端与第一分离式热管冷凝段7的一端相连，洁净水箱13安装在高温蒸汽消毒柜12北侧。

沸腾干燥机1、炒药机2、制粒烘箱11、高温蒸汽消毒柜12、生产传送带3主要负责药品生产；第一加热电阻丝15、第二加热电阻丝16在没有余热可以利用的情况下，保证生产设备保持在20℃-200℃标准的工作温度下工作，也可以根据余热利用的多少自动降低电加热工作功率，达到节能的效果；第一分离式热管蒸发段4、第二分离式热管蒸发段5通过管内的介质氟利昂进行蒸发吸热，将热量从沸腾干燥机1、炒药机2传输到相变储能材料6中；相变储能材料6中的石蜡受热熔化，将热量贮存；第一分离式热管冷凝段7、第二分离式热管冷凝段8再通过管内介质氟利昂冷凝放热将热量传输到制粒烘箱11、高温蒸汽消毒柜12中，达到余热利用的目的；安装在第一分离式热管冷凝段7、第二分离式热管冷凝段8上的第一智能控制阀9、第二智能控制阀10自动控制闭合程度，让热量合理分配至制粒烘箱11、高温蒸汽消毒柜12中；安装在洁净水箱13中的蒸汽发生器14将洁净水转换为120℃的高温洁净水蒸汽，对生产产品进行高温消毒。

当整个生产流水线未开始工作时，相变储能材料6呈现固体状态；当开始工作时，生产原料由生产传送带3从沸腾干燥机1传送至炒药机2时，沸腾干燥机1、炒药机2自身产生大量热能，通过沸腾干燥机1连接的第一分离式热管蒸发段4将热量传输至相变储能材料6，炒药机2连接的第二分离式热管蒸发段5将热量从第二分离式热管蒸发段5传输至相变储能材料6；相变储能材料6中的石蜡受热熔化，由固态变为液态；

当生产原料由生产传送带3从炒药机2传送至制粒烘箱11时，制粒烘箱11中的第一加热电阻丝15开始工作，保持制粒烘箱11中的温度在20℃至200℃之间；此时相变储能材料6的出口连接的第二分离式热管冷凝段8的一端打开，同时第二智能控制阀10同步打开，此时相变储能材料6中的石蜡逐渐冷凝，将相变储能材料6中储存的热能传输至另一端连接的制粒烘箱11中，并降低制粒烘箱11中第一加热电阻丝15的电功率，保证制粒烘箱的正常运作并将温度控制在20℃至200℃之间；

当生产原料由生产传送带3从制粒烘箱11传送至高温蒸汽消毒柜12时，高温蒸汽消毒柜12中的第二加热电阻丝16开始工作，使蒸汽发生器14产生120℃的高温蒸汽，此时相变储能材料6的出口连接的第一分离式热管冷凝段7的一端打开，同时第一智能控制阀9同步打开，此时相变储能材料6中的石蜡逐渐冷凝，将相变储能材料6中储存的热能传输至另一端连接的蒸汽发生器14中，降低高温蒸汽消毒柜12中第二加热电阻丝16的电功率，保证洁净水箱13中的蒸汽发生器14产生120℃的高温蒸汽对生产产品进行高温消毒。

本发明适用于药厂药品生产能源回收利用领域，将相变储能材料、分离式热管布置在生产设备和生产流水线之间，合理利用厂房空间；通过分离式热管的蒸发段将热能转移到相变储能材料中贮存，再通过分离式热管的冷凝段将相变储能材料中贮存的热能转移到各个设备中，热能的循环利用也使整个制药流水线的电能损耗降低。本发明提出的能源循环利用系统为洁净厂房高效能源利用目标的实现提供了新的思路，在保证药品生产效率的同时，也节约了能源。