[发明专利]一种采用氨制冷系统的直接蒸发式过冷水冰浆制造装置

说明书

技术领域

本发明属于过冷水冰浆制造装置技术领域，具体涉及一种采用氨制冷系统的直接蒸发式过冷水冰浆制造装置。

背景技术

在许多工业领域中，如乳品、疫苗、冷鲜食品等的生产加工，需要维持在4℃的温度环境。作为冷源，则往往要求至少低至2℃以下。出于安全卫生等原因，冷源侧的传热介质一般要求使用清水，即使设备产生不可预知的泄漏也不至于在货物中造成有毒有害污染。因为低于0℃水会发生冻结，因此要求把作为冷源的低温清水的温度控制在0-2℃。普通制冷系统一般只能制取4℃或至多不低于3℃的清水冷冻水，如果温度再往下调，则存在蒸发器局部冻结从而损坏换热器的风险，因此很难满足上述工艺冷源的温度要求。

目前比较传统的解决方案是采用外融冰静态冰蓄冷系统。在制冷主机空闲的时候开启制冰，把蓄冰槽内的水冻结成冰块，在需要供冷时，则从槽内取出低温冰水供向使用侧，放冷之后的温水则又回到蓄冰槽。但是，这种外融冰冰蓄冷供冷方案的缺点也是非常明显的。首先，通过冰盘管制取的冰块是实心冰块，融冰放冷时其融化速度十分缓慢，因而随着蓄冰槽放冷运行的进行，出水温度很快就会超过预期的2℃，从而影响供冷品质；其次，这种传统的换热盘管制冰方法所匹配的制冷主机的能效比衰减严重，系统运行能耗非常高。

随着技术的发展，过冷水式动态冰浆制取技术逐渐成熟，并已经开始逐步应用于上述工业领域中作为一种更先进的0-2℃冷源解决方案。该技术采用一种先制取过冷水（低于0℃的水），然后再把过冷水异地转变为冰浆的先进节能制冰工艺。该工艺无论在传热系数、运行能耗、或是制冰速度等方面都明显优于传统的静态盘管制冰技术。同时，储存在蓄冰槽内的冰浆由于是由细小颗粒组成的多孔介质状冰，在放冷过程中其与温水之间的混和融冰放冷速度大幅提高，回槽温水的温度可以被迅速降低到接近0℃的温度，因而冰槽可以长时间稳定提供0-2℃的低温清水，确保工艺冷源的品质不下降。

目前，应用于实际工程中的过冷水动态冰浆系统一般都采用氟利昂制冷主机作为冷源，制冷主机与过冷水换热器之间采用乙二醇水溶液作为中间换热介质进行间接换热制取过冷水。这种技术方式的优点是可以直接利用各大厂商生产的标准型号制冷主机匹配制冰，而不需要对其进行任何设备或系统改造。但其缺点是所增加的乙二醇水溶液中间换热循环不但使得制冷主机的蒸发温度仍旧偏低，大约为-5℃（从而制冷主机在制冰运行时的能效比也较低），而且还增加了乙二醇循环水泵（从而增加水泵能耗）。因此，上述过冷水动态冰浆制取技术虽然已经克服了传统制冰技术在前述0-2℃清水冷源解决方案中所存在的许多关键难题，但仍存在较大的技术提升空间，尤其是能效方面。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的问题，提供一种结构简单、能效高，速度快的采用氨制冷系统的直接蒸发式过冷水冰浆制造装置。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明提供一种采用氨制冷系统的直接蒸发式过冷水冰浆制造装置，包括通过过冷水板式换热器连接的制冷循环装置和冰水循环装置，所述制冷循环装置包括依次相连的氨制冷压缩机、冷凝器、储液器、节流阀和氨液分离器，所述氨液分离器设有氨液入口，氨气出口，氨气入口和氨液出口，氨液入口与节流阀相连，氨气出口与氨制冷压缩机相连；所述冰水循环装置包括依次相连的冰晶过滤器、制冰泵、蓄冰槽和超声波促晶器；所述过冷水板式换热器设有冷侧入口，冷侧出口，热侧入口和热侧出口；过冷水板式换热器的冷侧入口与氨液出口相连，冷侧出口与氨气入口相连，热侧入口与冰晶过滤器相连，热侧出口与超声波促晶器相连。

作为优选，所述过冷水板式换热器热侧出口和超声波促晶器之间设有能防止下游管路中的冰晶诱导上游过冷水板式换热器中的过冷水结冰的冰晶防传播器。

进一步优选，所述冰晶防传播器是一个由外管嵌套内管而成的套管式换热器，内管与冰水循环装置管路连通，内外管之间形成的夹套层设有与冷却水循环连通的冰晶防传播器冷却水进出口接管。

作为优选，所述制冰泵和蓄冰槽通过第一管路和第四管路相连。

作为优选，所述过冷水冰浆制造装置还设有预热板换，预热板换的冷侧通过第二管路和第三管路与制冰泵相连，预热板换的热侧设有与冷却水循环相连的预热板换冷却水进出口接管。

进一步优选，所述第二管路上设有比例调节阀。

作为优选，所述氨液分离器置于过冷水板式换热器的上端，冷侧入口和热侧入口设置在过冷水板式换热器的下端，冷侧出口和热侧出口设置在过冷水板式换热器的上端。