一种染缸温度调节方法、换热系统及装置

技术领域

本发明涉及印染技术领域，特别是涉及一种染缸温度调节方法、换热系统及装置。

背景技术

常规染缸的工艺过程就是升温过程和降温过程的组合。现有技术中的染缸加热装置均采用蒸汽或导热油和电加热，通过燃料预先加热导热介质作为热载体(导热油或蒸汽)，再通过热载体释放能量加热染缸中的循环水，以达到加热染缸内物料的目的，属于二次能源加热。同时降温过程中吸收热量后的降温水还具有大量的热量。

为实现能源节约，已有一些企业着手研究将降温过程中冷却水的热能回收再利用。但如何将回收的冷却水在降温和升温过程中循环利用，仍是一个需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种染缸温度调节方法、换热系统及装置，以解决上述现有技术存在的问题，使回收能源的利用更加适用于染缸工艺，能够在整个染缸工艺的降温和升温过程中进行循环利用，节省能源。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于染缸温度调节的换热系统，包括水箱和热交换器，所述热交换器上设置有换热介质进口和换热介质出口，所述水箱和所述换热介质进口之间设置有主出水管路，所述水箱和所述换热介质出口之间设置有主回水管路，所述主出水管路上设置有循环泵；

当需要对热交换器中的染缸水进行热交换，使所述染缸水升温时，所述水箱中的高温水流入到所述热交换器中与所述染缸水进行热交换，热交换形成低温水回流到所述水箱中；当需要使所述染缸水降温时，所述水箱中的低温水流入到热交换器中与所述染缸水进行热交换，热交换形成高温水回流到所述水箱中。

优选地，所述水箱包括并联设置的高温水箱、中温水箱和低温水箱，所述高温水箱、所述中温水箱、所述低温水箱与所述主出水管路之间分别设置有第一出水阀、第二出水阀、第三出水阀；所述高温水箱、所述中温水箱、所述低温水箱与所述主回水管路之间分别设置有第一回水阀、第二回水阀、第三回水阀；

当需要对热交换器中的染缸水进行热交换，使所述染缸水升温时，首先使中温水箱中的中温水流入所述热交换器中与所述染缸水进行热交换，热交换后的所述中温水回收到所述低温水箱中；然后再使高温水箱中的高温水流入所述热交换器中与所述染缸水进行热交换，热交换后的所述高温水回收到所述中温水箱中；

当需要使所述染缸水降温时，首先使中温水箱中的中温水流入所述热交换器中与所述染缸水进行热交换，热交换后的所述中温水回收到所述高温水箱中；然后再使低温水箱中的低温水流入所述热交换器中与所述染缸水进行热交换，热交换后的所述低温水回收到所述中温水箱中。

优选地，还设置有不同温度梯度的水箱与所述高温水箱、中温水箱、低温水箱并联。

本发明还提供一种染缸温度调节装置，包括用于染缸温度调节的换热系统和补充换热系统，所述补充换热系统包括加热装置以及冷却装置，所述热交换器还包括染缸水出口，染缸具有进水口，所述加热装置设置在所述染缸水出口和所述进水口之间，所述冷却装置为设置在所述换热介质进口处用于通入外接冷水的旁通支路。

优选地，还包括染缸控制装置，所述换热介质进口端的主出水管路上还设置有换热阀门，所述换热阀门与所述染缸控制装置电联接，所述染缸控制装置通过控制换热阀门的开闭，调节染缸水的升温、降温速度；

所述加热装置与所述染缸控制装置电联接，所述染缸控制装置通过控制所述加热装置的开关通断或功率高低来调节染缸水的升温速度；

所述旁通支路上设置有冷却阀门，所述冷却阀门与所述染缸控制装置电联接，所述染缸控制装置通过控制冷却阀门的开闭，调节染缸水降温速度。

优选地，所述加热装置为燃气加热器。

本发明还提供一种染缸温度调节方法，包括以下步骤，

升温过程为：

1)使中温水箱中的中温水流入热交换器中与染缸水进行热交换，热交换后的所述中温水回收到低温水箱中；

2)使高温水箱中的高温水流入所述热交换器中与所述染缸水进行热交换，热交换后的所述高温水回收到所述中温水箱中；

3)最后通过加热装置对染缸水进行加热，直至升温过程结束；

降温过程为：

1)使中温水箱中的中温水流入所述热交换器中与所述染缸水进行热交换，热交换后的所述中温水回收到所述高温水箱中；

2)使所述低温水箱中的低温水流入所述热交换器中与所述染缸水进行热交换，热交换后的所述低温水回收到所述中温水箱中；

3)最后再向热交换器中直接通入外接冷水与染缸水进行热交换，换热后的冷水回收到所述低温水箱中，直至降温过程结束。

优选地，预设每个步骤中的升温目标温度阈值或降温目标温度阈值，升温过程中，当温度检测装置检测到染缸水达到升温目标温度阈值时，进行下一步骤，并控制下一步骤中相应水箱的出水阀和低一级温度梯度水箱的回水阀打开；降温过程中，当温度检测装置检测到染缸水达到降温目标温度阈值时，进行下一步骤，并控制下一步骤中相应水箱的出水阀和高一级温度梯度水箱的回水阀打开。

优选地，升温过程中步骤1)和步骤2)中的升温目标温度阈值分别为50℃、70℃；降温过程中步骤1)和步骤2)中的降温目标温度阈值分别为100℃、70℃；65℃≤中温水＜80℃，80℃≤高温水≤95℃。

优选地，在升温过程的步骤1)、步骤2)和降温过程的步骤1)、步骤2)中，当未达到相应目标温度阈值但相应水箱中的液位低于预设值时，进行下一步骤。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、通过设置水箱与热交换器相连，使升温和降温过程中进行热交换后的水均能够回收再利用，使回收能源的利用更加适用于染缸工艺，冷却水能够在整个染缸工艺的降温和升温过程中进行循环利用，节省能源。

2、通过将水箱设置成并联的高温水箱、中温水箱和低温水箱，使回收水能够按温度等级分阶段对热交换器中的染缸水进行换热，并在升温过程中，将换热后的水回收到低一温度梯度的水箱中，在降温过程中，将换热后的水回收到高一温度梯度的水箱中，分阶段对热交换器中的染缸水进行换热，使回收水的能量利用率更高，同时还能够保证回收能源的利用更加适用于染缸工艺，保证整个工艺过程中缓慢的进行升温、降温，从而保证升温、降温速度符合工艺要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为染缸温度调节装置结构示意图；

其中，1、水箱；1.1、高温水箱；1.2、中温水箱；1.3、低温水箱；2、热交换器；2.1、换热介质进口；2.2、换热介质出口；2.3、染缸水进口；2.4、染缸水出口；3、主出水管路；4、主回水管路；5、循环泵；6.1、第一出水阀；6.2、第二出水阀；6.3、第三出水阀；7.1、第一回水阀；7.2、第二回水阀；7.3、第三回水阀；8、加热装置；9、染缸；9.1、进水口；9.2、出水口；10、换热阀门；11、冷却阀门；12、测温装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种染缸温度调节方法、换热系统及装置，以解决现有技术存在的问题，使回收能源的利用更加适用于染缸工艺，能够在整个染缸工艺的降温和升温过程中进行循环利用，节省能源。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1。

实施例一

本实施例提供一种用于染缸温度调节的换热系统，包括水箱1和热交换器2，热交换器2上设置有换热介质进口2.1和换热介质出口2.2，水箱1和换热介质进口2.1之间设置有主出水管路3，水箱1和换热介质出口2.2之间设置有主回水管路4，主出水管路3上设置有循环泵5，水箱1的数量设置为一个；

当需要对热交换器2中的染缸水进行热交换，使染缸水升温时，循环泵5启动，水箱1中的高温水流入热交换器2中与染缸水进行热交换，热交换后形成低温水经主回水管路4回流入水箱1中进行自循环，直至水箱1中的水温接近染缸水的水温；

当需要使染缸水降温时，循环泵5启动，水箱1中经过上述换热回流形成的低温水流入热交换器2中与染缸水进行热交换，热交换后的低温水经主回水管路4回流到水箱1中进行自循环，直至水箱1中的水温接近染缸水的水温。

实施例二

本实施例提供一种用于染缸温度调节的换热系统，包括水箱1和热交换器2，热交换器2上设置有换热介质进口2.1和换热介质出口2.2，水箱1和换热介质进口2.1之间设置有主出水管路3，水箱1和换热介质出口2.2之间设置有主回水管路4，主出水管路3上设置有循环泵5，水箱1包括一个高温水箱1.1和一个低温水箱1.3；

当需要对热交换器2中的染缸水进行热交换，使染缸水升温时，循环泵5启动，高温水箱1.1中的高温水流入热交换器2中与染缸水进行热交换，热交换后形成低温水经主回水管路4回流入低温水箱1.3中，高温水箱1.1中的水排空后，若此时低温水箱1.3中的水温高于染缸水的水温，使低温水箱1.3中的水流入到热交换器2进行热交换，热交换后的水回流到低温水箱1.3中进行自循环，直至低温水箱1.3中的水温接近染缸水的水温；

当需要使染缸水降温时，循环泵5启动，低温水箱1.3中的低温水流入热交换器2中与染缸水进行热交换，热交换后形成高温水经主回水管路4流入高温水箱1.1中，低温水箱1.3中的水排空后，若此时高温水箱1.1中的水温低于染缸水的水温，使高温水箱1.1中的水流入热交换器2中与染缸水进行热交换，直至高温水箱1.1中的水温接近染缸水的水温。

实施例三

本实施例提供一种用于染缸温度调节的换热系统，包括水箱1和热交换器2，热交换器2上设置有换热介质进口2.1和换热介质出口2.2，水箱1和换热介质进口2.1之间设置有主出水管路3，水箱1和换热介质出口2.2之间设置有主回水管路4，主出水管路3上设置有循环泵5；水箱1包括并联设置的高温水箱1.1、中温水箱1.2和低温水箱1.3，分别用于盛装高温水、中温水和低温水，高温水箱1.1、中温水箱1.2、低温水箱1.3与主出水管路3之间分别设置有第一出水阀6.1、第二出水阀6.2、第三出水阀6.3；高温水箱1.1、中温水箱1.2、低温水箱1.3与主回水管路4之间分别设置有第一回水阀7.1、第二回水阀7.2、第三回水阀7.3；

第一出水阀6.1、第二出水阀6.2、第三出水阀6.3、第一回水阀7.1、第二回水阀7.2以及第三回水阀7.3均呈关闭状态。当需要对热交换器2中的染缸水进行热交换，使染缸水升温时，首先打开第二出水阀6.2、第三回水阀7.3，循环泵5启动，中温水箱1.2中的中温水流入热交换器2中与染缸水进行热交换，热交换后的中温水经主回水管路4以及第三回水阀7.3流入低温水箱1.3中；通过上述过程使染缸水升温到一定温度后，打开第一出水阀6.1、第二回水阀7.2，同时关闭第二出水阀6.2、第三回水阀7.3，高温水箱1.1中的高温水流入热交换器2中继续与染缸水进行热交换，热交换后的高温水回收到中温水箱1.2中进行储存；

第一出水阀6.1、第二出水阀6.2、第三出水阀6.3、第一回水阀7.1、第二回水阀7.2以及第三回水阀7.3均呈关闭状态。当需要使染缸水降温时，首先打开第二出水阀6.2、第一回水阀7.1，循环泵5启动，中温水箱1.2中的中温水流入热交换器2中与染缸水进行热交换，热交换后的中温水经主回水管路4以及第一回水阀7.1流入到高温水箱1.1中；通过上述过程使染缸水降温到一定温度后，打开第三出水阀6.3、第二回水阀7.2，同时关闭第二出水阀6.2、第一回水阀7.1，低温水箱1.3中的低温水流入热交换器2中与染缸水进行热交换，热交换后的低温水回收到中温水箱1.2中。

进一步的，本实施例中还可以设置其他不同温度梯度的水箱与高温水箱1.1、中温水箱1.2、低温水箱1.3并联，即可根据实际情况采用四个、五个或以上的水箱并联，并分别在不同的水箱内设置不同温度的水，升温和降温过程可参照上述设置三个水箱的升温降温过程实施，在此不做赘述。

实施例四

本实施例提供一种染缸温度调节装置，包括实施例一～实施例三中的用于染缸温度调节的换热系统和补充换热系统，补充换热系统包括加热装置8以及冷却装置，热交换器2还包括染缸水进口2.3和染缸水出口2.4，染缸9具有进水口9.1和出水口9.2，加热装置8设置在染缸水出口2.4和进水口9.1之间，加热装置8本实施例中优选为燃气加热器，当然也可以选用电加热等其它能源直接加热的形式，冷却装置为设置在换热介质进口2.1处用于通入外接冷水的旁通支路。

进一步的，还包括染缸控制装置，换热介质进口2.1端的主出水管路3上还设置有换热阀门10，换热阀门10与染缸控制装置电联接，染缸控制装置通过控制换热阀门10的开闭，调节染缸水的升温、降温速度；

加热装置8与染缸控制装置电联接，染缸控制装置通过控制加热装置8的开关通断或功率高低来调节染缸水的升温速度；

旁通支路上设置有冷却阀门11，冷却阀门11与染缸控制装置电联接，染缸控制装置通过控制冷却阀门11的开闭，调节染缸水降温速度。

进一步的，在高温水箱1.1、中温水箱1.2、低温水箱1.3以及热交换器2的染缸水出口2.4处均设置有测温装置12，用于实时检测相应位置处的水温，以实现对升温降温工艺的温度变化进行准确控制。

实施例五

本实施例提供一种染缸温度调节方法，采用实施例四中的染缸温度调节装置，其中，用于染缸温度调节的换热系统选用实施例三中的系统，包括以下步骤，

升温过程，初始状态，第一出水阀6.1、第二出水阀6.2、第三出水阀6.3、第一回水阀7.1、第二回水阀7.2以及第三回水阀7.3均关闭：

1)染缸水温度从室温升到50℃之前，采用中温水箱1.2中的中温水对染缸水进行加热，打开第二出水阀6.2、第三回水阀7.3，循环泵5启动，中温水箱1.2中65～80℃的中温水流入热交换器2中与染缸水进行热交换，热交换后的中温水经主回水管路4以及第三回水阀7.3流入低温水箱1.3中。这一过程中换热阀门10由染缸控制装置控制开闭，从而使这一升温过程中的升温速度、水温等符合工艺要求。

2)当染缸水温度升到接近或到达50℃，或中温水箱1.2中的水位过低、低于预设值时，打开第一出水阀6.1、第二回水阀7.2，同时关闭第二出水阀6.2、第三回水阀7.3，高温水箱1.1中80～95℃的高温水流入热交换器2中继续与染缸水进行热交换，热交换后的高温水仍有65～80℃的水温，回收到中温水箱1.2中进行储存。这一过程中换热阀门10由染缸控制装置控制开闭，从而使这一升温过程中的升温速度、水温等符合工艺要求。

3)当染缸水温度接近或到达70℃，或高温水箱1.1中的水位过低、低于预设值时，燃气加热器点火对染缸水进行加热，循环泵5停止工作，同时关闭第一出水阀6.1、第二回水阀7.2，燃气加热器由染缸控制装置控制开关通断或功率高低，从而使这一升温过程中的升温速度、水温等符合工艺要求，直至升温过程结束；

降温过程，初始状态，第一出水阀6.1、第二出水阀6.2、第三出水阀6.3、第一回水阀7.1、第二回水阀7.2以及第三回水阀7.3均关闭：

1)当染缸温度从最高温约130℃降至100℃之前，采用中温水箱1.2中的中温水对染缸水进行降温，打开第二出水阀6.2、第一回水阀7.1，循环泵5启动，中温水箱1.2中65～80℃的中温水流入热交换器2中与染缸水进行热交换，热交换后的中温水被升温到80～95℃，经主回水管路4以及第一回水阀7.1流入高温水箱1.1中。这一过程中换热阀门10由染缸控制装置控制开闭，从而使这一降温过程中的降温速度、水温等符合工艺要求。

2)当染缸水温度降到接近或到达100℃以下，或中温水箱1.2中的水位过低、低于预设值时，打开第三出水阀6.3、第二回水阀7.2，同时关闭第二出水阀6.2、第一回水阀7.1，低温水箱1.3中40℃左右的低温水流入热交换器2中继续与染缸水进行热交换，热交换后的低温水被升温到65～80℃的水温，回收到中温水箱1.2中进行储存。这一过程中换热阀门10由染缸控制装置控制开闭，从而使这一降温过程中的降温速度、水温等符合工艺要求。

3)当染缸水温度降至接近或到达70℃时，循环泵5停止工作，同时关闭第三出水阀6.3、第二回水阀7.2，打开冷却阀门11向热交换器2中直接通入外接冷水与染缸水进行热交换，换热后的冷水回收到低温水箱1.3中，直至降温过程结束；这一过程中冷却阀门11由染缸控制装置控制开闭，从而使这一降温过程中的降温速度、水温等符合工艺要求。

升温过程步骤2)、步骤3)和降温过程步骤2)、步骤3)中提及的水位的预设值为根据实际情况预设的水位高度值，低于该水位高度时，水箱中的水不能满足对染缸水进行升温的要求。

上述升温过程和降温过程中涉及的温度参数也可根据实际情况进行相应调整，上述具体的温度参数并不形成对本发明的限制。

进一步的，在上述升温过程和降温过程中，还可以通过预设每个步骤中的升温目标温度阈值或降温目标温度阈值，实现自动控制阀门开启等过程。升温过程中，当测温装置12检测到染缸水达到升温目标温度阈值时，进行下一步骤，并控制下一步骤中相应水箱的出水阀和低一级温度梯度水箱的回水阀打开；降温过程中，当测温装置12检测到染缸水达到降温目标温度阈值时，进行下一步骤，并控制下一步骤中相应水箱的出水阀和高一级温度梯度水箱的回水阀打开。

进一步的，升温过程的步骤1)和步骤2)中采用水箱1中的水进行热交换的过程中，还可以采用燃气加热器进行低功率辅助加热的方式进行。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。