本發(fā)明涉及制冷領(lǐng)域，尤其是一種液氮氣化冷量回收利用系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、氮氣作為一種惰性氣體，在鋰離子電池的制造過程中被廣泛應(yīng)用。氮氣一般以液態(tài)儲存于液氮罐中，使用時，液氮通過氣化器吸收外部環(huán)境的熱量轉(zhuǎn)化為氮氣。由于液氮的低溫性質(zhì)，空氣中的水分接觸到氣化器的低溫表面會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，為確保生產(chǎn)車間的氮氣供應(yīng)，液氮單元一般配有雙空浴式氣化器交替使用。目前，鋰電池廠房的制冷主機運行耗電量規(guī)模龐大，有必要回收液氮氣化冷量，從而減少鋰電池廠房的運行成本。

2、通常情況下，制冷主機根據(jù)末端的供冷需求選擇相應(yīng)的型號，而液氮氣化過程產(chǎn)生的冷量難以直接匹配末端的供冷需求。因此，考慮增加蓄冷單元儲存液氮氣化過程產(chǎn)生的冷量，部分時間段替代制冷單元為末端供冷。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種液氮氣化冷量回收利用系統(tǒng)及其控制方法，利用水蓄冷單元回收液氮氣化冷量，從而降低制冷單元的運行功耗。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明公開了一種液氮氣化冷量回收利用系統(tǒng)，包括集水器、分水器，以及，并聯(lián)設(shè)于集水器和分水器之間的制冷單元、液氮單元和蓄冷單元；所述蓄冷單元包括串聯(lián)的第五循環(huán)泵、蓄冷罐和第六循環(huán)泵，所述第五循環(huán)泵的一端與集水器連接，第六循環(huán)泵的一端與分水器連接。

4、進(jìn)一步的方案所述制冷單元包括冷卻塔、第一循環(huán)泵、制冷主機和第二節(jié)流閥；所述冷卻塔的出口端與制冷主機的冷卻水進(jìn)口端連接，制冷主機的冷卻水出口端與第一循環(huán)泵連接，第一循環(huán)泵的另一端與冷卻塔的進(jìn)口端連接，集水器與第二循環(huán)泵連接，第二循環(huán)泵的另一端與制冷主機的冷凍水進(jìn)口端連接，制冷主機的冷凍水出口與分水器連接。

5、進(jìn)一步的方案所述液氮單元包括液氮罐、氣化器、第三循環(huán)泵、換熱器和第四循環(huán)泵；液氮罐的出口與氣化器的液氮進(jìn)口連接，氣化器的氮氣出口與車間氮氣管網(wǎng)的進(jìn)口通過管道相連，氣化器的載冷劑出口與第三循環(huán)泵的進(jìn)口相連，第三循環(huán)泵的出口與換熱器的第一進(jìn)口相連，換熱器的第一出口與氣化器的載冷劑進(jìn)口相連，集水器的出口與第四循環(huán)泵的進(jìn)口相連，第四循環(huán)泵的出口與換熱器的第二進(jìn)口相連，換熱器的第二出口與分水器的進(jìn)口相連。

6、進(jìn)一步的方案所述蓄冷單元還包括并聯(lián)在第五循環(huán)泵兩端的第十二節(jié)流閥、并聯(lián)在第六循環(huán)泵兩端的第十三節(jié)流閥、并聯(lián)在蓄冷罐兩端的第十一節(jié)流閥、設(shè)于集水器與第五循環(huán)泵之間的第十四節(jié)流閥、設(shè)于第六循環(huán)泵與分水器之間的第十五節(jié)流閥。

7、進(jìn)一步的方案所述液氮單元還包括并聯(lián)在第四循環(huán)泵兩端的第七節(jié)流閥、設(shè)于第四循環(huán)泵與集水器之間的第八節(jié)流閥、設(shè)于換熱器與分水器之間的第十節(jié)流閥。

8、進(jìn)一步的方案所述制冷單元還包括并聯(lián)在第二循環(huán)泵兩端的第二節(jié)流閥、串聯(lián)在第一循環(huán)泵和制冷主機之間的第一節(jié)流閥、設(shè)于第二循環(huán)泵與集水器之間的第三節(jié)流閥、設(shè)于換熱器與分水器之間的第五節(jié)流閥。

9、進(jìn)一步的方案還包括控制模塊、串聯(lián)在制冷主機與分水器之間的第一溫度傳感器、設(shè)于第一溫度傳感器與分水器之間的第四節(jié)流閥；還包括設(shè)于換熱器與分水器之間的第二溫度傳感器、設(shè)于第二溫度傳感器與分水器之間的第九節(jié)流閥。

10、第二方面，本發(fā)明公開了一種上述的液氮氣化冷量回收利用系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

11、步驟s101、控制模塊獲取冷凍水末端設(shè)備的供冷需求指令；

12、步驟s102、控制模塊判斷液氮單元是否工作，若液氮單元工作則進(jìn)入步驟s103，若液氮單元不工作則進(jìn)入步驟s108；

13、步驟s103、控制模塊根據(jù)第二溫度傳感器檢測的冷凍水送水溫度判斷液氮單元是否滿足供冷需求，若液氮單元滿足供冷需求則進(jìn)入步驟s104，若液氮單元不滿足供冷需求則進(jìn)入s105；

14、步驟s104、執(zhí)行液氮單元獨立供冷模式，制冷單元和蓄冷單元停止運行，集水器、第四循環(huán)泵、換熱器、分水器形成通路，實現(xiàn)液氮單元為末端供冷；

15、步驟s105、控制模塊判斷蓄冷單元是否滿足供冷要求，若滿足供冷要求則進(jìn)入步驟s106，若不滿足供冷要求則進(jìn)入s107；

16、步驟s106、執(zhí)行液氮單元蓄冷單元聯(lián)合供冷模式，制冷單元停止運行，集水器、第四循環(huán)泵、換熱器、分水器形成通路，集水器、蓄冷罐、第六循環(huán)泵、分水器形成通路，實現(xiàn)液氮單元蓄冷單元聯(lián)合為末端供冷；

17、步驟s107、執(zhí)行制冷單元供冷液氮單元蓄冷模式，集水器、第二循環(huán)泵、制冷主機、分水器形成通路，實現(xiàn)制冷單元為末端供冷，同時蓄冷罐、第五循環(huán)泵、換熱器、蓄冷罐形成通路，實現(xiàn)液氮單元為蓄冷單元供冷；

18、步驟s108、控制模塊判斷蓄冷單元是否滿足供冷要求，若滿足供冷要求則進(jìn)入步驟s109，若不滿足供冷要求則進(jìn)入s110；

19、步驟s109、執(zhí)行蓄冷單元獨立供冷模式，制冷單元和液氮單元停止運行，集水器、蓄冷罐、第六循環(huán)泵、分水器形成通路，實現(xiàn)蓄冷單元為末端供冷；

20、步驟s110、執(zhí)行制冷單元獨立供冷模式，液氮單元和蓄冷單元停止運行，集水器、第二循環(huán)泵、制冷主機、分水器形成通路，實現(xiàn)制冷單元為末端供冷。

21、進(jìn)一步的方案步驟s104中，執(zhí)行液氮單元獨立供冷模式時，控制模塊根據(jù)第二溫度傳感器檢測的冷凍水溫度控制第六節(jié)流閥的開度，當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅鳈z測的溫度大于設(shè)定值時，增大第六節(jié)流閥的開度，當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅鳈z測的溫度小于設(shè)定值時，減小第六節(jié)流閥的開度。

22、進(jìn)一步的方案步驟s106中，執(zhí)行液氮單元蓄冷單元聯(lián)合供冷模式時，控制模塊根據(jù)第二溫度傳感器檢測的冷凍水溫度判斷液氮單元是否滿足供冷需求，當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅鳈z測的溫度大于設(shè)定值時，減小第四循環(huán)泵的功率，增大第六循環(huán)泵的功率，當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅鳈z測的溫度小于設(shè)定值時，增大第四循環(huán)泵的功率，減小第六循環(huán)泵的功率。

23、進(jìn)一步的方案步驟s107中，執(zhí)行制冷單元供冷液氮單元蓄冷模式時，控制模塊根據(jù)第一溫度傳感器檢測的冷凍水溫度判斷制冷單元是否滿足供冷需求，當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅鳈z測的溫度大于設(shè)定值時，增大制冷主機和第二循環(huán)泵的功率，當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅鳈z測的溫度小于設(shè)定值時，減小制冷主機和第二循環(huán)泵的功率；控制模塊根據(jù)第二溫度傳感器檢測的冷凍水溫度判斷液氮單元是否滿足蓄冷需求，當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅鳈z測的溫度大于設(shè)定值時，減小第五循環(huán)泵的功率，當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅鳈z測的溫度小于設(shè)定值時，增大第五循環(huán)泵的功率。

24、進(jìn)一步的方案：步驟s110中，執(zhí)行制冷單元獨立供冷模式時，控制模塊根據(jù)第一溫度傳感器檢測的冷凍水溫度判斷制冷單元是否滿足供冷需求，當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅鳈z測的溫度大于設(shè)定值時，增大制冷主機和第二循環(huán)泵的功率，當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅鳈z測的溫度小于設(shè)定值時，減小制冷主機和第二循環(huán)泵的功率。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

26、利用蓄冷單元回收液氮氣化過程產(chǎn)生的冷量，優(yōu)先采用液氮單元和蓄冷單元供冷，減少制冷單元的運行時間，實現(xiàn)節(jié)能減排。與直接將液氮氣化過程產(chǎn)生的冷量用于制冷主機冷凍水回水的預(yù)冷相比，采用蓄冷方案可以延長制冷主機的停機時間，避免制冷主機因負(fù)荷變化而頻繁啟停。