一种低温余热回收的压缩机节能装置及其方法
阅读说明：本技术 一种低温余热回收的压缩机节能装置及其方法 (Compressor energy-saving device and method for low-temperature waste heat recovery ) 是由 漆枫林 杨巍 于 2020-12-15 设计创作，主要内容包括：本发明属于压缩机入口降温除湿、压缩机级间冷却、压缩机节能技术领域,尤其是一种低温余热回收的压缩机节能装置及其方法,针对传统的降温除湿装置为电制冷,消耗能量大,不经济的问题,现提出如下方案,其包括过滤器、降温除湿器、多个压缩机、冷却水降温器、热水驱动型溴化锂制冷机组、末级能量回收器和多个冷却器,过滤器的出气口与降温除湿器连接,多个压缩机包括第一级压缩机、第二级压缩机、第三级压缩机和第四级压缩机,多个冷却器包括第一级冷却器、第二级冷却器和第三级冷却器；降温除湿器与第一级压缩机连接,第一级压缩机与第一级冷却器连接。本发明流程简单,改造方便,各单元技术较为成熟,便于工业化利用。(The invention belongs to the technical field of compressor inlet cooling and dehumidification, compressor interstage cooling and compressor energy conservation, in particular to a compressor energy-saving device for low-temperature waste heat recovery and a method thereof, aiming at the problems that the traditional cooling and dehumidification device is electric refrigeration, and has large energy consumption and is not economical, the invention provides the following scheme, which comprises a filter, a cooling dehumidifier, a plurality of compressors, a cooling water cooler, a hot water driven lithium bromide refrigeration unit, a final-stage energy recoverer and a plurality of coolers, wherein an air outlet of the filter is connected with the cooling dehumidifier, the plurality of compressors comprise a first-stage compressor, a second-stage compressor, a third-stage compressor and a fourth-stage compressor, and the plurality of coolers comprise a first-stage cooler, a second-stage cooler and a third-stage cooler; the cooling dehumidifier is connected with the first-stage compressor, and the first-stage compressor is connected with the first-stage cooler. The invention has simple flow, convenient reconstruction, mature unit technology and convenient industrial utilization.)
技术领域
本发明涉及压缩机入口降温除湿、压缩机级间冷却、压缩机节能技术领域，尤其涉及一种低温余热回收的压缩机节能装置及其方法。
背景技术
在许多工业企业中，空气压缩机都是保证正常生产必不可少的设备，同时也是能耗较大的设备之一，压缩机(compressor)是将低压气体提升为高压气体的一种从动的流体机械。是制冷系统的心脏，它从吸气管吸入经气液分离器分离后的低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，传统的空气压缩机中会设置空气冷却器和油冷却器，用来分别冷却压缩空气和润滑油，冷却器一般为管壳式换热器，交换获得的热量直接排放，离心空压机在运行中，一般采取三～四级压缩方式，为了提高等温压缩效率，在中间级设置中间冷却器，使用冷却水将高温高压压缩空气中的热量换出，并通过冷却塔风扇，将热量散出至大气中，以保证空压机的安全稳定运行。在以上过程中，高温高压的气所携带的热量大致相当于空气压缩机功率的3/4，其温度通常在90℃—100℃之间，甚至高达150℃。离心式空气压缩机通过使用冷却水的散热系统来给系统降温的过程中，大量的热能就被无端的浪费了。离心压缩机的余热回收是由于本身的设计结构和工作原理决定的，离心空压机工作流程是离心压缩机吸入气体后将其压缩，使其压力增加(即动能转化为压力能)。电机旋转带动齿轮及转子轴，然后使叶轮获得旋转动力，外部气体被吸入叶轮进口。然后由于叶轮的运转时的离心力使吸入的气体被加速并流向叶轮的顶端。高速的气体通过叶轮流向扩压器，在扩压器内因区域面积的改变，通过膨胀使气体流速减慢同时压力升高。同样当气流流经蜗壳时，也因为流道面积的逐渐增大，气流速度逐渐减小而使气体压力得到提高。在压缩机工作时，空气在被压缩时会升温，空气的温度越高，压缩消耗的能量越多。
理想的等温压缩过程中，压缩消耗的功最少，因此在制取高压气体时，往往会采用多级压缩联合级间冷却的方式，空气经过滤后进入第一级压缩机，升温升压之后进入第一级冷却器，降温之后再进入下一级压缩机。
除此之外，空压机组的进口空气温度与湿度对其功耗也有很大影响。因此在压缩机组前增加降温除湿装置也是必要的。而传统的降温除湿装置为电制冷，消耗能量大，不经济。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统的降温除湿装置为电制冷，消耗能量大，不经济的缺点，而提出的一种低温余热回收的压缩机节能装置及其方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种低温余热回收的压缩机节能装置，包括过滤器、降温除湿器、多个压缩机、冷却水降温器、热水驱动型溴化锂制冷机组、末级能量回收器和多个冷却器，过滤器的出气口与降温除湿器连接，多个压缩机包括第一级压缩机、第二级压缩机、第三级压缩机和第四级压缩机，多个冷却器包括第一级冷却器、第二级冷却器和第三级冷却器；
降温除湿器与第一级压缩机连接，第一级压缩机与第一级冷却器连接，第一级冷却器与第二级压缩机连接，第二级压缩机与第二级冷却器连接，第二级冷却器与第三级压缩机连接，第三级压缩机与第三级冷却器，第三级冷却器与第四级压缩机连接，第四级压缩机与末级能量回收器连接，降温除湿器与热水驱动型溴化锂制冷机组连接，冷却水降温器与热水驱动型溴化锂制冷机组连接，热水驱动型溴化锂制冷机组与末级能量回收器连接。
优选的，所述第一级冷却器、第二级冷却器、第三级冷却器、冷却水降温器和热水驱动型溴化锂制冷机组上均连接有冷却水进口。
优选的，所述过滤器上设置有空气进口。
优选的，所述末级能量回收器上设置有压缩气体出口。
优选的，一种低温余热回收的压缩机节能装置的使用方法，包括以下步骤：
S1：使用时将电器设备均接通电源和控制器，空气通过空气进口进入过滤器内，通过过滤器过滤后进入降温除湿器内，降温除湿器对空气进行过滤除湿，经降温除湿后的空气，进入第一级压缩机内，升温升压后进入第一级冷却器降温，以较低的温度进入第二级压缩机内，可以降低第二级压缩机的能耗，进入第二级冷却器进行降温，进入第三级压缩机内压缩，然后进入第三级冷却器内降温，进入第四级压缩机内，经压缩后得到高温高压的干燥气体，高温高压气体进入末级能量回收器，将热量换成热水后得到干燥的压缩空气；
S2：冷冻水循环末级能量回收器产生的热水进入溴化锂制冷机组，作为动力驱动机组制冷，并得到冷冻水，一部分冷冻水进入冷却水降温器，给冷却水降温另一部分冷冻水进入空压机入口降温除湿器，使用后升温的冷冻水重新进入溴化锂制冷机组，完成循环，
S3：冷却水循环一部分冷却水进入冷却水降温器内，降低温度后混入主冷却水管道，冷却水进入多个冷却器内，带走多个压缩机产生的热量，使用后升温的冷却水重新回到冷却水回水，完成循环。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)空压机出口的余热给溴化锂制冷机组提供动力，制出的冷冻水一部分进入空压机入口降温除湿器对入口空气降温除湿。另一部分冷冻水用来给冷却水降温，提高级间冷却效率，降低冷却循环功耗。与常规的空压机系统相比，充分利用了空压机出口低温余热，提高了空压机与冷却循环水的效率，降低了综合能耗；
(2)本方案提供的低温余热回收的压缩机节能方法，主要以低温工业余热为驱动，消耗很少额外的外界电能，从而达到节能减排的目的。
(3)本发明通过溴化锂制冷设备，对压气机出口不能利用的低温热进行了尝试利用。
(4)本发明可以兼顾压气机入口的降温除湿、级间的冷却以及出口的降温，即得到了适合使用的成品高压空气，也降低了压缩过程中的能耗。
(5)本发明流程简单，改造方便，各单元技术较为成熟，便于工业化利用。
附图说明
图1为本发明提出的一种低温余热回收的压缩机节能装置及其方法的结构示意图。
图中：1、过滤器；2、降温除湿器；3、第一级压缩机；4、第二级压缩机；5、第三级压缩机；6、第四级压缩机；7、第一级冷却器；8、第二级冷却器；9、第三级冷却器；10、冷却水降温器；11、末级能量回收器；12、热水驱动型制冷溴化锂机组。
具体实施方式
下面将结合本实施例中的附图，对本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实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
参照图1，一种低温余热回收的压缩机节能装置，包括过滤器1、降温除湿器2、多个压缩机、冷却水降温器10、热水驱动型溴化锂制冷机组12、末级能量回收器11和多个冷却器，过滤器1的出气口与降温除湿器2连接，多个压缩机包括第一级压缩机3、第二级压缩机4、第三级压缩机5和第四级压缩机6，多个冷却器包括第一级冷却器7、第二级冷却器8和第三级冷却器9，降温除湿器2与第一级压缩机3连接，第一级压缩机3与第一级冷却器7连接，第一级冷却器7与第二级压缩机4连接，第二级压缩机4与第二级冷却器8连接，第二级冷却器8与第三级压缩机5连接，第三级压缩机5与第三级冷却器9，第三级冷却器9与第四级压缩机6连接，第四级压缩机6与末级能量回收器11连接，降温除湿器2与热水驱动型溴化锂制冷机组12连接，冷却水降温器10与热水驱动型溴化锂制冷机组12连接，热水驱动型溴化锂制冷机组12与末级能量回收器11连接，冷凝水回收器使用时高温水如果直接用泵抽送，泵前形成的负压会使冷凝水汽化，造成气蚀。严重时会由于气体体积突然膨胀而发生爆裂，损坏水泵。所以传统的冷凝水回收方法是将其冷却降温后再用泵抽送。这样就无法利用冷凝水所含的大量热能，而且由于冷凝水掺入了未经处理的冷水，使水质恶化，还要重新进行水处理。冷凝水回收器设计了气蚀消除措施，能确保水泵直接抽送高温冷凝水而不发生气蚀现象。它通过罐体内的调压装置，气蚀消除装置和特制的水泵，解决了水泵的气蚀。从而实现了高温冷凝水和冷凝水回收器，冷凝水回收器高能二次汽的完全闭式回收，缩小了集水容器的体积。采用自动控制系统使冷凝水能及时回收，使能量浪费到最低，而且杜绝了氧腐蚀，消除了二次汽。
本实施例中，第一级冷却器7、第二级冷却器8、第三级冷却器9、冷却水降温器10和热水驱动型溴化锂制冷机组12上均连接有冷却水进口。
本实施例中，过滤器1上设置有空气进口。
本实施例中，末级能量回收器11上设置有压缩气体出口。
本实施例中，一种低温余热回收的压缩机节能装置的使用方法，包括以下步骤：
S1：使用时将电器设备均接通电源和控制器，空气通过空气进口进入过滤器1内，通过过滤器1过滤后进入降温除湿器2内，降温除湿器2对空气进行过滤除湿，经降温除湿后的空气，进入第一级压缩机3内，升温升压后进入第一级冷却器7降温，以较低的温度进入第二级压缩机4内，可以降低第二级压缩机4的能耗，进入第二级冷却器8进行降温，进入第三级压缩机5内压缩，然后进入第三级冷却器9内降温，进入第四级压缩机6内，经压缩后得到高温高压的干燥气体，高温高压气体进入末级能量回收器11，将热量换成热水后得到干燥的压缩空气；
S2：冷冻水循环末级能量回收器11产生的热水进入溴化锂制冷机组12，作为动力驱动机组制冷，并得到冷冻水，一部分冷冻水进入冷却水降温器10，给冷却水降温另一部分冷冻水进入空压机入口降温除湿器，使用后升温的冷冻水重新进入溴化锂制冷机组12，完成循环，
S3：冷却水循环一部分冷却水进入冷却水降温器10内，降低温度后混入主冷却水管道，冷却水进入多个冷却器内，带走多个压缩机产生的热量，使用后升温的冷却水重新回到冷却水回水，完成循环。
实施例二
参照图1，一种低温余热回收的压缩机节能装置，包括过滤器1，过滤器1可以对空气进行过滤、降温除湿器2，降温除湿器2可以对空气进行降温和除湿、多个压缩机，压缩机对空气进行压缩、冷却水降温器10、热水驱动型溴化锂制冷机组12、末级能量回收器11和多个冷却器，过滤器1的出气口与降温除湿器2连接，压缩机为空气压缩机(经过原料空压机的压缩，空气获得0.9～1.0MPa的压力)，多个压缩机包括第一级压缩机3、第二级压缩机4、第三级压缩机5和第四级压缩机6，冷却器是换热设备的一类，用以冷却流体。通常用水或空气为冷却剂以除去热量。冷却器是换热设备的一类，用以冷却流体。通常用水或空气为冷却剂以除去热量。有间壁式冷却器、喷淋式冷却器、夹套式冷却器和蛇管式冷却器等。广泛用于大功率硅整流和感应炉及中频炉等大电器设备配套作为冷却保护付机的纯水、水风、油水、油风冷却装置，多个冷却器包括第一级冷却器7、第二级冷却器8和第三级冷却器9，降温除湿器2与第一级压缩机3连接，第一级压缩机3与第一级冷却器7连接，第一级冷却器7与第二级压缩机4连接，第二级压缩机4与第二级冷却器8连接，第二级冷却器8与第三级压缩机5连接，第三级压缩机5与第三级冷却器9，第三级冷却器9与第四级压缩机6连接，第四级压缩机6与末级能量回收器11连接，降温除湿器2与热水驱动型溴化锂制冷机组12连接，冷却水降温器10与热水驱动型溴化锂制冷机组12连接，热水驱动型溴化锂制冷机组12与末级能量回收器11连接，降温除湿器2,实质是在普通除湿机的基础上增加调温模块(升温和降温功能模块)，对空气的湿负荷及冷/热同时进行控制，按冷凝方式分为：风冷调温除湿机和水冷调温除湿机。
本实施例中，第一级冷却器7、第二级冷却器8、第三级冷却器9、冷却水降温器10和热水驱动型溴化锂制冷机组12上均连接有冷却水进口，热水驱动型溴化锂制冷机组12工作原理：以热水为动力，采用吸收式制冷系统供冷，适用于所有具备70℃以上的余热水的应用场合，如分布式能源的冷热电三联供系统的发电机组冷却热水，矿井瓦斯、垃圾、沼气发电的发电机组高温冷却热水，工业余热、废热水等。热水型溴化锂机组采用特殊的系统结构和特殊的溶液循环流程，可实现低温热源的高效回收利用，也可以实现热源的大温差利用，适应工艺要求。
本实施例中，过滤器1上设置有空气进口，过滤器1上设置有过滤网，可以通过过滤网进行首次过滤，过滤网可以拆卸。
本实施例中，末级能量回收器11上设置有压缩气体出口。
本实施例中，一种低温余热回收的压缩机节能装置的使用方法，包括以下步骤：
S1：使用时将电器设备均接通电源和控制器，空气通过过滤网过滤后通过空气进口进入过滤器1内，通过过滤器1过滤后进入降温除湿器2内，降温除湿器2对空气进行过滤除湿，如此循环数次直至进入末级压缩机(第四级压缩机6)，经压缩后得到高温高压的干燥气体，经压缩后得到高温高压的干燥气体，高温高压气体进入末级能量回收器11，将热量换成热水后得到干燥的压缩空气；
S2：冷冻水循环末级能量回收器11产生的热水进入溴化锂制冷机组12，作为动力驱动机组制冷，并得到冷冻水，一部分冷冻水进入冷却水降温器10，给冷却水降温另一部分冷冻水进入空压机入口降温除湿器，使用后升温的冷冻水重新进入溴化锂制冷机组12，完成循环，
S3：冷却水循环一部分冷却水进入冷却水降温器10内，降低温度后混入主冷却水管道，冷却水进入多个冷却器内，带走多个压缩机产生的热量，使用后升温的冷却水重新回到冷却水回水，完成循环；
S4：回收热量＝C·G·ρ·△T，公式中，C为压缩空气定压比热容，为常数1.05KJ/(kg·℃)
G为空压机压缩空气体积流量，按平均负荷，即110000Nm3/h。
ρ为压缩空气密度，查空气参数表，得ρ＝1.18kg/Nm3
△T为压缩空气热气进换热器口温度与余热回收利用后的温度差。运行中循环水箱温度取平均值40℃，如果按照10℃端差设计换热器，即余热回收后压缩空气温度按50℃计算。离心空压机第四级排气温度约100℃，本方案按100℃计算。
则△T＝tin-tout＝100-50＝50℃，则一二级热量＝C·G·ρ·△T＝1.05*120000*1.18*50＝7434000KJ/h，换算成热功率，即Q＝2065KW。
故总回收热功率Q＝2065KW。热量等效于2.95吨蒸汽。
以上所述，仅为本实施例较佳的具体实施方式，但本实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实施例揭露的技术范围内，根据本实施例的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实施例的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种空压站散热系统