CN101245773B - 一种用空压机废热制热水的方法及采用该方法的热水机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用空压机废热制热水的方法，其包括如下步骤：(1)在空压机的油风冷却器前设置一热交换器和一温控阀，该热交换器包括气路件、水路件和油路件，空压机、空压机的油气桶、温控阀、热交换器的油路件和空压机的油风冷却器之间形成了一油冷却回路；(2)将热交换器的气路件连接到空压机的保压阀，气路件的出气口连接到空压机的气风冷却器，压缩空气通过油气桶、空压机的油气分离器、保压阀、热交换器的气路件和气风冷却器后排出；(3)在热交换器的进水口上接一冷水管，该冷水管上安装一自来水调节阀和一电磁阀，在热交换器的出水口上接一热水管，该热水管末端连接一保温热水罐；本发明还公开了采用该方法的热水机。

Description

一种用空压机废热制热水的方法及采用该方法的热水机

技术领域

本发明涉及环保节能技术领域，尤其涉及一种利用空压机废热制热水的方法及采用该方法的热水机。

背景技术

现有技术的空压机类似热泵，热源来自空气，空压机将空气成倍压缩，压缩空气中的温度也正比例增加，提高空气的压缩比和压缩速度，就可以产生高压、高温度的压缩空气。将压缩的空气释放，排放口会结冰霜；压缩空气膨胀会吸热制冷；所以，空压机产生的废热量可以大于或等于空压机电机功率。因为空压机产生的废热多，会导致机器和机油过热，影响机器的正常运作，会对空压机产生不良的影响，所以空压机制造商会用风冷或水冷的方式来冷却机器，并将废热向环境中排放，但这种做法不环保，并且冷却设备耗费电力，维修费用高；还会造成空压机房环境温度高，影响到产气率，加快设备磨损等。空压机产气量越大，压力越高，聚集的热量越多，机械散热比例就越小，热回收率就越高，废热的利用价值就越大。换热设备费电，效果差，可节能省钱的空间也多。

水和油不能压缩，故无温度累聚，虽机械要发热，水内部摩擦要发热，但是水泵流量大，热量散掉了；油系统内；油量少，循环快、温升快，来不及散热，故液压油，大型机械油……都需要加散热器；一般机械的油少，热量少，回收价值小；螺杆式空压机，是将机油和空气一起吸入压缩机，机油和空气被空压机压缩后，经油气分离器分离，产出的压缩空气带走约20％热量。机油在空压机内循环使用，一是对机械起润滑、密封作用，减少磨损和泄漏，二是带走压缩空气传给机体和机油的热量，以及机械摩擦热量，约占70％。空压机保持机温耗热，机械表面散热、马达散热，约占10％。

已有人从空压机油中或压缩空气中进行部分废热回收造热水，因设备简单，只能做部分废热回收，原散热系统还要使用，新增加的造热设备还增加用电，故节能少，减排少，且空压机与造热水设备无控制联动，不能控制空压机机况变化，故对空压机还有害。

市面上现有一种回收热量的热水机，其为循环混流加热式，其结构是将空压机的机油管伸入一水箱中，通过热传递将热量传给水箱中的水，在水箱上设定一个温度值，当水温达到那个温度时将水全部抽走，再进冷水，这样的结构会产生以下问题：1)水冷时机油冷，水热时机油热，不能控制在一个恒定的温度值，不利于空压机的润滑、密封；2)不能连续进冷水出热水，产水量小；3)出水温度低，水温波动大；4)只回收了油中部分热量，空气和机体散热、马达散热未回收；5)继续向大气排放废热；6)操作麻烦；7)与空压机无互利、互保作用；8)不节能，还增加了用电。所以一种能令热水温度、机油稳定恒定，能连续出热水，能吸收压缩气体中的废热，操作简单，节能环保的热水机成为了需求。

发明内容

本发明目的之一在于，提供一种能充分利用空压机废热制热水，并能令热水温度、空压机机油稳定恒定，能连续出热水，能吸收压缩气体中的废热，操作简单，节能环保的用空压机制热水方法；

本发明的目的还在于，提供一种采用该方法的热水机。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用空压机废热制热水的方法，其包括如下步骤：

(1)在空压机的油风冷却器前设置一热交换器和一温控阀，该热交换器包括气路件、水路件和油路件，空压机、空压机的油气桶、温控阀、热交换器的油路件和空压机的油风冷却器之间形成一油冷却回路；

(2)将热交换器的气路件连接到空压机的保压阀，气路件的出气口连接到空压机的气风冷却器，压缩空气通过油气桶、空压机的油气分离器、保压阀、热交换器的气路件和气风冷却器后排出；

(3)在热交换器的进水口上接一冷水管，该冷水管上安装一自来水调节阀和一电磁阀，在热交换器的出水口上接一热水管，该热水管末端连接一保温热水罐。

(4)当空压机启动后，热交换器的油温、水温监测电源，电磁阀和油、气风冷却器的电源接通；

(5)当水温升到设定温度N1时，电磁阀开启，自来水进入水路件，热水从水路件的出水口流出；其中温度N1大于等于55摄氏度；

(6)当需要提高出水和出油温度时，则调小自来水调节阀；

(7)空压机的气、油风冷却器为备用设备，当水路件断水失控，停造热水，油路件中的油温达到设定温度N2时，气、油风冷却器启动进行冷却；其中温度N2大于等于70摄氏度。

一种采用前述用空压机废热制热水方法的热水机，其包括一热交换器、一温控阀、一保暖热水罐、一电磁阀、一冷水管和一热水管，所述冷水管上装有所述的电磁阀，该冷水管连接到所述热交换器的进水口上，所述的保温热水罐通过所述的热水管连接到所述热交换器的出水口上，所述温控阀安装在所述热交换器的进油管上，该进油管连接到空压机的油气桶上，空压机的气管连接到热交换器的进气口上；

所述的热交换器包括气路件、水路件和油路件，该三部件由热良导体材料制成，所述的气路件顶部设有进气口，其底部设有出气口，所述的水路件顶部设有出水口，其底部设有进水口，所述的油路件顶部设有进油口，其底部设有出油口；

所述的热水机还包括一自来水调节阀，该自来水调节阀安装于所述的冷水管上，并位于所述电磁阀的前面。

本发明的工作过程是：在空压机的冷却器前，串联一个特制的包括水、气、油三介质，三流程，对流式热交换器，将机油和压缩空气中的应散热量，交换到水中，取代和停用了原机散热器；根据本发明所述方法制造的热水机的滞液量，远小于空压机的冷却器；而热交换器的制造材料为热良导体，也是换热能力最好的产品。本热水机的控制电源是取之于空压机的一次线路上，全部用温控程序，自动控制相关设备的投入，退出，和运行方式转换；当空压机起动后，控制系统投入，会自动接通热交换器中的油温、水温监测电源，电磁阀和空压机冷却器电源，空压机冷却器只是作为备用；油、气、水进入空压机废热全自动热水机中，当油、气温度将水加热到设定的55℃时，温控供水电磁阀开启，自来水进入热交换器1的水路件，水路件的上部立即出热水。要提高出水温度和机油温度，则调小自来水调节阀；如果由于断水失控，停造热水，冷却变差，热交换器上机油温度达到设定油温度70℃时，空压机的冷却器会自动投入运行，对油和压缩空气进行风冷；如果恢复供自来水，或热水水位降低，热水机内有水流动，会自动进入换热造热水，当热水机出油温度降低至小于等于70℃，气风冷却器和油风冷却器会停止工作。全程无需人操作。本热水机用热胀冷缩原理温度控制，远比电子电路控制故障少，简单可靠。

而常规换热理论和软件模式中，提高冷却效果的常用措施有：增加水量、提高水压、加大水流速、强制水循环……但效果差，耗电很多。空压机废热全自动热水机的换热设计理念却完全相反，进水不加压、不循环，低流速、小水量，且不用电，就能将大量油、气中的热量，交换到小量水中，形成高温水。其热交换条件是：全逆流热交换，效率高；用多流程可延长介质交换行程和时间，换热充足。用温控阀控制出热水温度；有一定量的热能，才用出一定量的热水；空压机做功多热量多，就多产热水；做功少热量少，少产热水；空载无热量输出，不做无用功，不产热水；这是一个重大节能设计理念，尤其是在一些大功率空压机、空调机上，冷却塔上的水泵、风机，它不管主机负荷多少，固定运行；负荷小时，冷却塔进出水温差仅1-2℃，耗电做大量无用功，严重浪费电能：一般搞变频节能，技术复杂，故障多，投入大，效果差。如果用热水机取代冷却塔，节能及其综合良效明显，将冷却塔100吨低温水浓缩成5-6吨高温水，回收利用，节能量大，保机又环保。高温热水无用时作散热处理，高温水散热效率很高，也节能。用恒温阀限制了需换热量，机温不会过冷、过热，全额回收多余废热，停用原冷却系统。热水机能将油、气，水温和油压工况，控制在空压机要求的最佳工况，但控制系统却很简单实用。热交换器可折清洗，易维护和保持换热良好。使用本热水机制热水不用电、不耗能；停用空压机的冷却器或冷却塔直接省电；不向空中排热气，机房降了温；少开排风机，节电；进气温度也降低，进气量增加，可提高产气率；机油温度降低，粘度增高、气密封性增加、也因此提高了产气量；用气量相同情况下，可减少开机时间，达到了省电的效果；机油温度降低，粘度增高、潤滑良好、减低零部件磨损，延长零部件寿命；机油温度降低，机油不易高温变质，延长了机油的使用寿命。压缩空气降温多，干燥工作时间减少，要省电；用恒温阀控制换热，不做无用功，又很节能；水一次性流过热水机，不循环用水，水无变质和污染，结垢的可能性很小。

本发明的有益效果是：本发明提供的用空压机废热制热水的方法及采用该方法的热水机，结构简单，操作方便，制造成本低，能令热水温度、空压机机油稳定恒定，能吸收压缩气体中的废热，并能连续出热水，节能环保。

下面结合附图与实施例，对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例结构及流程示意图。

附图标识：1、热交换器  2、电磁阀  3、自来水调节阀  4、温控阀  5、保温热水罐  6、气路件  7、水路件  8、油路件9、冷水管  10、热水管  81、进油口  82、出油口  71、进水口72、出水口  61、进气口  62、出气口  11、空压机  12、油气桶13、油气分离器  14、保压阀  15、气风冷却器  16、油风冷却器

具体实施方式

实施例：参见图1，本发明提供的一种用空压机废热制热水的方法，其包括以下步骤：

(1)在空压机11的油风冷却器16前设置一热交换器1和一温控阀4，该热交换器1包括气路件6、水路件7和油路件8，空压机11、空压机11的油气桶12、温控阀4、热交换器1的油路件8和空压机11的油风冷却器16之间形成了一油冷却回路；

(2)将热交换器1的气路件6连接到空压机11的保压阀14，气路件6的出气口62连接到空压机11的气风冷却器15，压缩空气通过油气桶12、空压机11的油气分离器13、保压阀14、热交换器1的气路件6和气风冷却器15后排出；

(3)在热交换器1的进水口71上接一冷水管9，该冷水管9上安装一自来水调节阀3和一电磁阀2，在热交换器1的出水口72上接一热水管10，该热水管10末端连接一保温热水罐5。

(4)当空压机11启动后，热交换器1的油温、水温监测电源，电磁阀2和油、气风冷却器15、16的电源接通；

(5)当水温升到设定温度N1时，电磁阀2开启，自来水进入水路件7，热水从水路件7的出水口72流出；其中温度N1大于等于55摄氏度；

(6)当需要提高出水和出油温度时，则调小自来水调节阀3；

(7)空压机11的气、油风冷却器15、16为备用设备，当水路件7断水失控，停造热水，油路件8中的油温达到设定温度N2时，气、油风冷却器15、16启动进行冷却；其中温度N2大于等于70摄氏度。

一种采用前述用空压机废热制热水方法的热水机，其包括一热交换器1、一温控阀4、一保暖热水罐5、一电磁阀2、一冷水管9和一热水管10，所述冷水管9上装有所述的电磁阀2，该冷水管9连接到所述热交换器1的进水口71上，所述的保温热水罐5通过所述的热水管10连接到所述热交换器1的出水口72上，所述温控阀4安装在所述热交换器1的进油管上，该进油管连接到空压机11的油气桶12上，空压机11的气管连接到热交换器1的进气口61上；所述的热交换器1包括气路件6、水路件7和油路件8，该三部件由热良导体材料制成，所述的气路件6顶部设有进气口62，其底部设有出气口61，所述的水路件7顶部设有出水口72，其底部设有进水口71，所述的油路件8顶部设有进油口81，其底部设有出油口82；所述的热水机还包括一自来水调节阀3，该自来水调节阀3安装于所述的冷水管9上，并位于所述电磁阀2的前面。

本发明实施例的工作过程是：当空压机起动后，会自动接通热交换器1中的油温、水温监测电源，电磁阀2和空压机冷却器15、16的电源，空压机冷却器15、16只是作为备用；空压机11内的机油通过油气桶12、温控阀4后流入热交换器1的油路件8内，然后流过油风冷却器16循环回空压机11，空压机11内的压缩空气通过油气桶12、油气分离器13、保压阀14后流入热交换器1，然后由热交换器1流过气风冷却器15排放到空气中；热交换器1的水路件7内蓄有冷水，水路件7、气路件6和油路件8由热良导体材料制成，其之间的热量可以互相传递，压缩空气通过气路件6时，热量都传递给了水路件7，所以排放到车间内的空气只是普通温度的空气，高温的机油流入油路件8，其热量传递给了水路件7，待水路件7内的冷水温度升高，升到设定的55℃时，温控供水电磁阀2开启，自来水通过自来水调节阀3和电磁阀2进入热交换器1的水路件7，水路件7的上部立即出热水，热水流到保温热水罐5，在这个过程中，热交换器1中的水温、油温保持在一个恒定的温度值；要提高出水温度和机油温度，则调小自来水调节阀3；如果由于断水失控，停造热水，冷却变差，热交换器1上机油温度达到设定油温度70℃时，空压机的气风冷却器15、油风冷却器16会自动投入运行，对油和压缩空气进行风冷；如果恢复供自来水，或热水水位降低，热水机内有水流动，会自动进入换热造热水，当热水机出油温度降低至小于等于70℃，气风冷却器15和油风冷却器16会停止工作，全程无需人操作；本热水机用热胀冷缩原理温度控制，远比电子电路控制故障少，简单可靠。

如上实施例所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，凡是依据本发明的技术实质，而对上述实施例所作的任何类似修改、等同变化与修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用空压机废热制热水的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)在空压机的油风冷却器前设置一热交换器和一温控阀，该热交换器包括气路件、水路件和油路件，空压机、空压机的油气桶、温控阀、热交换器的油路件和空压机的油风冷却器之间形成了一油冷却回路；

(2)将热交换器的气路件连接到空压机的保压阀，气路件的出气口连接到空压机的气风冷却器，压缩空气通过油气桶、空压机的油气分离器、保压阀、热交换器的气路件和气风冷却器后排出；

(3)在热交换器的进水口上接一冷水管，该冷水管上安装一自来水调节阀和一电磁阀，在热交换器的出水口上接一热水管，该热水管末端连接一保温热水罐；

(4)当空压机启动后，热交换器的油温、水温监测电源，电磁阀和油、气风冷却器的电源接通；

(5)当水温升到设定温度N1时，电磁阀开启，自来水进入水路件，热水从水路件的出水口流出；其中温度N1大于等于55摄氏度；

(6)当需要提高出水和出油温度时，则调小自来水调节阀；

(7)空压机的气、油风冷却器为备用设备，当水路件断水失控，停造热水，油路件中的油温达到设定温度N2时，气、油风冷却器启动进行冷却；其中温度N2大于或等于70摄氏度。

2.一种采用权利要求1所述制热水方法的热水机，其特征在于：该空压机废热全自动热水机包括一热交换器、一温控阀、一保暖热水罐、一电磁阀、一冷水管和一热水管，所述冷水管上装有所述的电磁阀，该冷水管连接到所述热交换器的进水口上，所述的保温热水罐通过所述的热水管连接到所述热交换器的出水口上，所述温控阀安装在所述热交换器的进油管上，该进油管连接到空压机的油气桶上，空压机的气管连接到热交换器的进气口上。

3.根据权利要求2所述的热水机，其特征在于，所述的热交换器包括气路件、水路件和油路件，该三部件由热良导体材料制成，所述的气路件顶部设有进气口，其底部设有出气口，所述的水路件顶部设有出水口，其底部设有进水口，所述的油路件顶部设有进油口，其底部设有出油口。

4.根据权利要求2所述的热水机，其特征在于，所述的热水机还包括一自来水调节阀，该自来水调节阀安装于所述的冷水管上，并位于所述电磁阀的前面。

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