CN103452815B - 利用空压余热提高空压机运行效率的装置及方法 - Google Patents

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本发明涉及提高空压机运行效率的技术，旨在提供一种利用空压余热提高空压机运行效率的装置及方法。该装置包括空气压缩机；该空气压缩机有三级压缩机，自空气冷却器引入空气，由三级冷却器输出压缩空气；空气冷却器与吸收式制冷机组通过管路连接，组成冷冻水循环回路；吸收式制冷机组经管路连接换热器，换热器经管路分别连接三个冷却器，三个冷却器分别通过管路连接吸收式制冷机组，组成热水循环回路；换热器与水冷却塔通过管路连接，组成冷却水循环回路。与现有技术相比，本发明中空压机余热既得到了有效地回收，又回用到空压系统，给空压机进口空气降温除湿，有效提高空压机产气质量和效率，同时降低空压机组运行和维护费用，达到节能降耗目的。

Description

利用空压余热提高空压机运行效率的装置及方法
技术领域
本发明是关于一种提高空压机运行效率的技术，具体的说，是涉及一种专门用于多级离心式空压机的利用余热的提高空压机运行效率节能技术。
背景技术
压缩空气是工业领域中应用最广泛的动力源之一。由于其具有安全、无公害、调节性能好、输送方便等诸多优点，使其在现代工业领域中应用越来越广泛，但要得到品质优良的压缩空气需要消耗大量能源。在大多数生产型企业中，压缩空气的能源消耗占全部电力消耗的10%～35%。
由于空气压缩设备的压缩效率较低，空气压缩后形成的压力势能只占压缩机输入能量的20%左右，压缩机输入能量的大约80%均以热能的形式排放到环境空气中。将空气一级压缩至0.8MPa时，空气温度理论温度可达到263℃，可见空压机运行过程中产生了大量的热能，具有极大地回收利用价值。所以将空压机产生的余热有效地回收利用，将对节能降耗，减少碳排放具有积极的现实意义。
虽然空压机余热回收技术日趋成熟，且为企业接受，但是普遍存在夏季无法完全利用或不利用的情况，特别是在南方地区，除部分工艺用热之外，大部分的余热还是排掉，影响整体的余热利用效率。
鉴于此，将空压机余热回收用于制冷给空压机进口的空气降温除湿，这样不仅余热得到了很好地利用，而且给空压机进口空气降温除湿，可以提高空气密度和降低空气湿度，使空压机在运行的过程中，冷却器析出的凝结水变少，有效提高空压机产气质量和运行效率，同时降低空压机运行和维护费用，达到节能降耗目的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种利用空压余热提高空压机运行效率的装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种利用空压余热提高空压机运行效率的装置，包括空气压缩机；该空气压缩机有三级压缩机，空气冷却器与一级压缩机、一级冷却器、二级压缩机、二级冷却器、三级压缩机、三级冷却器依次连接，自空气冷却器引入空气，由三级冷却器输出压缩空气；空气冷却器与吸收式制冷机组通过管路连接，组成冷冻水循环回路；吸收式制冷机组经管路连接换热器，换热器经管路分别连接一级冷却器、二级冷却器和三级冷却器，一级冷却器、二级冷却器和三级冷却器分别通过管路连接吸收式制冷机组，组成热水循环回路；换热器与水冷却塔通过管路连接，组成冷却水循环回路。
本发明中，还包括水软化器，通过管路连接至所述热水循环回路。
本发明进一步提供了利用空压余热提高空压机运行效率的方法，是通过使用前述装置，将空气压缩机压缩过程中产生的热量回收用于产热水；热水通过吸收式制冷机组制冷产出冷冻水，再以冷冻水给空压机进口的空气降温除湿；具体过程包括：
（1）压缩空气流程
常温常压的空气首先进入空气冷却器降温除湿；再依次进入一级压缩机压缩升温和一级冷却器降温、二级压缩机压缩升温和二级冷却器降温及三级压缩机压缩升温和三级冷却器降温，空气压力逐级升高；最终压缩空气在三级冷却器出口输出；
（2）热水流程
经换热器冷却降温的水分别进入一级冷却器、二级冷却器和三级冷却器中换热，被加热的水再进入吸收式制冷机组驱动制冷并降温，然后进入换热器进一步冷却，依此循环；
（3）冷冻水流程
冷冻水进入吸收式制冷机组制冷降温后，再进入空气冷却器给空气降温除湿；升温后的冷冻水再进入吸收式制冷机组制冷降温，依此循环；
（4）冷却水流程
经水冷却塔冷却降温的冷却水进入换热器换热，换热过的水再进入水冷却塔冷却，依此循环。
本发明中，在热水流程中循环使用的是经过软化处理的软水；当循环的软水不足时，由水软化器将原水软化后再补入热水循环回路中。
空压机运行效率可用电单耗D表示，电单耗是指空压机单位时间内的耗电量与产气量的比值，其计算公式见式(1)。
D=W/Q   （1）
式中：D—空压机电单耗，kW·h/Nm3；
W—空压机单位时间内耗电量，kW·h；
Q—空压机单位时间内产气量，Nm3。
利用空压余热空压机运行效率提高率η的计算公式见式(2)。
η=（D1-D2）/D1×100％   （2）
式中：η—空压机运行效率提高率，%；
D1—未利用空压余热时空压机的电单耗，kW·h/Nm3；
D2—利用空压余热时空压机的电单耗，kW·h/Nm3。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
空压机余热既得到了有效地回收，又回用到空压系统，给空压机进口空气降温除湿，有效提高空压机产气质量和效率，同时降低空压机组运行和维护费用，达到节能降耗目的。
附图说明
图1为本发明的技术流程图。
图中的附图标记为：1空气冷却器；2一级压缩机；3一级冷却器；4二级压缩机；5二级冷却器；6三级压缩机；7三级冷却器；8换热器；9吸收式制冷机组；10水冷却塔；11水软化器。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明作进一步详细解释。
利用空压余热提高空压机运行效率的装置包括三级压缩机：空气冷却器1与一级压缩机2、一级冷却器3、二级压缩机4、二级冷却器5、三级压缩机6、三级冷却器7依次连接，自空气冷却器1引入空气，由三级冷却器7输出压缩空气；空气冷却器1与吸收式制冷机组9通过管路连接，组成冷冻水循环回路；吸收式制冷机组9经管路连接换热器8，换热器8经管路分别连接一级冷却器3、二级冷却器5和三级冷却器7，一级冷却器3、二级冷却器5和三级冷却器7分别通过管路连接吸收式制冷机组9，组成热水循环回路；换热器8与水冷却塔10通过管路连接，组成冷却水循环回路。水软化器11通过管路连接至热水循环回路。
本发明中，利用空压余热提高空压机运行效率的方法是，通过使用前述装置，将空气压缩机压缩过程中产生的热量回收用于产热水；热水通过吸收式制冷机组9制冷产出冷冻水，再以冷冻水给空压机进口的空气降温除湿；具体过程包括：
（1）压缩空气流程
常温常压的空气首先进入空气冷却器1降温除湿；再依次进入一级压缩机2压缩升温和一级冷却器3降温、二级压缩机4压缩升温和二级冷却器5降温及三级压缩机6压缩升温和三级冷却器7降温，空气压力逐级升高；最终压缩空气在三级冷却器7出口输出；
（2）热水流程
经换热器8冷却降温的水分别进入一级冷却器3、二级冷却器5和三级冷却器7中换热，被加热的水再进入吸收式制冷机组9驱动制冷并降温，然后进入换热器8进一步冷却，依此循环；
（3）冷冻水流程
冷冻水进入吸收式制冷机组9制冷降温后，再进入空气冷却器1给空气降温除湿；升温后的冷冻水再进入吸收式制冷机组9制冷降温，依此循环；
（4）冷却水流程
经水冷却塔10冷却降温的冷却水进入换热器8换热，换热过的水再进入水冷却塔10冷却，依此循环。
一级冷却器3、二级冷却器5和三级冷却器7可以使用具有高换热效率和低阻尼的换热器，不仅能将水加热到吸收式制冷机组9的驱动热水温度，而且能使压缩空气和水流过一级冷却器3、二级冷却器5和三级冷却器7的压损低。
在热水流程中循环使用的是经过软化处理的软水，软水流动时不易结垢，不会降低三个冷却器和换热器8的换热效率以及吸收式制冷机组9运行效率。当循环的软水不足时，由水软化器11将原水软化后再补入热水循环回路中。
本发明中，空压机运行效率可用电单耗D表示，电单耗是指空压机单位时间内的耗电量与产气量的比值，其计算公式见式(1)。
D=W/Q   （1）
式中：D—空压机电单耗，kW·h/Nm3；
W—空压机单位时间内耗电量，kW·h；
Q—空压机单位时间内产气量，Nm3。
利用空压余热空压机运行效率提高率η的计算公式见式(2)。
η=（D1-D2）/D1×100％   （2）
式中：η—空压机运行效率提高率，%；
D1—未利用空压余热时空压机的电单耗，kW·h/Nm3；
D2—利用空压余热时空压机的电单耗，kW·h/Nm3。

Claims (4)

1.利用空压余热提高空压机运行效率的装置，包括空气压缩机；其特征在于，该空气压缩机有三级压缩机，空气冷却器与一级压缩机、一级冷却器、二级压缩机、二级冷却器、三级压缩机、三级冷却器依次连接，自空气冷却器引入空气，由三级冷却器输出压缩空气；空气冷却器与吸收式制冷机组通过管路连接，组成冷冻水循环回路；吸收式制冷机组经管路连接换热器，换热器经管路分别连接一级冷却器、二级冷却器和三级冷却器，一级冷却器、二级冷却器和三级冷却器分别通过管路连接吸收式制冷机组，组成热水循环回路；换热器与水冷却塔通过管路连接，组成冷却水循环回路。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括水软化器，通过管路连接至所述热水循环回路。
3.利用空压余热提高空压机运行效率的方法，其特征在于，是通过使用权利要求1所述装置，将空气压缩机压缩过程中产生的热量回收用于产热水；热水通过吸收式制冷机组制冷产出冷冻水，再以冷冻水给空压机进口的空气降温除湿；具体过程包括：
(1)压缩空气流程
常温常压的空气首先进入空气冷却器降温除湿；再依次进入一级压缩机压缩升温和一级冷却器降温、二级压缩机压缩升温和二级冷却器降温及三级压缩机压缩升温和三级冷却器降温，空气压力逐级升高；最终压缩空气在三级冷却器出口输出；
(2)热水流程
经换热器冷却降温的水分别进入一级冷却器、二级冷却器和三级冷却器中换热，被加热的水再进入吸收式制冷机组驱动制冷并降温，然后进入换热器进一步冷却，依此循环；
(3)冷冻水流程
冷冻水进入吸收式制冷机组制冷降温后，再进入空气冷却器给空气降温除湿；升温后的冷冻水再进入吸收式制冷机组制冷降温，依此循环；
(4)冷却水流程
经水冷却塔冷却降温的冷却水进入换热器换热，换热过的水再进入水冷却塔冷却，依此循环。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在热水流程中循环使用的是经过软化处理的软水；当循环的软水不足时，由水软化器将原水软化后再补入热水循环回路中。
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