CN103821700B - 一种节能压缩空气装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气体压缩制造技术领域，具体涉及一种新型节能压缩空气装置及其制备方法。其包括依次相连的增压装置、高压气化器、储气罐及其相应的连接管路和阀门，高压气化器和储气罐之间设置气体换热补熵装置，增压装置与高压气化器之间设置射流引流器，射流引流器的另一输入口与气体换热补熵装置顶部相连，气体换热补熵装置出口通过气体混合引流器与储气罐相连，气体混合引流器的另一输入口与高压气化器相连。本发明利用科恩达效应原理，在传统装置基础上设置射流引流器、气体混合引流器，利用少量液态空气气化产生少量高压压缩空气，用少量高压压缩空气形成10～100倍的高流量压缩空气，耗能少、装置简单、供气量大、无噪声、成本也大幅降低。

Description

一种节能压缩空气装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及气体压缩制造技术领域，具体涉及一种节能压缩空气装置及其制备方法。

背景技术

压缩空气，即被外力压缩的空气。空气具有可压缩性，经空气压缩机做机械功使本身体积缩小、压力提高后的空气叫压缩空气。压缩空气是一种重要的动力源。与其它能源比，它具有下列明显的特点：清晰透明，输送方便，没有特殊的有害性能，没有起火危险，不怕超负荷，能在许多不利环境下工作，空气在地面上到处都有，取之不尽。压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源。

压缩空气是工业领域非常常用的动力来源，压缩空气的获得大部分是通过空压机获得，也有少数通过液体气化获得。空压机制备压缩空气通常效率低、噪音大，耗能多，尤其大型空压机工作产生的温度比较高，需要散热，否则将大大影响储气罐的储存效率，目前技术没有充分利用这部分能量。通过液体气化获得压缩空气方法需要换热装置，需要补充热量，甚至需要升温至常温，由超低温升温至常温的过程复杂，成本大。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种耗能减少、装置简单、供气量大、无噪声、成本大幅降低的节能压缩空气装置及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种节能压缩空气装置，包括依次相连的增压装置、气化器、储气罐及其相应的连接管路和阀门，其所述的增压装置为高压超低温液体泵或高压压气机，所述的气化器为高压气化器，高压气化器和储气罐之间设置气体换热补熵装置，气体换热补熵装置的输入管道设置空气过滤干燥装置，增压装置与高压气化器之间设置射流引流器，射流引流器的另一输入口与气体换热补熵装置顶部相连，所述的气体换热补熵装置出口通过气体混合引流器与储气罐相连，气体混合引流器的另一输入口与高压气化器相连，高压气化器与气体混合引流器之间的连接管路设置泄压单向阀，所述的储气罐顶部设置安全泄压装置。

上述的一种节能压缩空气装置，其所述的高压气化器为气源高压气化器或液源高压气化器。

上述的一种节能压缩空气装置，其所述的高压气化器通过热源液体、热源气体获取热量，或通过加热装置获取热量。

上述的一种节能压缩空气装置，其所述的高压超低温液体泵的输入口与液态空气储罐相连，或与气体换热补熵装置顶部相连。

上述的一种节能压缩空气装置，其所述的气体换热补熵装置的输入端设置有气体膨胀段，其输出端设置有气体收缩段，所述气体换热补熵装置的输入端和输出端之间设置换热器。

一种节能压缩空气的制备方法，其包括以下步骤：

增压装置以5~30MPa的压力将液态空气或高温空气输入射流引流器，经科恩达效应形成超低温高压气液混合物或超低温高压气体混合物；

所得的超低温高压气液混合物或超低温高压气体混合物经过超低温高压管路进入高压气化器吸收热量后气化形成高压常温气体；

所得的高压常温气体达到设定压力后，通过高压输气管输入气体混合引流器，过滤干燥的空气经过气体换热补熵装置升温补熵后输入气体混合引流器，通过科恩达效应形成高流量气体进入储气罐待用；

部分经过气体换热补熵装置升温补熵的空气回流输入射流引流器，再形成超低温高压气液混合物或超低温高压气体混合物，使得制备过程连续进行。

有益效果：

本发明利用科恩达效应原理，在传统装置基础上设置射流引流器、气体混合引流器，利用少量液态空气气化产生少量高压压缩空气，用少量高压压缩空气形成10~100倍的高流量压缩空气，耗能少、装置简单、供气量大、无噪声、成本也大幅降低。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的实施例1结构图。

图2为本发明的实施例2结构图。

图3为本发明的实施例3结构图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1

参照图1，本发明包括包括依次相连的高压超低温液体泵2、气源高压气化器5、储气罐18及其相应的连接管路和阀门，气源高压气化器5内设置风扇加快热量的均匀交换，气源高压气化器5和储气罐18之间设置气体换热补熵装置，气体换热补熵装置底部的输入端设置气体膨胀段13，顶部的输出端设置气体收缩段10，输入端和输出端之间设置换热器14，气体换热补熵装置的输入管道设置空气过滤干燥装置20，空气经过过滤干燥后进入气体换热补熵装置，高压超低温液体泵2与气源高压气化器5之间设置射流引流器3，射流引流器3的另一输入口通过射流回气管24与气体换热补熵装置顶部的气体收缩段10相连，气体换热补熵装置出口通过气体混合引流器9与储气罐18相连，气体混合引流器9的另一输入口与气源高压气化器5相连，气源高压气化器5与气体混合引流器9之间的连接管路设置泄压单向阀15，储气罐18顶部设置安全泄压装置25，高压超低温液体泵2的输入口与液态空气储罐1相连，用以提供液态空气。

本发明制备压缩空气的原理如下：

液态空气储罐1里的低温液态空气通过高压超低温液体泵2以5~30MPa的压力输入射流引流器3，同时通过射流回气管24吸入高温的空气混合，形成超低温高压气液混合物；所得的超低温高压气液混合物经过超低温高压气液管路4进入气源高压气化器5吸收热量后气化形成高压常温气体；所得的高压常温气体达到设定压力后，通过高压输气管8上的泄压单向阀15输入气体混合引流器9，通过科恩达效应使得过滤干燥的空气经过气体换热补熵装置升温补熵后形成高流量气体进入储气罐18待用；部分经过升温补熵的空气输入射流回气管24，与低温液态空气混合，再形成超低温高压气液混合物，使得制备过程连续进行。

本发明的启动原理如下：

开启装置时，先打开高压超低温液体泵2，液体空气经过射流引流器3进入气源高压气化器5气化升温，经过一定时间，超低温高压气液管路4、高压输气管8里面的压力会逐步上升，达到一定安全压力时，高压输气管8里的高压气体顶开泄压单向阀15，进入气体混合引流器9。储气罐18顶部设置安全泄压装置25，当压力超过设定值时，通过安全泄压装置25保证储气罐18内的压力安全，同时停止高压超低温液体泵2运行，停止液态空气的供给，气源高压气化器5里的压力下降，压力下降到一定数值时，关闭泄压单向阀15。

实施例2

参照图2，实施例2与实施例1的不同之处在于，实施例2的高压气化器5为液源高压气化器，其通过热源液输入管路7、热源液输出管路8获得热量。

实施例3

参照图3，实施例3与实施例2的不同之处在于，高压超低温液体泵2更换为高压压气机27，高压压气机27的输入口通过一个空气歧路26与升温补熵后的空气相连，气体换热补熵装置顶部的气体收缩段10输出的空气，一部分直接进入射流引流器3，另一部分作为空气源，经过高压压气机27加压后高压输入射流引流器3。这种方式原理和图1、图2没有差异，只是产生高压气体的方式有所差异。图3的方式适合用电能作为动力，不需要液态空气，同样实现节能高效生产压缩空气的结果。

本发明利用科恩达效应原理，在传统装置基础上设置射流引流器、气体混合引流器，利用少量液态空气气化产生少量高压压缩空气，或者用高压压气机产生少量高压压缩空气，用少量高压压缩空气形成10~100倍的高流量压缩空气，耗能少、装置简单、供气量大、无噪声、成本也大幅降低。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种节能压缩空气装置，包括依次相连的增压装置、气化器、储气罐及其相应的连接管路和阀门，其特征在于，所述的增压装置为高压超低温液体泵或高压压气机，所述的气化器为高压气化器，高压气化器和储气罐之间设置气体换热补熵装置，气体换热补熵装置的输入管道设置空气过滤干燥装置，增压装置与高压气化器之间设置射流引流器，射流引流器的另一输入口与气体换热补熵装置顶部相连，所述的气体换热补熵装置出口通过气体混合引流器与储气罐相连，气体混合引流器的另一输入口与高压气化器相连，高压气化器与气体混合引流器之间的连接管路设置泄压单向阀，所述的储气罐顶部设置安全泄压装置，所述的高压气化器为气源高压气化器或液源高压气化器；所述的高压超低温液体泵的输入口与液态空气储罐相连，或与气体换热补熵装置顶部相连。

2.根据权利要求1所述的一种节能压缩空气装置，其特征在于，所述的高压气化器通过热源液体、热源气体获取热量，或通过加热装置获取热量。

3.根据权利要求1所述的一种节能压缩空气装置，其特征在于，所述的气体换热补熵装置的输入端设置有气体膨胀段，其输出端设置有气体收缩段，所述气体换热补熵装置的输入端和输出端之间设置换热器。

4.根据权利要求1-3任意一项节能压缩空气装置制备压缩空气的方法，其特征在于，包括以下步骤：

增压装置以5~30MPa的压力将液态空气或高温空气输入射流引流器，经科恩达效应形成超低温高压气液混合物或超低温高压气体混合物；

所得的超低温高压气液混合物或超低温高压气体混合物经过超低温高压管路进入高压气化器吸收热量后气化形成高压常温气体；

所得的高压常温气体达到设定压力后，通过高压输气管输入气体混合引流器，过滤干燥的空气经过气体换热补熵装置升温补熵后输入气体混合引流器，通过科恩达效应形成高流量气体进入储气罐待用；

部分经过气体换热补熵装置升温补熵的空气回流输入射流引流器，再形成超低温高压气液混合物或超低温高压气体混合物，使得制备过程连续进行。