CN108072288A - 一种压风机余热回收系统及操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及余热回收利用技术领域，具体涉及一种压风机余热回收系统及操作方法。回收系统，包括压风机、风热回收装置、油热回收装置、热水箱；压风机的风介质输出端通过管道与风热回收装置连通、经风热回收装置换热后由出风管排出；压风机的油介质输出端通过管道与油热回收装置连通、经油热回收装置换热后通过回油管与压风机连通形成回路；还包括自来水管道，依次与风热回收装置、油热回收装置连通，自来水管道中的液体经风热回收装置、油热回收装置后温度升高、并流入热水箱内。本发明中采用热管能高效回收压风机余热，提高了回收效率、回收量大、功率密度大、体积小；采用风热、油热与自来水逆向串联加热自来水的出水温度高。
Description
技术领域
本发明涉及余热回收利用技术领域，具体涉及一种压风机余热回收系统及操作方法。
背景技术
矿山生产中压风机作为主要的动力设备之一，为气动设备和工具提供动力，其中使用广泛的是螺杆式压风。螺杆式压风机的运行过程中会产生大量热量，需通过润滑油带出机体外，确保压风机正常工作，此时油温度通常在80～100℃之间，该部分热量通常作为废热通过风冷或水冷的形式再把热量排放到环境中，不但造成能源浪费，还会引起环境热污染。
发明内容
本发明的一个主要目的在于克服现有技术中的至少一种缺陷，提供一种压风机余热回收系统及操作方法。
为了实现上述技术方案，本发明采用以下技术方案：
根据本发明的一个方面，提供一种压风机余热回收系统，包括：压风机、风热回收装置、油热回收装置、热水箱；
其中，所述压风机的风介质输出端通过管道与风热回收装置连通、经所述风热回收装置换热后由出风管排出；所述压风机的油介质输出端通过管道与油热回收装置连通、经所述油热回收装置换热后通过回油管与压风机连通形成回路；
还包括自来水管道，依次与所述风热回收装置、油热回收装置连通，所述自来水管道中的液体经所述风热回收装置、油热回收装置后温度升高、并流入所述热水箱内。
根据本发明的一实施方式，所述风热回收装置包括第一上腔体、第一下腔体，所述第一上腔体与第一下腔体之间采用隔板分隔及密封，在所述隔板上安装有若干个热管，所述热管分别向上及向下延伸、且分别延伸至所述第一上腔体及第一下腔体内，所述第一上腔体两端设有第一进水阀门及第一出水阀门，所述第一下腔体两端设有进风阀门及出风阀门，所述第一进水阀门、第一出水阀门、进风阀门、出风阀门均设有温度传感器，所述第一进水阀门、第一出水阀门、进风阀门、出风阀门、温度传感器分别与控制器电性连接。
根据本发明的一实施方式，所述油热回收装置包括第二上腔体、第二下腔体，所述第二上腔体与第二下腔体之间采用隔板分隔及密封，在所述隔板上安装有若干个热管，所述热管分别向上及向下延伸、且分别延伸至所述第二上腔体及第二下腔体内，所述第二上腔体两端设有第二进水阀门、第二出水阀门，所述第二下腔体设有进油阀门及出油阀门，所述第二进水阀门、第二出水阀门、进油阀门、出油阀门均设有温度传感器，所述第二进水阀门、第二出水阀门、进油阀门、出油阀门、温度传感器分别与控制器电性连接。
根据本发明的一实施方式，所述热管垂直或倾斜贯穿于所述隔板上。
根据本发明的一实施方式，所述热管的下半部分别与第一下腔体、第二下腔体组成蒸发器，其上半部分别与第一上腔体、第二上腔体组成冷凝器。
根据本发明的一实施方式，所述第一上腔体、第二上腔体的侧壁上均设有除垢进液阀门、除垢出液阀门，所述除垢进液阀门、除垢出液阀门分别与控制器电性连接。
根据本发明的一实施方式，所述热水箱设有第三进水阀门、第三出水阀门，以及设置于所述第三进水阀门、第三出水阀门处的温度传感器，所述第三进水阀门、第三出水阀门及温度传感器与控制器电性连接。
根据本发明的一实施方式，还包括：一报警器，与所述控制器电性连接。
根据本发明的一实施方式，所述压风机、热水箱单独设置，所述风热回收装置、油热回收装置采用分体式单独设置或整体式设置。
根据本发明的一个方面，提供一种压风机余热回收系统的操作方法，包括：
打开进风阀门、出风阀门、进油阀门、出油阀门，打开所有的进水阀门、出水阀门，关闭所有的除垢进液阀门、除垢排液阀门，压风机压出的高温风经管道进入风热回收装置下部的蒸发器，经热管吸热后通过出风管进入供风管网，热管吸收高温风中热量后其内部工质汽化蒸发上升；自来水经管道进入风热回收装置上部冷凝器，吸收热管传输来的热量对热管上半部进行冷却使热管工质冷凝液化后回流，自来水的温度因吸收热量而升高；
压风机的高温油经管道进入油热回收装置下部的蒸发器，经热管吸热后通过管道再回到压风机的油箱进行循环工作，热管吸收油热后其内部工质汽化蒸发上升，进入冷凝器冷却液化后回到蒸发器，从风热回收装置导出的预热自来水经管道进入油热回收装置上部的冷凝器、吸收热管从油中传输过来的热量得以继续加热和升温；经加热的自来水最终通过管道流入热水箱内。
根据本发明的一实施方式，当压风机回油温度高于设定温度时，通过增大进水阀门的进水量调节；当压风机回油温度低于设定温度时，通过减小进水阀门的进水量调节。
根据本发明的一实施方式，关闭风热回收装置和油热回收装置的所有的进水阀门、出水阀门，打开除垢进液阀门进行除垢，待除垢工作完成后关闭除垢进液阀门，打开除垢排液阀门、进水阀门用自来水将除垢液排出。
由上述技术方案可知，本发明具备以下优点和积极效果中的至少之一：
本发明中采用热管能高效回收压风机余热，提高了回收效率、回收量大、功率密度大、体积小；采用风热、油热与自来水逆向串联加热自来水的出水温度高。
本发明所述压风机余热回收系统具有除垢功能，保证了系统的高效运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述一种压风机余热回收系统一实施方式的结构框图；
图2为图1中所述风热回收装置的结构示意图；
图3为图1中所述油热回收装置的结构示意图；
图4为图1中所述热水箱的结构示意图；
图5为本发明所述一种压风机余热回收系统的电路系统示意图。
附图标记说明如下：
1-压风机；2-风热回收装置；21-第一上腔体；211-第一进水阀门；212-第一出水阀门；213-第一除垢进液阀门；214-第一除垢出液阀门；22-第一下腔体；221-进风阀门；222-出风阀门；23-第一隔板；24-第一热管；3-油热回收装置；31-第二上腔体；311-第二进水阀门；312-第二出水阀门；313-第二除垢进液阀门；314-第二除垢出液阀门；32-第二下腔体；321-进油阀门；322-出油阀门；33-第二隔板；34-第二热管；4-热水箱；41-第三进水阀门；42-第三出水阀门；5-自来水管道；6-出风管；7-温度传感器；8-控制器；9-报警器。
具体实施方式
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
压风机余热回收系统实施方式
参见图1～5，图1为本发明所述一种压风机余热回收系统一实施方式的结构框图，图2为图1中所述风热回收装置的结构示意图，图3为图1中所述油热回收装置的结构示意图，图4为图1中所述热水箱的结构示意图，图5为本发明所述一种压风机余热回收系统的电路系统示意图。
本发明所述一种压风机余热回收系统，包括：压风机1、风热回收装置2、油热回收装置3、热水箱4、自来水管道5及出风管6。其中，所述压风机1的风介质输出端通过管道与风热回收装置2连通、经所述风热回收装置2换热后由出风管6排出、经供风管网(图中未示)回流至压风机1的风介质输入端；所述压风机1的油介质输出端通过管道与油热回收装置3连通、经所述油热回收装置3换热后通过回油管7与压风机1连通形成回路；所述自来水管道5依次与所述风热回收装置2、油热回收装置3连通，所述自来水管道5中的液体经所述风热回收装置2、油热回收装置3后温度升高、并流入所述热水箱4内。所述风热回收装置2与油热回收装置3之间的管道为自来水预热管道，通过风热回收装置2对自来水管道5中的水进行预热。进一步地，所述压风机1运行时产生的高温风、高温油的温度在1000C左右，其中高温风冷却后的温度没有要求，回油的温度一般要求控制在600C—700C；自来水热水的温度一般控制在500C—600C范围之内。
本发明中，所述风热回收装置2包括第一上腔体21、第一下腔体22，所述第一上腔体21与第一下腔体22之间采用第一隔板23分隔及密封，在所述隔板23上安装有若干个第一热管24，所述第一热管24分别向上及向下延伸、且分别延伸至所述第一上腔体21及第一下腔体22内，所述第一上腔体21两端设有第一进水阀门211及第一出水阀门212，所述第一下腔体22两端设有进风阀门221及出风阀门222。所述第一进水阀门211、第一出水阀门212、进风阀门221、出风阀门222均设有温度传感器7，所述第一进水阀门211、第一出水阀门212、进风阀门221、出风阀门222、温度传感器7分别与控制器8电性连接。本发明中，所述油热回收装置3与风热回收装置2的结构相同，具体地：所述油热回收装置3包括第二上腔体31、第二下腔体32，所述第二上腔体31与第二下腔体32之间采用第二隔板33分隔及密封，在所述第二隔板33上安装有若干个第二热管34，所述第二热管分别向上及向下延伸、且分别延伸至所述第二上腔体31及第二下腔体32内，所述第二上腔体31两端设有第二进水阀门311、第二出水阀门312，所述第二下腔体32设有进油阀门321及出油阀门322，所述第二进水阀门311、第二出水阀门312、进油阀门321、出油阀门322均设有温度传感器7，所述第二进水阀门311、第二出水阀门312、进油阀门321、出油阀门322、温度传感器7分别与控制器8电性连接。通过控制器8控制所有的进水阀门、出水阀门、进风阀门、出风阀门、进油阀门、出油阀门、除垢进液阀门、除垢出液阀门的开启、关闭及管道内流体的流速。
本发明中，所述第一热管24垂直贯穿于所述第一隔板23上，第二热管34垂直贯穿于所述第二隔板33上。如此设计,热量在传输过程中损耗最少。当然，所述第一热管24、第二热管34也可以倾斜设置。需要注意的是，所述第一热管24不得与第一隔板23平行设置，第二热管34不得与第二隔板33平行设置。本发明中，所述第一热管24的下半部与第一下腔体22组成蒸发器，第二热管34的下半部与第二下腔体33组成蒸发器，所述第一热管24的上半部与第一上腔体21组成冷凝器，第二热管34的上半部与第二上腔体31组成冷凝器。所述第一热管24、第二热管34是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件，为现有设备。本发明中，所述热管4内的工作液体为水。
本发明中，设置于第一下腔体22内的第一热管24中的水通过“吸热”变成水蒸气向上移动至第一热管24的顶部，即向上移动至设置于第一上腔体21的第一热管24内，在此过程中水蒸气携带热量；当水蒸气遇到设置于第一上腔体21的第一热管24时，水蒸气由气态转变成液体的水附着在第一热管24的内壁上；在重力作用下，液态的水在第一热管24内壁由上而下回流至第一热管24的下半部。其中，水蒸气由气态转变成液态水的过程中完成“放热”，第一上腔体21内进入的自来水在流动过程中带走热量，实现压气机1的风介质输出端输出的气体的热量的回收。同理，设置于第二下腔体32内的第二热管34中的水通过“吸热”变成水蒸气向上移动至第二热管34的顶部，即向上移动至设置于第二上腔体31的第二热管34内，在此过程中水蒸气携带热量；当水蒸气遇到设置于第二上腔体31的第二热管34时，水蒸气由气态转变成液体的水附着在第二热管34的内壁上；在重力作用下，液态的水在第二热管34内壁由上而下回流至第二热管34的下半部。其中，水蒸气由气态转变成液态水的过程中完成“放热”，第二上腔体31内进入的自来水在流动过程中带走热量，实现压气机1的油介质输出端输出的油液的热量的回收。
本发明中，所述第一上腔体21的侧壁上均设有第一除垢进液阀门213、第一除垢出液阀门214，所述第一除垢进液阀门213、第一除垢出液阀门214分别与控制器8电性连接。所述第二上腔体31的侧壁上均设有第二除垢进液阀门313、第二除垢出液阀门314，所述第二除垢进液阀门313、第二除垢出液阀门314分别与控制器8电性连接。进一步地，所述第一除垢进液阀门213位于所述第一除垢出液阀门214的上侧，第二除垢进液阀门313位于所述第二除垢出液阀门314的上侧。如此设计，有利于由第一除垢进液阀门213、第二除垢进液阀门313进入的除垢液排出。优选为，所述第一除垢出液阀门214位于所述第一上腔体21的底部，第二除垢出液阀门314位于所述第二上腔体31的底部。本发明中，所述热水箱4设有第三进水阀门41、第三出水阀门42，以及设置于所述第三进水阀门41、第三出水阀门42处的温度传感器7，所述第三进水阀门41、第三出水阀门42及温度传感器7与控制器8电性连接。所述的控制器7为现有设备，可以采用ATmega64控制器。另外，本发明中还采用一报警器9，与所述控制器8电性连接，通过设置报警器9可以发出报警信号。
本发明所述一种压风机余热回收系统的操作方法，包括以下步骤：
通过控制器8打开进风阀门221、出风阀门222、进油阀门321、出油阀门322，打开所有的进水阀门、出水阀门，关闭所有的除垢进液阀门、除垢排液阀门，压风机1压出的高温风经管道进入风热回收装置2下部的蒸发器，经第一热管24吸热后通过出风管6进入供风管网，第一热管24吸收高温风中热量后其内部工质汽化蒸发上升；自来水经自来水管道5进入风热回收装置2上部冷凝器，吸收第一热管24传输来的热量对第一热管24上半部进行冷却，使第一热管24工质冷凝液化后回流，自来水的温度因吸收热量而升高；
压风机1的高温油经管道进入油热回收装置2下部的蒸发器，经第二热管34吸热后通过管道再回到压风机1的油箱(图中未示)进行循环工作，第二热管34吸收油热后其内部工质汽化蒸发上升，进入冷凝器冷却液化后回到蒸发器，从风热回收装置2导出的预热自来水经管道进入油热回收装置3上部的冷凝器、吸收第二热管34从油中传输过来的热量得以继续加热和升温；经加热的自来水最终通过管道流入热水箱4内。所述热水箱4内的热水可以作为日常洗浴清洁用水。
其中，当控制器8通过设置于出油阀门322的温度传感器7监测到压风机1回油温度高于设定温度时，控制器8就控制第一腔体31的第二进水阀门311增加进水量；当所述的温度传感器监测到压风机1的回油温度低于设定温度时就控制第二进水阀门311减少进水量。
当第二上腔体31的温度传感器7监测到出水温度低于设定温度范围、第二下腔体32的温度传感器7监测到回油温度高于设定温度范围时，说明第二下腔体32内第二热管34上的水垢严重，所述控制器8通过报警器9发出报警信号，待压风机1停止运转后控制器13关闭第一进水阀门211、第一出水阀门212、第二进水阀门311、第二出水阀门312，打开第一除垢进液阀门213、第二除垢进液阀门313使除垢液分别进入第一上腔体21、第二上腔体31内进行除垢工作。等除垢工作结束(一般采用定时)后，所述控制器8关闭第一除垢进液阀门213、第二除垢进液阀门313,打开第一进水阀门211、第一除垢出液阀门214用自来水将第一上腔体21中的除垢液排出，等冲洗干净后关闭第一除垢出液阀门214；打开第一出水阀门212、第二进水阀门311、第二除垢出液阀门314将第二上腔体31中的除垢液排出，等冲洗干净后关闭第二除垢出液阀门314，等待压风机1下次运行时打开第二出水阀门312进行压风机1余热回收工作。
综上所述，本发明中采用热管能高效回收压风机余热，提高了回收效率、回收量大、功率密度大、体积小；采用风热、油热与自来水逆向串联加热自来水的出水温度高。本发明所述压风机余热回收系统具有除垢功能，保证了系统的高效运行。
应可理解的是，本发明不将其应用限制到本文提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施例，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本发明的范围内。应可理解的是，本文公开和限定的本发明延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。本文所述的实施例说明了已知用于实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。
Claims (10)
1.一种压风机余热回收系统，其特征在于，包括：压风机、风热回收装置、油热回收装置、热水箱；
其中，所述压风机的风介质输出端通过管道与风热回收装置连通、经所述风热回收装置换热后由出风管排出；所述压风机的油介质输出端通过管道与油热回收装置连通、经所述油热回收装置换热后通过回油管与压风机连通形成回路；
还包括自来水管道，依次与所述风热回收装置、油热回收装置连通，所述自来水管道中的液体经所述风热回收装置、油热回收装置后温度升高、并流入所述热水箱内。
2.根据权利要求1所述的一种压风机余热回收系统，其特征在于，所述风热回收装置包括第一上腔体、第一下腔体，所述第一上腔体与第一下腔体之间采用隔板分隔及密封，在所述隔板上安装有若干个热管，所述热管分别向上及向下延伸、且分别延伸至所述第一上腔体及第一下腔体内，所述第一上腔体两端设有第一进水阀门及第一出水阀门，所述第一下腔体两端设有进风阀门及出风阀门，所述第一进水阀门、第一出水阀门、进风阀门、出风阀门均设有温度传感器，所述第一进水阀门、第一出水阀门、进风阀门、出风阀门、温度传感器分别与控制器电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种压风机余热回收系统，其特征在于，所述油热回收装置包括第二上腔体、第二下腔体，所述第二上腔体与第二下腔体之间采用隔板分隔及密封，在所述隔板上安装有若干个热管，所述热管分别向上及向下延伸、且分别延伸至所述第二上腔体及第二下腔体内，所述第二上腔体两端设有第二进水阀门、第二出水阀门，所述第二下腔体设有进油阀门及出油阀门，所述第二进水阀门、第二出水阀门、进油阀门、出油阀门均设有温度传感器，所述第二进水阀门、第二出水阀门、进油阀门、出油阀门、温度传感器分别与控制器电性连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种压风机余热回收系统，其特征在于，所述热管垂直或倾斜贯穿于所述隔板上。
5.根据权利要求2或3所述的一种压风机余热回收系统，其特征在于，所述热管的下半部分别与第一下腔体、第二下腔体组成蒸发器，其上半部分别与第一上腔体、第二上腔体组成冷凝器。
6.根据权利要求5所述的一种压风机余热回收系统，其特征在于，所述第一上腔体、第二上腔体的侧壁上均设有除垢进液阀门、除垢出液阀门，所述除垢进液阀门、除垢出液阀门分别与控制器电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种压风机余热回收系统，其特征在于，所述热水箱设有第三进水阀门、第三出水阀门，以及设置于所述第三进水阀门、第三出水阀门处的温度传感器，所述第三进水阀门、第三出水阀门及温度传感器与控制器电性连接。
8.一种压风机余热回收系统的操作方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
打开进风阀门、出风阀门、进油阀门、出油阀门，打开所有的进水阀门、出水阀门，关闭所有的除垢进液阀门、除垢排液阀门，压风机压出的高温风经管道进入风热回收装置下部的蒸发器，经热管吸热后通过出风管进入供风管网，热管吸收高温风中热量后其内部工质汽化蒸发上升；自来水经管道进入风热回收装置上部冷凝器，吸收热管传输来的热量对热管上半部进行冷却使热管工质冷凝液化后回流，自来水的温度因吸收热量而升高；
压风机的高温油经管道进入油热回收装置下部的蒸发器，经热管吸热后通过管道再回到压风机的油箱进行循环工作，热管吸收油热后其内部工质汽化蒸发上升，进入冷凝器冷却液化后回到蒸发器，从风热回收装置导出的预热自来水经管道进入油热回收装置上部的冷凝器、吸收热管从油中传输过来的热量得以继续加热和升温；经加热的自来水最终通过管道流入热水箱内。
9.根据权利要求8所述的一种压风机余热回收系统的操作方法，其特征在于，当压风机回油温度高于设定温度时，通过增大进水阀门的进水量调节；当压风机回油温度低于设定温度时，通过减小进水阀门的进水量调节。
10.根据权利要求8所述的一种压风机余热回收系统的操作方法，其特征在于，关闭风热回收装置和油热回收装置的所有的进水阀门、出水阀门，打开除垢进液阀门进行除垢，待除垢工作完成后关闭除垢进液阀门，打开除垢排液阀门、进水阀门用自来水将除垢液排出。
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2018
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