CN109519408A - 一种离心压缩机压缩全热回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心压缩机压缩全热回收装置，涉及空压机热回收技术领域，其技术方案要点是：包括N级压缩机，各级压缩机之间的管道上均连接有第一换热器以及保障换热器，第一换热器上设置有进水管与出水管，各级进水管均连接至进水总管上，出水管均连接至出水总管，出水管上设置有分水管，多个分水管分别与前一级的进水管连接，且分水管与出水管以及进水管连接处分别设置有第一电动三通阀与第二电动三通阀，所述出水管上设置有第一温度传感器。本发明能够切换出水管与各级进水管的进水方式，形成逐级热回收与各级分别热回收方式两种方式的切换，全面回收离心压缩机上的废热，具有提高热能回收效果的优点。

Description

一种离心压缩机压缩全热回收装置

技术领域

本发明涉及空压机热回收技术领域，更具体地说，它涉及一种离心压缩机压缩全热回收装置。

背景技术

离心压缩机是压缩机的一种，其结构和操作远离同离心鼓风机类似，通常采用多级式，能够使气体获得较高压强，处理量较大，效率较高。离心压缩机在工作过程中，由于空气被压缩产生大量压缩热，在设计空压机时，这些热量利用冷却装置将其带走。由此，现有技术中设计了热回收装置，以达到节能减排的效果。

如授权公告号为CN204878028U，公告日为2015.12.16的中国专利公开了一种离心压缩机热回收系统，包括由N个压缩主机各自独立串联组成的N级压缩主机，N大于等于2，其还包括油冷却器和冷却塔，所述N级压缩主机均通过管道与油冷却器相连接，其中第一级压缩主机连接有进气口；所述第N-1级压缩主机与第N级压缩主机之间设有第N-1级热交换器和第N-1级冷却器并且通过管道依次连接；所述第N级压缩主机依次连接有第N级热交换器和第N级冷却器，所述第N级冷却器连接有出气口；所述第一级冷却器至第N级冷却器以及油冷却器均通过管道与冷却塔和第一循环水泵相连接，所述第一级热交换器至第N级热交换器均通过管道串联而成，其中第N级热交换器连接有冷水管道和第二循环水泵，所述第一级热交换器连接有热水管道；其中第一循环水泵和第二循环水泵与控制中心相连接其中第N级热交换器连接有冷水管道和第二循环水泵，所述第一级热交换器连接有热水管道；

通过向冷水管道通入常温水，在第二循环水泵加压后进入第N级热交换器进行热交换，从热第N级热交换器出来后进入第N-1级热交换器，多次热交换后再进入第一级热交换器，再从第一级热交换器出来，常温冷水温度可升至额定温度，能有效回收压缩机产生的热能。但是该方案中的回收方式单一，只能逐级进行热能回收，对离心压缩机的废热回收不够全面，导致热能回收效果较差。

发明内容

针对现有的技术问题，本发明的目的在于提供一种离心压缩机压缩热全回收装置，能够对各级压缩机的余热全部回收，具有提高热能回收效果的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种离心压缩机压缩全热回收装置，包括由N个压缩主机各自独立串联组成的N级压缩机以及与N级压缩机连接的油冷却器，所述N级压缩机与N-1级之间的管道上均连接有第一换热器以及保障换热器，所述第一换热器上设置有进水管与出水管，各级所述第一换热器中的进水管均连接至进水总管上，出水管均连接至出水总管，所述进水总管连接至水源，且所述进水总管上设置有抽水泵，第N级以及第N-1级的所述出水管上均设置有分水管，各个所述分水管分别与前一级的进水管连接，且所述分水管与出水管以及进水管连接处分别设置有第一电动三通阀与第二电动三通阀，所述出水管上设置有第一温度传感器，所述第一温度传感器与控制系统连接，所述控制系统与第一电动三通阀以及第二电动三通阀连接。

如此设置，通过利用各个第一换热器对各级压缩机的管道进行热回收，通过打开抽水泵以将水源的水抽入进水总管，并向各级的进水管分别供水，从而对各级压缩机管道上的余热分别进行热回收，并形成热水通过出水管汇入出水总管内收集，由出水总管送至热水使用处，全面回收各级压缩机的余热，提高热能回收效果。通过设置的第一温度传感器，使得出水管回收的温度较低时，第一温度传感器反馈信号至控制系统中，由控制系统控制第一电动三通阀与第二电动三通阀的切换，从而切断进水总管向下一级进水管内的进水，并切断出水管向出水总管内进水，利用分水管将出水管内的温水通入下一级的进水管内，由下一级的第一换热器进行换热，从而提高水温，达到所需要收集的水温后通入出水总管内，并由出水总管送至热水使用处，从而能够全面回收压缩机的废热，并收集至所需要的水温，热能回收效果更为全面，实现提高热能回收效果的优点。通过上述方式，可实现逐级回收的热回收方式与各级分别回收的热回收方式之间的切换，通常利用各级分别回收的热回收方式回收，在需要更高温度的水温时，才使用逐级回收的方式进行，从而全面回收各级压缩机上的废热，实现提高热能回收效果的优点。

进一步设置：所述油冷却器上设置有进油总管，所述进油总管分别通过分油管连接至各级压缩主机中，各级压缩主机上均设置有出油分管，所述出油分管通过出油总管连接至油冷却器中，所述出油总管与油冷却器之间的管道上设置有第二换热器，所述第二换热器上设置有冷水进管与热水出管，所述冷水进管与进水总管连接。

如此设置，通过进油总管向分油管流通，使油通过分油管通入各级压缩机内使用，使用后通过出油分管流出，并汇总至出油总管内，由出油总管汇入油冷却器冷却后再循环使用。通过设置的第二换热器，使得冷水进管向第二换热器供水，能够对出油总管上的油热进行热回收，回收后的热水通过热水出管流出，从而对于离心压缩机的油热进行回收，全面回收离心压缩机的废热，提高热能回收效果。

进一步设置：所述热水出管设置为预热水管，所述预热水管连接至进水总管上，且所述预热水管与进水总管连接处设置有第三电动三通阀，所述第三电动三通阀与控制系统连接。

如此设置，通过控制系统控制第三电动三通阀进行切换，使得热水出管内的水向预热水管内通入，并由预热水管向进水总管内输入，从而利用第一换热器进一步进行热回收，提高温度后，由出水管流入出水总管，以全面回收离心压缩机的热能，回收到所需要的温度，提高热能的回收效果。

进一步设置：所述N的数目为3个，所述N级压缩机包括第一级压缩机、第二级压缩机以及第三级压缩机，所述第一换热器对应设置为第一级换热器、第二级换热器与第三级换热器，所述保障换热器一一对应设置。

如此设置，由第一级压缩机组对气体进行第一步压缩，压缩后通过第一级换热器进行热能回收，之后由保障换热器进行降温，并降温至第二级压缩机组所需要的温度，依次类推第二级压缩机与第三级压缩机的气体流动方式，从而利用各级的第一换热器进行热回收，实现多级全面热回收，提高热能回收效果。

进一步设置：所述第三级换热器与第二级换热器上的出水管设置有分水管，所述第三级换热器的分水管与第二级换热器的进水管连接，所述第二级换热器的分水管与第一级换热器的进水管连接。

如此设置，第三级换热器可回收的热能较少，在第三级换热器回收的水温温度不足时，由分水管流入第二级换热器的进水管内，通过第二级换热器换热后，由第二级换热器的出水管流出，如若温度达到需求，则汇入出水总管中，若温度依旧不满足需求，则通过第二换热器的分水管向第一级换热器的进水管内流入，从而形成逐级回收方式，达到回收高温热水的方式，提高热回收效果。

进一步设置：所述出水总管的出水端通过两个用热分管分别连接至第一储水箱与第二储水箱中，所述第一储水箱通过用热水管一连接至生活用热水处，所述第二储水箱通过用热水管二连接至吸收式溴化锂制冷装置的进水端处。

如此设置，通过两个用热分管将回收的热水分别通向第一储水箱与第二储水箱中，由第一储水箱通过用热水管一通向生活用热水处使用，由第二储水箱通过用热水管二通向吸收式溴化锂制冷装置提供制冷动力，以带动吸收式溴化锂制冷装置进行制冷，从而实现热能转化后的多方向应用，提高热水应用方向。

进一步设置：所述吸收式溴化锂制冷装置的出水端设置有回水管，所述回水管连接至进水总管上，且所述回水管与进水总管的连接处设置有第四电动三通阀，且所述回水管上设置有循环水泵一。

如此设置，通过回水管将应用到吸收式溴化锂制冷装置内的水汇流至进水总管内，从而通过循环水泵一抽送至各个进水管内形成循环，通过设置的第四电动三通阀，可在吸收式溴化锂制冷装置不工作时将回水管与进水总管的连接处关闭，由水源向进水总管内供水，保证热回收的有效进行。

进一步设置：两所述用热分管与出水总管的连接处设置有第五电动三通阀，所述第四电动三通阀以及第五电动三通阀均与控制系统连接。

如此设置，通过控制系统控制第五电动三通阀的切换，以便于切换出水总管内热水的流向，从而在热水不同使用方向上进行切换，操作十分便捷。

进一步设置：还包括冷却塔，各级所述保障换热器以及油冷却器均通过管道与冷却塔和循环水泵二相连接。

如此设置，通过冷却塔向保障换热器以及油冷却器中通入冷却水，从而冷却气体与油路系统中的油，保证向下一级通气时的温度降到合适的温度，确保离型压缩机的有效使用，提高使用寿命。

进一步设置：所述第一级压缩机的进风口通过风管连接有空气过滤器，所述空气过滤器的一侧连通有进风管。

如此设置，空气过滤器能够过滤进风管通入的气体，使得气体过滤后再通过风管通入第一级压缩机中压缩，提高气体进入离心压缩机内时的纯净度，以保护各级压缩机的长期使用，提高使用寿命。

通过采用上述技术方案，本发明相对现有技术相比，具有以下优点：

1、通过利用进水总管、进水管、出水总管与出水管的设置，能够对各级压缩机分别进行热回收，回收后的热水通入出水总管流向热水使用处，从而全面回收各级压缩机上的废热，具有提高热能回收效果的优点；

2、通过设置的第二换热器，能够回收出油总管上的废热，从而全面回收离心压缩机的废热，具有提高热能回收效果的优点；

3、通过利用第一温度传感器、第一电动三通阀与第二电动三通阀的设置，能够切换出水管与各级进水管的进水方式，从而利用分水管的连接形成逐级回收的方式，保证回收的热水温度达到所需求的温度，提高热能回收效果，同时可与各级压缩机分别进行热回收的方式形成切换，使回收装置具有多种的热能回收方式，提高热能回收效果；

4、通过设置的第三电动三通阀，在第二换热器回收油路上的热能后，利用第三电动三通阀的切换，以通过预热水管进入热水总管内，由热水总管送入各级压缩机的第一换热器中进行热回收，全面回收热能，提高热能回收效果。

附图说明

图1是离心压缩机压缩全热回收装置的结构示意图；

图2是图1中A处虚线框选部分的结构示意图；

图3是图1中B处虚线框选部分的结构示意图；

图4是控制系统与各个电动三通阀以及温度传感器连接关系图。

图中：1、压缩主机；2、N级压缩机；21、第一级压缩机；22、第二级压缩机；23、第三级压缩机；3、油冷却器；31、进油总管；32、分油管；33、出油分管；34、出油总管；4、第一换热器；41、进水管；42、出水管；421、第一温度传感器；43、分水管；431、第一电动三通阀；432、第二电动三通阀；44、第一级换热器；45、第二级换热器；46、第三级换热器；5、保障换热器；6、进水总管；61、抽水泵；7、出水总管；71、用热分管；711、第五电动三通阀；8、控制系统；9、第二换热器；91、冷水进管；92、热水出管；921、第三电动三通阀；922、第二温度传感器；93、预热水管；10、第一储水箱；101、用热水管一；11、第二储水箱；111、用热水管二；12、吸收式溴化锂制冷装置；121、回水管；122、循环水泵一；13、第四电动三通阀；14、冷却塔；141、循环水泵二；15、风管；151、空气过滤器；16、进风管。

具体实施方式

参照图1至图4对离心压缩机压缩全热回收装置做进一步说明。

一种离心压缩机压缩全热回收装置，如图1和图2所示，包括由N个压缩主机1各自独立串联组成的N级压缩机2，本实施例中将N的数量设置为3个，从而形成三级压缩机，使得N级压缩机2包括第一级压缩机21、第二级压缩机22以及第三级压缩机23，通过三级压缩气体，提高压缩气体的效果。

如图2所示，进一步的，在第一级压缩机21的进风口通过风管15连接有空气过滤器151，空气过滤器151的一侧连通有进风管16，通过空气过滤器151过滤空气，提高进入离心压缩机内的气体质量，提高压缩效果的同时，保护压缩机，提高压缩机的使用寿命。

如图1和图2所示，在N级压缩机2上连接有油冷却器3，油冷却器3上设置有进油总管31，进油总管31分别通过分油管32连接至第一级压缩机21、第二级压缩机22与第三级压缩机23中。在第一级压缩机21、第二级压缩机22与第三级压缩机23上均设置有出油分管33，各个出油分管33汇入至出油总管34中，并通过出油总管34连接至油冷却器3中，形成油路的循环。

如图1和图2所示，在第一级压缩机21与第二级压缩机22之间、第二级压缩机22与第三级压缩机23之间以及第三级压缩机23出气端处均设置有第一换热器4以及保障换热器5，第一换热器4对应设置为第一级换热器44、第二级换热器45与第三级换热器46，保障换热器5一一对应设置。其中，第一换热器4用于进行热能回收，保障换热器5用于保障进入下一级压缩机内的气体降温至系统所需要的温度，以确保离心压缩机的稳定工作。具体的，本实施例还包括冷却塔14，各级保障换热器5以及油冷却器3均通过管道与冷却塔14和循环水泵二141相连接，循环水泵二141向冷却塔14提供冷却水的流动动力，以便于形成循环冷却，保证油冷却器3与保障换热器5的有效冷却工作的进行。

如图1和图2所示，各级的第一换热器4上均设置有进水管41与出水管42，且各个进水管41均连接至进水总管6上，出水管42均连接至出水总管7上。其中进水总管6连接至水源处，且在进水总管6上设置有抽水泵61。结合图3所示，出水总管7的出水端通过两个用热分管71分别连接至第一储水箱10与第二储水箱11中，第一储水箱10通过用热水管一101连接至生活用热水处，第二储水箱11通过用热水管二111连接至吸收式溴化锂制冷装置12的进水端处。两用热分管71与出水总管7的连接处设置有第五电动三通阀711，通过控制第五电动三通阀711的启闭，以根据实际需求进行调整热水通向第一储水箱10内输入与第二储水箱11内输入的量。

如图3所示，具体的，吸收溴化锂制冷装置是一种以热能为动力进行制冷的制冷机（此为现有技术），由此利用离心压缩机回收的热水通入吸收溴化锂制冷装置内提供动力进行制冷，能够配合中央空调系统产生冷气（该部分为现有技术，在此不做阐述），从而能够提高热能回收后的多种方向应用。进一步的，吸收式溴化锂制冷装置12的出水端设置有回水管121，回水管121连接至进水总管6上，在回水管121与进水总管6的连接处设置有第四电动三通阀13，且在回水管121上设置有循环水泵一122。通过回水管121形成循环水路，以便于吸收式溴化锂制冷装置12循环工作；在吸收式溴化锂制冷装置12不工作时，通过控制第四电动三通阀13的流通方向，利用水源的水向进水总管6内进水，保证热回收的有效进行。

如图1和图2所示，为了提高热能回收的全面性，在出油总管34与油冷却器3之间的管道上设置有第二换热器9，第二换热器9上设置有冷水进管91与热水出管92，冷水进管91与进水总管6连接，从而回收油路中的热能，提高热能回收的全面性。热水出管92的一端连接有预热水管93，且预热水管93连接至进水总管6上。在预热水管93与进水总管6的连接处设置有第三电动三通阀921，热水出管92上设置有第二温度传感器922，第二温度传感器922感应到交换的温度不足时，控制第三电动三通阀921，使得水由热水出管92流入预热水管93，并通过预热水管93流入进水总管6，由进水总管6向各级的第一换热器4中通水进行热回收，进一步升温后再通入出水总管7内，提高热能回收效果。

如图1和图2所示，进一步的，第三级换热器46与第二级换热器45上的出水管42上均设置有分水管43，各个分水管43分别与前一级的第一换热器4上的进水管41连接，即第三级换热器46的分水管43与第二级换热器45的进水管41连接，第二级换热器45的分水管43与第一级换热器44的进水管41连接。在分水管43与出水管42以及进水管41连接处分别设置有第一电动三通阀431与第二电动三通阀432，在各个出水管42上均设置有第一温度传感器421，能够在第三级压缩机23余热回收的水温温度不足时，切换第一电动三通阀431以及第二电动三通阀432，使得出水管42的水不通向出水总管7而通向第二级换热器45的进水管41中，第二级换热器45的进水管41不与进水总管6流通，而利用分水管43通入的水向第一换热器4内通入并进行热转换，第二级换热器45与第一级换热器44之间的原理同上，从而形成逐级热回收，从而达到所需要的水温，高热回收效果；若第三级压缩机23余热回收的水温达到需求时，便由进水管41进入各级第一换热器4中，由出水管42分别通入出水总管7内，形成全热回收方式，提高热回收效果。

如图4所示，为了便于控制整个装置的流动方式，还包括一控制整个装置运转的控制系统8，其中，第一温度传感器421、第二温度传感器922、第一电动三通阀431、第二电动三通阀432、第三电动三通阀921、第四电动三通阀13与第五电动三通阀711均与控制系统8连接，以便于根据第一温度传感器421与第二温度传感器922反馈的温度，反馈信号至控制系统8中，由控制系统8控制各个电动三通阀进行切换，方便快捷。

工作原理：通过抽水泵61将水源的水抽入进水总管6中，从而由进水总管6分别向进水管41以及冷水进管91内进水，从而利用第二换热器9以及多个第一换热器4分别进行热能回收，回收后的热水向出水总管7内送入，从而由出水总管7流向用热分管71内，从而控制第六电动阀的流通方向，根据需求向第一储水箱10或第二储水箱11中送入热水。第一储水箱10中的水用于生活中热水使用处，第二储水箱11中的热水用于给吸收式溴化锂制冷装置12的制冷提供动力，并在热水使用后由回水管121回流至进水总管6内形成循环。

通过第二温度传感器922的设置，在热水出管92内的水温未达到要求时，通过控制系统8控制第三电动三通阀921切换，使得热水出管92内的水通过预热水管93通向进水总管6中，由进水总管6通入各级第一换热器4中进一步进行热回收，提高回收热水的温度，提高热能回收效果；回收的水通过出水管42流入出水总管7，并由出水总管7向用热分管71流入。

通过第一温度传感器421的设置，在第三级换热器46与第二级换热器45的出水管42内的出水温度未到需求时，通过控制系统8对第一电动三通阀431与第二电动三通阀432进行切换，使得出水管42向分水管43内流入，由分水管43向第二级换热器45的进水管41内流入，并切断第二级换热器45的进水管41与进水总管6的流通，由分水管43流入的水进入第二级换热器45进一步进行热转换，提高热转换效果，依次类推第二级换热器45与第一级换热器44之间管道的切换流通方式，可实现逐级热回收的方式，提高回收热水的温度，提高热能回收效果。

通过上述方案，能够对离心压缩机的各个废热进行全面回收，并能全方面回收到所需要的温度的热水，可通过逐级回收方式回收，或者通过单级回收并汇总的方式回收，提高回收热水的温度，保证热水回收的温度符合需求，实现提高热能回收的效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种离心压缩机压缩全热回收装置，包括由N个压缩主机（1）各自独立串联组成的N级压缩机（2）以及与N级压缩机（2）连接的油冷却器（3），其特征在于：所述N级压缩机（2）与N-1级之间的管道上均连接有第一换热器（4）以及保障换热器（5），所述第一换热器（4）上设置有进水管（41）与出水管（42），各级所述第一换热器（4）中的进水管（41）均连接至进水总管（6）上，出水管（42）均连接至出水总管（7），所述进水总管（6）连接至水源，且所述进水总管（6）上设置有抽水泵（61），第N级以及第N-1级的所述出水管（42）上均设置有分水管（43），各个所述分水管（43）分别与前一级的进水管（41）连接，且所述分水管（43）与出水管（42）以及进水管（41）连接处分别设置有第一电动三通阀（431）与第二电动三通阀（432），所述出水管（42）上设置有第一温度传感器（421），所述第一温度传感器（421）与控制系统（8）连接，所述控制系统（8）与第一电动三通阀（431）以及第二电动三通阀（432）连接。

2.根据权利要求1所述的一种离心压缩机压缩全热回收装置，其特征在于：所述油冷却器（3）上设置有进油总管（31），所述进油总管（31）分别通过分油管（32）连接至各级压缩主机（1）中，各级压缩主机（1）上均设置有出油分管（33），所述出油分管（33）通过出油总管（34）连接至油冷却器（3）中，所述出油总管（34）与油冷却器（3）之间的管道上设置有第二换热器（9），所述第二换热器（9）上设置有冷水进管（91）与热水出管（92），所述冷水进管（91）与进水总管（6）靠近水源的一端连接。

3.根据权利要求2所述的一种离心压缩机压缩全热回收装置，其特征在于：所述热水出管（92）设置为预热水管（93），所述预热水管（93）连接至进水总管（6）上，且所述预热水管（93）与进水总管（6）连接处设置有第三电动三通阀（921），所述第三电动三通阀（921）与控制系统（8）连接。

4.根据权利要求1所述的一种离心压缩机压缩全热回收装置，其特征在于：N的数目设为3个，所述N级压缩机（2）包括第一级压缩机（21）、第二级压缩机（22）以及第三级压缩机（23），所述第一换热器（4）对应设置为第一级换热器（44）、第二级换热器（45）与第三级换热器（46），所述保障换热器（5）一一对应设置。

5.根据权利要求4所述的一种离心压缩机压缩全热回收装置，其特征在于：所述第三级换热器（46）与第二级换热器（45）上的出水管（42）上均设置有分水管（43），所述第三级换热器（46）的分水管（43）与第二级换热器（45）的进水管（41）连接，所述第二级换热器（45）的分水管（43）与第一级换热器（44）的进水管（41）连接。

6.根据权利要求1所述的一种离心压缩机压缩全热回收装置，其特征在于：所述出水总管（7）的出水端通过两个用热分管（71）分别连接至第一储水箱（10）与第二储水箱（11）中，所述第一储水箱（10）通过用热水管一（101）连接至生活用热水处，所述第二储水箱（11）通过用热水管二（111）连接至吸收式溴化锂制冷装置（12）的进水端处。

7.根据权利要求6所述的一种离心压缩机压缩全热回收装置，其特征在于：所述吸收式溴化锂制冷装置（12）的出水端设置有回水管（121），所述回水管（121）连接至进水总管（6）上，且所述回水管（121）与进水总管（6）的连接处设置有第四电动三通阀（13），且所述回水管（121）上设置有循环水泵一（122）。

8.根据权利要求7所述的一种离心压缩机压缩全热回收装置，其特征在于：两所述用热分管（71）与出水总管（7）的连接处设置有第五电动三通阀（711），所述第四电动三通阀（13）以及第五电动三通阀（711）均与控制系统（8）连接。

9.根据权利要求1所述的一种离心压缩机压缩全热回收装置，其特征在于：还包括冷却塔（14），各级所述保障换热器（5）以及油冷却器（3）均通过管道与冷却塔（14）和循环水泵二（141）相连接。

10.根据权利要求4所述的一种离心压缩机压缩全热回收装置，其特征在于：所述第一级压缩机（21）的进风口通过风管（15）连接有空气过滤器（151），所述空气过滤器（151）的一侧连通有进风管（16）。