CN201534837U - 节能型空气预处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及发酵工业用节能型空气预处理装置，其包括串连在一起的翅片式空气冷却器及翅片式空气加热器；翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱的冷却水出口分别与制冷机组的热源进口及翅片式空气加热器的进水口相连；制冷机组的热源出口及翅片式空气加热器的出水口分别与第一组管箱的冷却水进口相连；制冷机组的冷冻水出口与翅片式空气冷却除水器装置的最后一组管箱的冷却水进口相连；最后一组管箱的冷却水出口与制冷机组的冷冻水进口相连。本实用新型利用翅片式空气冷却除水器装置来吸收压缩空气的余热，并将热水作为制冷机组和空气加热器的热源，节能环保；采用翅片式空气冷却除水器装置和翅片式空气加热器，换热效率高。
Description
(一)技术领域
本实用新型涉及发酵工业的压缩空气预处理工艺，具体为一种节能型空气预处理装置。
(二)背景技术
好氧性发酵工业需要持续的无菌干燥压缩空气供应。空气经压缩机压缩后会变成高温、高湿的空气，不能直接供发酵罐使用，必须经过空气预处理装置降温、去除水份、变成干燥空气后，才可送入下一道的过滤系统。
传统的压缩空气预处理工艺流程，如图1所示：
从压缩机出来的120℃～170℃的压缩空气→进入一级列管式冷却器1冷却至50℃～70℃→进入一级旋风分水器2分水→进入二级列管式冷却器3冷却至25℃～30℃→进入二级旋风分水器4分水→进入列管式加热器5加热至60℃～75℃→最后进入过滤系统过滤成无菌空气→进入种子罐、发酵罐使用。
由于列管式冷却器与空气的换热效率较低，所以空气必须采用二级冷却后才能达到工艺所要求(水分凝结出来)的温度；同时由于旋风分水器分离冷凝水效果差、也必须采用二级旋风分水器来分水。整个预处理系统存在着风阻大、压力降大(空压机载荷大)、送风效率低、冷却效果差、分水效果差、冷却水耗量大、蒸汽耗量高等弊病。
另外，上述工艺流程中，从压缩机出来的120℃～170℃的高温空气的余热一直都在白白的浪费掉。如果能把这一热量利用，将会起到十分显著的节能效果。
近年来，也有在传统的空气预处理系统上尝试采用将空压机出口处的部分高温空气通入列管式加热器对冷却后的低温空气进行加热，以达到节省蒸汽的目的，但实际试验效果很不理想，有种得不偿失的结果。分析原因如下：
(1)由于列管式加热器对空气的换热效率低，因此热量吸收率也低，所以空气升温效率差；
(2)由于空气的热焓很小，同时热空气在列管内流速很高，因此用热空气直接对冷却后的空气加热时，热功率很低(必须用50％以上的总热空气量作为热源才能满足加热器所需要的热能)，所以，加热器的换热面积将与空冷器的换热面积差不多，因此设备投资要增加好多；
(3)由于热空气先有一大部份进入加热器加热，然后再回到前面的空冷器进行冷却，因此风阻增大许多、造成送风效率降低。
(三)发明内容
针对上述问题，本实用新型提供一种节能型空气预处理装置，采用该装置，可以充分利用从空压机出来的高温空气的余热，节能环保。
其技术方案是：其包括串连在一起的空气冷却器及空气加热器，所述空气冷却器采用翅片式空气冷却除水器装置，所述空气加热器采用翅片式空气加热器；所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱的冷却水出口分别与制冷机组的热源进口及所述翅片式空气加热器的进水口相连；所述制冷机组的热源出口及所述翅片式空气加热器的出水口分别与所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱的冷却水进口相连；所述制冷机组的冷冻水出口与所述翅片式空气冷却除水器装置的最后一组管箱的冷却水进口相连；所述翅片式空气冷却除水器装置的最后一组管箱的冷却水出口与所述制冷机组的冷冻水进口相连。
本实用新型进一步技术方案是：
所述制冷机组采用溴化锂制冷机组；所述制冷机组的热源出口及所述翅片式空气加热器的出水口分别与储水罐相连，所述储水罐与所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱的冷却水进口相连；所述储水罐与所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱的冷却水进口之间设置有水泵；所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱的换热面积比其他管箱的换热面积大10％～20％；所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱以及最后一组管箱所对应的外壳上设置有保温层。
本实用新型利用翅片式空气冷却除水器装置的冷却水来吸收压缩空气的余热，使其变成热水，并将热水作为制冷机组和空气加热器的热源，节能环保；采用翅片式空气冷却除水器装置和翅片式空气加热器，换热效率高。
(四)附图说明
图1为传统的压缩空气预处理工艺流程图；
图2为本实用新型的结构示意图。
(五)具体实施方式
本实用新型是以本发明人的专利号为200820186662.2，发明名称为“改良的空气冷却除水器装置”的实用新型专利为基础作出的。
参见图2，本实用新型包括串连在一起的空气冷却器及空气加热器，本装置的特点是：空气冷却器采用专利号为200820186662.2的实用新型专利中的翅片式空气冷却除水器装置1，空气加热器采用翅片式空气加热器15，从空气压缩机出来的高温高湿压缩空气从翅片式空气冷却除水器装置1的进气口2进入，从翅片式空气加热器15的出气口16流出。
翅片式空气冷却除水器装置1可以设置有多组管箱，本实施例设有四组管箱，第二组管箱10、第三组管箱12共用一个进水口22和一个出水口11，这两组管箱中的冷却水采用普通工业用水。翅片式空气冷却除水器装置1的第一组管箱9的冷却水出口8分别与制冷机组5的热源进口7及翅片式空气加热器15的进水口17相连；制冷机组5的热源出口4及翅片式空气加热器的出水口18分别与翅片式空气冷却除水器装置1的第一组管箱9的冷却水进口23相连；制冷机组5的冷冻水出口3与翅片式空气冷却除水器装置1的最后一组管箱13的冷却水进口20相连；翅片式空气冷却除水器装置1的最后一组管箱13的冷却水出口14与制冷机组5的冷冻水进口6相连。
翅片式空气冷却除水器装置1采用翅片式换热管，比列管式换热管与空气的接触率高8～12倍以上，因此对空气热量的吸收也高8倍以上；另外，翅片式空气冷却除水器装置1的管箱是分组独立的，可十分容易的将第一组管箱9中的冷却水变成高温热水而不影响其余的循环水管箱。
本实用新型装置中，制冷机组5优先采用溴化锂制冷机组。
制冷机组5的热源出口4及翅片式空气加热器的出水口18还可以分别与储水罐19相连，储水罐19与翅片式空气冷却除水器装置1的第一组管箱9的冷却水进口23相连。储水罐19的作用一是用来补充循环水；二是对循环系统起到稳压、调节的作用。
在储水罐19与翅片式空气冷却除水器装置1的第一组管箱9的冷却水进口23之间还可以设置有水泵21，用来增大冷却水的流速，增强冷却效果。
为了保证翅片式空气冷却除水器装置1的第一组管箱9的冷却水出口8水温控制为90℃～95℃，第一组管箱9的换热面积比其他管箱的换热面积大10％～20％。具体的换热面积增加范围如下：
(1)当压缩空气的温度在150℃～170℃，处理后的空气温度在45℃～50℃时，需增加约10％的换热面积；
(2)当压缩空气的温度在130℃～140℃，处理后的空气温度在50℃～55℃时，需增加约15％的换热面积；
(3)当压缩空气的温度在120℃～125℃，处理后的空气温度在55℃～60℃时，需增加约20％的换热面积。
在第一组管箱9的冷却水出口8处还可以设置温度计，以显示水温。
在翅片式空气冷却除水器装置1的第一组管箱9以及最后一组管箱13所对应的外壳上设置有保温层24用以保温。第一组管箱9的出水管道、最后一组管箱13的进水管道以及翅片式空气加热器15的外壳上也可以设置保温层。
如图2所示，与本实用新型相对应的节能型空气预处理方法，该方法将从空气压缩机出来的高温高湿压缩空气通入串连在一起的空气冷却器及空气加热器，使其变成低温干燥压缩空气。该方法中空气冷却器采用专利号为200820186662.2的实用新型专利中的翅片式空气冷却除水器装置1，空气加热器采用翅片式空气加热器15，方法的步骤如下：
a.高温高湿压缩空气进入翅片式空气冷却除水器装置1后，与其第一组管箱9中的冷却水进行换热，在冷却空气的同时，使第一组管箱9的冷却水出口8水温升高，然后将该热水分成两部分：一部分进入制冷机组5作为能源来生产冷冻水；另一部分进入翅片式空气加热器15作为热源来加热空气；
b.经制冷机组5换热后的热水返回翅片式空气冷却除水器装置1的第一组管箱9；
c.经翅片式空气加热器15换热后的热水也返回翅片式空气冷却除水器装置1的第一组管箱9；
d.制冷机组5产生的冷冻水进入翅片式空气冷却除水器装置1的最后一组管箱13，作为冷却水来冷却空气；
e.经翅片式空气冷却除水器装置1的最后一组管箱13换热后的冷冻水，返回制冷机组5重新制冷，如此形成循环工作。
上述方法中，制冷机组5优先采用溴化锂制冷机组。
从空气压缩机出来的高温高湿压缩空气的温度约为120℃～170℃，翅片式空气冷却除水器装置1的第一组管箱9的冷却水出口水温控制为90℃～95℃，制冷机组5产生的冷冻水的温度控制为10℃～12℃。
步骤b中经制冷机组5换热后的热水，以及步骤c中经翅片式空气加热器15换热后的热水，可以先进入储水罐19混合后再返回翅片式空气冷却除水器装置1的第一组管箱9。
下面以一套风量为2500m3/min的节能空气预处理装置为例说明本实用新型的节能效果：
1、采用翅片式空气冷却除水器装置1产生的热水代替蒸汽作为溴化锂制冷机组5的热源，生产冷冻水，翅片式空气冷却除水器装置1的最后一组管箱13把空气温度从40℃(先经过前三组循环水冷却后的空气温度)降至20℃，冷却量为81.0万Kcal/h(理论值)，可省蒸汽1528Kg/h，一天按24小时计算，可省蒸汽36672Kg/D；一年300天，可省蒸汽11001.6t/y，折合标准煤约1571.6t。
2、若用户采用深井水来冷却空气，空气温度从40℃降至20℃，深井水水温从16℃上升至23℃(升温7℃)，需水量约115.7t/h，一天24小时约2776.8t/D，一年300天约83.3万t/y深井水(此水不能进空冷器循环使用)！现采用溴化锂制冷机组5的冷冻水冷却后，可进行全封闭内循环冷却，因此水损耗量极少(可忽略不计)。
3、采用翅片式空气冷却除水器装置1产生的热水来加热空气，空气温度从20℃上升至55℃，需热量为141.75Kcal/h(理论值)，可节省蒸汽约2942Kg/h(实际)，一天24小时约70608Kg/D；一年300天约21182.4t/y；折合标准煤为3026t。
从上述例子可知，本实用新型充分利用了压缩空气的余热，节能效果十分显著，并且大大减少了地下水资源的开采量，可实现发酵工业的节能、减排、降低运行成本的目标。
Claims (6)
1.用于权利要求1所述方法的节能型空气预处理装置，该装置包括串连在一起的空气冷却器及空气加热器，其特征在于：所述空气冷却器采用翅片式空气冷却除水器装置，所述空气加热器采用翅片式空气加热器；所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱的冷却水出口分别与制冷机组的热源进口及所述翅片式空气加热器的进水口相连；所述制冷机组的热源出口及所述翅片式空气加热器的出水口分别与所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱的冷却水进口相连；所述制冷机组的冷冻水出口与所述翅片式空气冷却除水器装置的最后一组管箱的冷却水进口相连；所述翅片式空气冷却除水器装置的最后一组管箱的冷却水出口与所述制冷机组的冷冻水进口相连。
2.根据权利要求1所述的节能型空气预处理装置，其特征在于：所述制冷机组采用溴化锂制冷机组。
3.根据权利要求1所述的节能型空气预处理装置，其特征在于：所述制冷机组的热源出口及所述翅片式空气加热器的出水口分别与储水罐相连，所述储水罐与所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱的冷却水进口相连。
4.根据权利要求3所述的节能型空气预处理装置，其特征在于：所述储水罐与所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱的冷却水进口之间设置有水泵。
5.根据权利要求1所述的节能型空气预处理装置，其特征在于：所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱的换热面积比其他管箱的换热面积大10％～20％。
6.根据权利要求1所述的节能型空气预处理装置，其特征在于：所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱以及最后一组管箱所对应的外壳上设置有保温层。
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| CN104677145A (zh) * | 2013-11-27 | 2015-06-03 | 四平市腾大换热设备制造有限公司 | 翅片冷却器 |
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