CN208536339U - 一种能量回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能量回收装置及能量回收方法，包括水循环单元，其还包括与能量发生装置连接且构成闭式循环水路的进水管道、出水管道以及中间管路；换热单元，与所述进水管道连接，能够进行管道内的多级热交换，并且输出热能供给用户使用。本实用新型的有益效果：通过对高温压缩空气的余热回收，产生了大量的热水可供厂区或居民区的供暖、浴池、食堂，将此部分能量回收回馈给用户，不仅提高了能源的再利用率，减少能源的浪费；同时有效解决了锅炉供暖、供热水时消耗大量煤炭或燃气等燃料把冷水加热时的能源消耗以及所带来的空气污染。

Description

一种能量回收装置

技术领域

本实用新型涉及能量回收利用的技术领域，尤其涉及一种多功能的能量回收装置。

背景技术

压缩机是一种能够通过使用机械能来升高可压缩流体(气体)的压力的机器。在用于工业领域内的处理设备中的各种类型的压缩机中，存在所谓的离心式压缩机，其中，能量由称为离心叶轮或轮的部件的旋转所引起的离心加速度的形式提供给气体，该旋转通常由驱动器(电动机或蒸汽轮机)控制。离心式压缩机可设有采用所谓的单级构造的单个叶轮，或设有串接布置的许多叶轮(在此情况下称为多级压缩机)。更确切地说，离心式压缩机的各级通常由用于待压缩的气体的吸入导管、能够向气体提供动能的叶轮，以及扩散器组成，其中，扩散器的任务是将叶轮出口中的气体的动能转变成压力能。

压缩机因对空气做功而产生额外的废热通常是采用冷却装置排入环境大气中。目前空压机的余热回收存在有喷油螺杆空压机的热能回收，其依靠喷油螺杆空压机润滑油中所含有的大量废热通过热交换的方式回收一部分热量，其只适用于螺杆空压机，需要在系统中添加大量额外的压缩机润滑油，增加了运行费用；且若换热器中发生油泄露容易造成严重的水系统污染。

实用新型内容

本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本实用新型。

因此，本实用新型目的是提供一种能量回收装置，通过对高温压缩空气的余热回收，能够将设备中的一个或多个压缩机在气体再循环状态下工作时出现的能量损失至少部分地转换成有用功。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种能量回收装置，包括水循环单元，其还包括与能量发生装置连接且构成闭式循环水路的进水管道、出水管道以及中间管路，所述中间管路接入所述能量发生装置将其管路内水升温后，流入所述进水管道进行热交换，再由所述出水管道将换热后的水输入至能量发生装置中完成循环；换热单元，与所述进水管道连接，能够进行管道内的多级热交换，并且输出热能供给用户使用。

作为本实用新型所述的能量回收装置的一种优选方案，其中：所述进水管道包括沿流路方向依次连接的进口a、阀a、阀b和温控阀a，所述中间管路内具有热能的水由所述进口a流入所述进水管道内，所述阀a、阀b控制其前后管路的流通，所述温控阀a控制管道中经过后的水温。

作为本实用新型所述的能量回收装置的一种优选方案，其中：所述出水管道同样包括沿其管路流向依次连接的主水泵和出口a；所述出口a与所述能量发生装置连接，通过所述主水泵产生的压力将管道内水输送至所述能量发生装置中完成循环。

作为本实用新型所述的能量回收装置的一种优选方案，其中：所述换热单元还包括与换热器相连接的换热进管道、换热出管道以及用户管道。

作为本实用新型所述的能量回收装置的一种优选方案，其中：还包括供水单元、电控箱、备用换热单元和底盘；所述供水单元通过管路与所述水循环单元连接，为其提供管路内需要的循环水源，所述电控箱能够显示闭式循环水路中不同位置的温度、压力值，所述备用换热单元与所述换热单元对称设置，且其通过三通管道与所述进水管道之间相连通，所述能量回收装置设置于所述底盘上。

作为本实用新型所述的能量回收装置的一种优选方案，其中：所述供水单元还包括水箱和补水泵，所述水箱安装有液位探头，为整个闭式水路供水保压，所述补水泵根据水箱液位监测，自动开启以补充水路中缺失的水量，所述水箱与所述进水管道连接。

作为本实用新型所述的能量回收装置的一种优选方案，其中：所述能量回收装置能够应用于多台所述能量发生装置，且所述能量发生装置内设置冷却器，所述中间管路接入所述冷却器内受热后进入所述能量回收装置中。

作为本实用新型所述的能量回收装置的一种优选方案，其中：所述中间管路还包括进口中间管道、出口中间管道以及温控阀b；所述进口中间管道与所述出水管道连通，所述出口中间管道与所述进水管道连通，所述温控阀b设置于所述出口中间管道的上游，控制其出水的温度。

作为本实用新型所述的能量回收装置的一种优选方案，其中：所述冷却器包括冷却入口和冷却出口，所述冷却入口与所述进口中间管道连接，所述冷却出口与所述出口中间管道连接且二者连接管道之间设置所述温控阀b。

作为本实用新型所述的能量回收装置的一种优选方案，其中：所述能量发生装置为三台并联使用，并通过三通管道均与所述能量回收装置连接；以及所述温控阀b会根据每级温度逐渐改变开度，保证所述出口中间管道的出水温度，然后此高温回水进入所述能量回收装置，通过两级换热作用，水温下降并最终打回到所述冷却入口进入所述冷却器中，完成闭式循环，且所述出水温度能够根据客户需要进行设置调整。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的能量回收装置，通过对高温压缩空气的余热回收，产生了大量的热水可供厂区或居民区的供暖、浴池、食堂，将此部分能量回收回馈给用户，不仅提高了能源的再利用率，减少能源的浪费；同时有效解决了锅炉供暖、供热水时消耗大量煤炭或燃气等燃料把冷水加热时的能源消耗以及所带来的空气污染。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本实用新型第一种实施例所述能量回收装置的整体结构俯视示意图；

图2为本实用新型第二种实施例所述能量回收装置的整体结构俯视示意图；

图3为本实用新型第三种实施例所述能量回收装置与能量发生装置之间通过中间管路连接的整体结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

参照图1，示意性地示出了本实用新型第一种实施例能量回收装置俯视结构图，本实施例中提供了一种对高温压缩空气的余热回收再利用的装置，能够将设备中的一个或多个压缩机在气体再循环状态下工作时出现的能量损失至少部分地转换成有用功，该能量回收装置包括水循环单元和换热单元400。具体的，水循环单元包括与能量发生装置连接且构成闭式循环水路的进水管道100、出水管道200以及中间管路300，中间管路300接入能量发生装置将其管路内水升温后，流入进水管道100进行热交换，再由出水管道200将换热后的水输入至能量发生装置中完成循环；以及换热单元400，与进水管道100连接，能够进行管道内的多级热交换，并且输出热能供给用户使用。此处能量发生装置指能够产生高温热量的流体压缩设备，例如空气压缩机，其是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械，压缩机按其原理可分为容积型压缩机与速度型压缩机。容积型又分为：往复式压缩机、回转式压缩机；速度型压缩机又分为：轴流式压缩机、离心式压缩机和混流式压缩机。而当设备工作时对气体进行压缩过程中，根据一定质量气体理想状态方程：PV/T＝恒量，因此一定质量气体在理想状态下，它的内部压强P与它的体积V成反比，与它的温度T成正比。应用到空气压缩机方面就是气体通过外力压缩减小体积，那么它的压强与温度都会上升，伴随着空气被压缩，在现有中产生的高温气体一般都是经过压缩机中的冷却器冷却后直接-排放至大气中，此部分高温能量未被回收利用导致能源的浪费，不符合节约能源的理念。而本实施例中提出该能量回收装置通过水循环单元与冷却器的连接，将管道内高温气体含有的热能进行转换至水循环管路中，并通过换热单元400对水循环管路中的高温水进行多级热交换处理后输出给用户使用，包括产生了大量的热水用于锅炉再热用，以及可供厂区或居民区的供暖、浴池、食堂，因此将此部分能量回收回馈给用户，不仅提高了能源的再利用率，减少能源的浪费；同时有效解决了锅炉供暖、供热水时消耗大量煤炭或燃气等燃料把冷水加热时的能源消耗以及所带来的空气污染，具有非常重要的意义。

进一步更加具体的，再次参照图1的示意，本实施例上述能量回收装置中进水管道100还包括沿流路方向依次连接的进口a101、阀a102、阀b103、温控阀a104以及阀c105，中间管路300内具有热能的水由进口a101流入进水管道100 内，阀a102、阀b103控制其前后管路的流通，温控阀a104控制管道中经过后的水温，阀c105控制水循环单元整个管道内水的进入和排出。以及出水管道200 同样包括沿其管路流向依次连接的阀d201、主水泵202、阀e203以及出口a204；阀d201、阀e203能够控制出水管道200内管路的流通，出口a204与能量发生装置连接，通过主水泵202，其为变频主水泵有两台并联，一用一备，用于提供整个闭式循环水路的供水，并可自动变速运行以保证供水压力，本实施例中对称设置两组满足管道内压力需求，不排除其他位置及数量的可能，从而通过产生的压力将管道内水输送至能量发生装置中完成循环。上述阀a102、阀b103、阀 c105、阀e203均为手动阀门，设置于管道上控制管路流通，温控阀a104为设置温度传感器的控制阀门，简称温控阀，其是流量调节阀在温度控制领域的典型应用，其基本原理：通过控制换热器、空调机组或其他用热、冷设备、一次热/ 冷媒入口流量，以达到控制设备出口温度。当负荷产生变化时，通过改变阀门开启度调节流量，以消除负荷波动造成的影响，使温度恢复至设定值；例如自力式温控阀或电动温控阀，自力式温度调节阀利用液体受热膨胀及液体不可压缩的原理实现自动调节。温度传感器内的液体膨胀是均匀的，其控制作用为比例调节。被控介质温度变化时，传感器内的感温液体体积随着膨胀或收缩。被控介质温度高于设定值时，感温液体膨胀，推动阀芯向下关闭阀门，减少热媒的流量；被控介质的温度低于设定值时，感温液体收缩，复位弹簧推动阀芯开启，增加热媒的流量。而电子式温控阀是由温度控制器、电子执行器、阀门组成，控制器具有PI、PID调节功能，控制精确，多回路控制，功能多样，可实现流体流量、压力、压差、温度、湿度、焓值和空气质量的控制。执行器有电动机械式和电动液压式，带有手动和自动调节功能；电动液压式执行器带断电自动复位保护功能，可接收信号并带有阀位反馈功能。阀门为流量调节阀，可根据指令进行管路开度流量调节。本实施例中换热单元400还包括与换热器401 连接的换热进管道402、换热出管道403以及用户管道404；换热器401为多组对称设置，采用现有存在的换热器，能够进行多级换热；且换热进管道401与换热出管道403分别设置于阀a102上游端和下游端，用户管道404与用户端连接，将置换的热能再利用。

同时本实施例中能量回收装置工作流程如下：参照图一中箭头指的是各位置管路处的水循环流路方向示意，更具体的，首先打开整个循环水路中的阀a102、阀b103、阀c105、阀e203，由主水泵202产生压力通过阀c105的进水将循环水路内充满水，当然循环水路是通过中间管路300接入了能量发生装置中进行热能转换收集准备。然后当管道内水压温度稳定后，关闭上述若干阀门。开启能量发生装置产生高温气体，显然的，图中能量发生装置的左右两端分别是相对而言的低温水和通过热能转换后的高温水，该高温水经由进口a101进入进水管道 100中，由于阀a102、阀b103的关闭，高温水进入换热进管道402后进行一级热交换后由换热出管道403输出为低温水，过程中换热器401中进行热转换后的水接入用户端供用户使用，转换后的低温水进入出水管道200中再次通过、主水泵202输入至中间管路300中进行上述循环。

实施例2

在上述第一个实施例中提供的能量回收装置中，其中水循环过程中由于高温，导致管道内会存在水量蒸发或者管道损耗而减少导致水量不足的情况，因此需要及时对管道内的水量和压力参数进行监测以及补充，为了解决上述问题，参照图2的示意，本实施例与上一实施例不同之处在于：能量回收装置还包括供水单元500、电控箱600、备用换热单元700和底盘800。具体的，供水单元 500通过管路与水循环单元连接，为其提供管路内需要的循环水源，电控箱600 能够显示闭式循环水路中不同位置的温度、压力值，备用换热单元700与换热单元400对称设置，且其通过三通管道与进水管道100之间相连通，能量回收装置设置于底盘800上。更具体的，供水单元500还包括水箱501、补水泵502、供水管道503和排水管道504，水箱501安装有液位探头，为整个闭式水路供水保压，补水泵502根据水箱液位监测，自动开启以补充水路中缺失的水量，供水管道503与进水管道100连接，排水管道504能够将水箱501和管道内水排出。

参照第一个实施例的循环工作流程，本实施例中流程中增加了水箱501为水源存储部分，其上还安装有液位探头，即水位传感器，与补水泵502之间配合，将感受到的水位信号传送到控制器，控制器内的计算机将实测的水位信号与设定信号进行比较，得出偏差，然后根据偏差的性质，向给补水泵502发出开或关的指令，包括当检测水箱501内检测水位不符合预设值时，启动补水泵502进行水箱补水，保证整个循环水路的稳定运行。而电控箱600主要控制主水泵202 的转速，同时在设备运行状态下时直接显示设备运行状态参数，包括管道内水温度、水压力、水位信息以及设备正常运转的故障信息，并能够及时给出报警信号，通知操作人员对故障及时处理，对于设备运行的安全性和使用寿命进行保证。

实施例3

参照图3中的示意，本实施例中为能量回收装置能够应用于多台能量发生装置。与上述二个实施例不同之处在于：能量发生装置可以为现有离心式压缩机，通过中间管路300与能量回收装置连接实现对离心式压缩机产生的热能进行收集。具体的来说，中间管路300还包括进口中间管道301、出口中间管道302 以及温控阀b303；进口中间管道301与进水管道100连通，出口中间管道302 与出水管道200连通，温控阀b303设置于出口中间管道302的上游，控制其出水的温度。参照图3示意，离心式压缩机内设置冷却器900；冷却器900还包括冷却入口901以及冷却出口901，冷却入口901与进口中间管道301连接，冷却出口901与出口中间管道302连接且二者连接管道之间设置温控阀b303；根据上述实施例中连接方式，本领域人员不难发现，参照上述中间管路300与能量发生装置的连接结构，该离心式压缩机当然还可以为三台或者多台进行并联使用，并通过三通管道均与能量回收装置连接；以及温控阀b303会根据每级温度逐渐改变开度，保证出口中间管道302的出水温度，然后此高温回水进入能量回收装置，通过两级换热作用，水温下降并最终打回到冷却入口901进入冷却器900 中，完成闭式循环，且出水温度能够根据客户需要进行设置调整。上述温控阀 b303为电子温控阀，其实现原理参照第一个实施例中所述。

需要进行说明是，本实施例中能量回收装置能够应用于离心式压缩机中，但不局限于离心式压缩机，当然还可以是其他能够对气体做工并产生热量的空气压缩设备，例如：容积式压缩机、活塞式压缩机及回转式压缩机等，同样的，接入上述设备中的冷却器900进行能量回收利用。此处根据现有技术对于离心式压缩机的介绍，离心式压缩机中气压的提高，是靠叶轮旋转、扩压器扩压而实现的，其包括润滑系统和气体冷却系统，显然本实施例针对的是其气体冷却系统中产生的高温气体能量进行回收和利用，对于气体冷却系统而言包括两个中级冷却器和后冷器构成的三级冷却系统，水循环管路、空气循环管路、冷凝水管路以及润滑油循环管路，产生的高温气体通过空气循环管路进入冷却器中与水循环管路之间热交换。再详细的，冷却器包括冷却器外壳、冷却器芯、热空气入口、冷却后的空气出口、冷却水侧的管束，当然由于其可以参照现有技术，图中未给出具体标号的示意。由于离心机三段进气温度过高会直接导致三段排气温度升高、使气体含水量增加、输气系统长期高温引起管道材质发生变化、后冷冷却负荷增加以及后系统使用单位冷却效果变差的问题，从而配备有冷凝水管路，保证其进气温度。基于上述离心式压缩机，本实施例中温控阀b装在离心机的每一级冷却器的出水口处，图中未能够示意出并联使用时其它的温控阀b，但同样的可参照上述不难发现其位于前两个相似位置，且该温控阀b预设定温度为85℃，同时此预设温度可以根据用户的需求进行调整，如此来保证每一级的出水温度以及总管出水温度，此高温水将进入能量回收装置中进行回收利用。

具体过程还包括如下：当压缩机部分和能量回收装置通过中间管路300连接完毕后，先不开压缩机，开启能量回收装置电源，水箱501开始通过补水水泵 502为整个闭式水路打水，直到达到水箱的额定液位。然后开启主水泵202，试运行闭式循环水路。当水路温度压力正常后，开启压缩机。压缩机部分的温控阀b303会根据每级温度逐渐改变开度，保证85度的压缩机出水温度。然后此高温回水进入能量回收装置部分，通过两级换热器，应当说明的是，图中只示意出了一级换热器，即换热器401，但不难得出其后对称设置的二级换热器，且其中一级换热器用于将85度的热水换热降为63度，转换的高热水可以用于锅炉再热用，二级换热器将63度水再次换热降为35度，转换的低热水可以用于员工洗澡用，还包括备用换热器用于换热器的维护备用。最终通过热交换高温水温降为35度，再通过主水泵200，打回到压缩机进水总管，完成整个闭式循环。而过程中两级换热器客户端侧热交换后的热水，供给客户使用终端，实现压缩机热的能量回收再利用。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种能量回收装置，其特征在于：包括，

水循环单元，其还包括与能量发生装置连接且构成闭式循环水路的进水管道(100)、出水管道(200)以及中间管路(300)，所述中间管路(300)接入所述能量发生装置将其管路内水升温后，流入所述进水管道(100)进行热交换，再由所述出水管道(200)将换热后的水输入至能量发生装置中完成循环；

换热单元(400)，与所述进水管道(100)连接，能够进行管道内的多级热交换，并且输出热能供给用户使用。

2.如权利要求1所述的能量回收装置，其特征在于：所述进水管道(100)包括沿流路方向依次连接的进口a(101)、阀a(102)、阀b(103)和温控阀a(104)，

所述中间管路(300)内具有热能的水由所述进口a(101)流入所述进水管道(100)内，所述阀a(102)、阀b(103)控制其前后管路的流通，所述温控阀a(104)控制管道中经过后的水温。

3.如权利要求1或2所述的能量回收装置，其特征在于：所述出水管道(200)同样包括沿其管路流向依次连接的主水泵(202)和出口a(204)；

所述出口a(204)与所述能量发生装置连接，通过所述主水泵(202)产生的压力将管道内水输送至所述能量发生装置中完成循环。

4.如权利要求3所述的能量回收装置，其特征在于：所述换热单元(400)还包括与换热器(401)相连接的换热进管道(402)、换热出管道(403)以及用户管道(404)。

5.如权利要求4所述的能量回收装置，其特征在于：还包括供水单元(500)、电控箱(600)、备用换热单元(700)和底盘(800)；

所述供水单元(500)通过管路与所述水循环单元连接，为其提供管路内需要的循环水源，所述电控箱(600)能够显示闭式循环水路中不同位置的温度、压力值，所述备用换热单元(700)与所述换热单元(400)对称设置，且其通过三通管道与所述进水管道(100)之间相连通，所述能量回收装置设置于所述底盘(800)上。

6.如权利要求5所述的能量回收装置，其特征在于：所述供水单元(500)还包括水箱(501)和补水泵(502)，

所述水箱(501)安装有液位探头，为整个闭式水路供水保压，所述补水泵(502)根据水箱液位监测，自动开启以补充水路中缺失的水量，所述水箱(501)与所述进水管道(100)连接。

7.如权利要求6所述的能量回收装置，其特征在于：所述能量回收装置能够应用于多台所述能量发生装置，且所述能量发生装置内设置冷却器(900)，所述中间管路(300)接入所述冷却器(900)内受热后进入所述能量回收装置中。

8.如权利要求7所述的能量回收装置，其特征在于：所述中间管路(300)还包括进口中间管道(301)、出口中间管道(302)以及温控阀b(303)；

所述进口中间管道(301)与所述出水管道(200)连通，所述出口中间管道(302)与所述进水管道(100)连通，所述温控阀b(303)设置于所述出口中间管道(302)的上游，控制其出水的温度。

9.如权利要求8所述的能量回收装置，其特征在于：所述冷却器(900)包括冷却入口(901)和冷却出口(902)，所述冷却入口(901)与所述进口中间管道(301)连接，所述冷却出口(902)与所述出口中间管道(302)连接且二者连接管道之间设置所述温控阀b(303)。

10.如权利要求8或9所述的能量回收装置，其特征在于：所述能量发生装置为三台并联使用，并通过三通管道均与所述能量回收装置连接；以及所述温控阀b(303)会根据每级温度逐渐改变开度，保证所述出口中间管道(302)的出水温度，然后此高温回水进入所述能量回收装置，通过两级换热作用，水温下降并最终打回到所述冷却入口(901)进入所述冷却器(900)中，完成闭式循环，且所述出水温度能够根据客户需要进行设置调整。