CN209100217U - 一种发酵用空气压缩机废热回收利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发酵用空气压缩机废热回收利用系统，本实用新型包括发酵用空气压缩机排气管、一级换热器、二级换热器、气液分离器、三级换热器、调节换热器、事故换热器和制冷机组，空气压缩机排气管依次连接一级换热器的热源通道、二级换热器的热源通道、气液分离器和三级换热器的冷源通道，制冷机组的第一热源通道、调节换热器的热源通道、事故换热器的热源通道并联后与一级换热器的冷源通道连接成第一循环回路，制冷机组的第二热源通道连接二级换热器的冷源通道形成第二循环回路。本实用新型可以实现空压机热空气回收热量用于系统降温、冬季采暖、夏季制冷并且实现空气除水、杀菌目的。

Description

一种发酵用空气压缩机废热回收利用系统

技术领域

本实用新型涉及一种发酵用空气压缩机废热回收利用系统，特别是对于发酵用空气压缩机排气中的废热进行回收利用的系统。

背景技术

空气压缩机是发酵行业生产中的一种核心重要设备，为生物发酵提供可靠的空气。尤其轴流压缩机，由于其气量大而广泛被利用，但要得到品质优良的压缩空气需要消耗大量能源。在根据对全球范围内各个行业的空气系统进行评估，可以发现，空压机运行时会产生大量的压缩热，压缩热消耗的能量占机组运行功率的85%，对于这些被浪费的热量，其中有50%是可以被利用的，折合压缩机的轴功率的40%左右。这些“多余”热量通过机组的风冷或水冷系统交换到大气当中被排放到空气中，这使得这些热量被浪费。目前空压机热空气热量都是采用空冷器降温或者采用多级循环水降温来带走热空气热量，早成能源浪费大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种发酵用空气压缩机废热回收利用系统，使其可回收发酵用空气压缩机排气中的废热，并具有冬季供暖、夏季降温和提供无菌工艺需求的热气体。

为了解决上述技术问题，本实用新型包括发酵用空气压缩机排气管、一级换热器、二级换热器、气液分离器、三级换热器、调节换热器、事故换热器和制冷机组，制冷机组包括第一热源通道、第二热源通道和用于吸收第一热源通道和第二热源通道热量的冷源通道，空气压缩机排气管依次连接一级换热器的热源通道、二级换热器的热源通道、气液分离器和三级换热器的冷源通道，制冷机组的第一热源通道、调节换热器的热源通道、事故换热器的热源通道并联后与一级换热器的冷源通道连接成第一循环回路，第一循环回路上设置有热水循环泵，三级换热器的热源通道连接在第一循环回路上，制冷机组的第二热源通道连接二级换热器的冷源通道形成第二循环回路，第二循环回路上设置有冷水加压泵，气液分离器的气体进口和三级换热器的冷源通道出口连接有第一气体旁通管路。

为了便于补水，所述的第一循环回路上设置有补水箱，补水箱连接有补水管路。

为了在制冷机组故障时对第二循环回路提供外部冷源，并便于在制冷机组工作时对外输出冷源，所述的第二循环回路上连接有第一外部冷源循环供给接口和冷源循环输出接口。

为了便于对二级换热器接入外部冷源，所述的二级换热器包括第一冷源通道和第二冷源通道，二级换热器上连接制冷机组的为第一冷源通道，二级换热器的第二冷源通道连接有第二外部冷源循环供给接口。

为了便于收集气液分离器的冷凝水，所述的气液分离器的底部连接有冷凝水箱，冷凝水箱连接有冷凝水外输管路，冷凝外输管路上连接有冷凝水泵。

为了便于收集二级换热器的冷凝水，所述的二级换热器的热源通道的底部连接冷凝水箱。

为便于实现多种使用方式，所述的由空气压缩机排气管串联的一级换热器、二级换热器、气液分离器和三级换热器有两套，两个一级换热器的热源通道的进口连接有第二气体旁通管路，两个一级换热器的冷源通道并联在第一循环回路中，两个二级换热器的第一冷源通道并联在第二循环回路中，两个二级换热器的第二冷源通道并联连接第二外部冷源循环供给接口，两个二级换热器的热源通道的底部和两个气液分离器的底部均连接冷凝水箱，两个三级换热器的热源通道并联到第一循环回路上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在冬季、夏季、春秋季节具有不同的运行状态，其运行状态的改变是通过切换不同的阀门和制冷机组、调节换热器的是否投运来调节空气系统的温度。采用本实用新型可以实现空压机热空气回收热量用于系统降温、冬季采暖、夏季制冷并且实现空气除水、杀菌目的。本实用新型节约能源，节省运行费用，实现废热用于工厂采暖、冷水供应等；减少热量排放，降低大气温室效应；热空气经过降温、加热分离空气中水分用于循环水泵水并且空气起到降温、除菌目的，有利于发酵工艺系统。

附图说明

图1 是本实用新型的流程图；

图中：1、空气压缩机排气管，２、第二气体旁通管路，3、一级换热器，４、二级换热器，５、气液分离器，６、三级换热器，７、制冷机组，８、事故换热器，９、调节换热器，１０、补水箱，１１、热水循环泵，１２、冷水加压泵，１３、冷凝水箱，１４、冷凝水泵，15、第一外部冷源循环供给接口，16、第一气体旁通管路，17、第二外部冷源循环供给接口，18、补水管路，19、冷凝水外输管路，20、冷源循环输出接口。

具体实施方式

如图１所示的发酵用空气压缩机废热回收利用系统，包括发酵用空气压缩机排气管1、一级换热器3、二级换热器4、气液分离器5、三级换热器6、调节换热器9、事故换热器8和制冷机组7。制冷机组7包括第一热源通道、第二热源通道和用于吸收第一热源通道和第二热源通道热量的冷源通道，二级换热器4包括一个热源通道和两个冷源通道，两个冷源通道分别称为第一冷源通道和第二冷源通道。其它换热均采用一个热源通道和一个冷源通道。热源通道是指相应设备中被吸热介质的通道，冷源通道是指相应设备中吸热介质通道。

空气压缩机排气管1依次连接一级换热器3的热源通道、二级换热器4的热源通道、气液分离器5和三级换热器6的冷源通道，制冷机组7的第一热源通道、调节换热器9的热源通道、事故换热器8的热源通道并联后与一级换热器3的冷源通道连接成第一循环回路，第一循环回路上设置有热水循环泵11和补水箱10，补水箱10连接有补水管路18。

三级换热器6的热源通道连接在第一循环回路上，制冷机组7的第二热源通道连接二级换热器4的第一冷源通道形成第二循环回路，第二循环回路上设置有冷水加压泵12，第二循环回路上连接有第一外部冷源循环供给接口15和冷源循环输出接口20。二级换热器4的第二冷源通道连接有第二外部冷源循环供给接口17。气液分离器5的气体进口和三级换热器6的冷源通道出口连接有第一气体旁通管路16。气液分离器5的底部连接有冷凝水箱13，二级换热器4的热源通道的底部连接冷凝水箱13，冷凝水箱13连接有冷凝水外输管路19，冷凝外输管路19上连接有冷凝水泵14。

前述由空气压缩机排气管1串联的一级换热器3、二级换热器4、气液分离器5和三级换热器6有两套，两个一级换热器3的热源通道的进口连接有第二气体旁通管路2，两个一级换热器3的冷源通道并联在第一循环回路中，两个二级换热器4的第一冷源通道并联在第二循环回路中，两个二级换热器4的第二冷源通道并联连接第二外部冷源循环供给接口17，两个二级换热器4的热源通道的底部和两个气液分离器5的底部均连接冷凝水箱13，两个三级换热器6的热源通道并联到第一循环回路上。

制冷机组7采用溴化锂制冷机组，两个级换热器4为一体式结构，两组翅片管单独设置于换热器壳程内，换热管单独与管板通过胀接+焊接形式连接。

工作原理：

空气流程

夏季工况：由空压机出口排出的空气压缩机排气管1进入一级换热器3的热源通道，经过冷却后进入二级换热器4的热源通道，冷却后进入汽液分离器5经过汽水分离后，空气进入三级换热器6的冷源通道，加热后热空气经过管道输送至用户。

冬季工况：由空压机出口排出的空气压缩机排气管1进入一级换热器3的热源通道，经过冷却后进入二级换热器4的热源通道，冷却后进入第一气体旁通管路16输送至用户。

春秋季工况：根据情况确定二级换热器4、汽液分离器5、三级换热器6是否加入运行，采用手动切换模式。

热媒水流程

夏季工况：在第一循环回路中，除盐水利用一级换热器3加热一次热媒水后，进入制冷机组7和三级换热器6降温，降温后的冷水进入补水箱10后经过热水循环泵11增压，增压后冷水进入一级换热器3循环使用。

冬季工况：在第一循环回路中，除盐水利用一级换热器3加热一次热媒水后进入调节换热器9与二次取暖水换热，使板式换热器产生取暖水，降温后的热水进入补水箱10经过热水循环泵11加压后进入一级换热器3内进行循环。

冷媒水流程

系统设备二套余热综合利用装置共用一台制冷机组7，制冷机组7通过冷源循环输出接口20向用户供应冷水，并在第二循环回路中通过二级换热器4供应冷水用于降温空气，出二级换热器4和用户返回的冷水再通过冷水加压泵12加压后回制冷机组7。

事故状态

制冷机组7事故停运：热水经过进入事故换热器8的热源通道，经过和循环水换热后进入补水箱10经过热水循环泵11加压后进入一级换热器3冷源通道进行内循环。二级换热器4右端热量通过第一外部冷源循环供给接口15循环接入的冷媒进行降温。

制冷机正常停运期间

春秋季工况，制冷机正常停运期间，通过调节换热器9，将一级换热器3回收的热量全部用来对除盐水等工艺介质进行加热，保证系统的热量平衡。一级换热器3出来的热水经过进入调节换热器9经过和循环水换热后进入补水箱10，再经过热水循环泵11加压又进入一级换热器3内循环。

事故换热器8和调节换热器9使用时，空气直接通过第一气体旁通管路16短接，气液分离器5、三级换热器6停运，可有效降低空气压损。

系统节能分析

夏季工况运行天数按 100 天计，冬季工况运行天数按 150 天计。

单台空气量2500NM3/min、出口空气压力0.25MPa空压机轴功率9000KW 空压机，按照加载率为100%计算，全天24 小时运行；每年按8000小时计算，电费折算0.42元/KW•H；通过热回收至少可节约功率（按照20%计算）：9000×0.2=1800KW。

折算如下：

单套每年节约电1800万度，折合人民币756万元；两套供节约1512万。

综述，压缩空气热能回收项目实施后，年净回收价值1512万元。

Claims (7)

1.一种发酵用空气压缩机废热回收利用系统，其特征在于：包括发酵用空气压缩机排气管、一级换热器、二级换热器、气液分离器、三级换热器、调节换热器、事故换热器和制冷机组，制冷机组包括第一热源通道、第二热源通道和用于吸收第一热源通道和第二热源通道热量的冷源通道，空气压缩机排气管依次连接一级换热器的热源通道、二级换热器的热源通道、气液分离器和三级换热器的冷源通道，制冷机组的第一热源通道、调节换热器的热源通道、事故换热器的热源通道并联后与一级换热器的冷源通道连接成第一循环回路，第一循环回路上设置有热水循环泵，三级换热器的热源通道连接在第一循环回路上，制冷机组的第二热源通道连接二级换热器的冷源通道形成第二循环回路，第二循环回路上设置有冷水加压泵，气液分离器的气体进口和三级换热器的冷源通道出口连接有第一气体旁通管路。

2.根据权利要求1所述的发酵用空气压缩机废热回收利用系统，其特征在于：所述的第一循环回路上设置有补水箱，补水箱连接有补水管路。

3.根据权利要求1所述的发酵用空气压缩机废热回收利用系统，其特征在于：所述的第二循环回路上连接有第一外部冷源循环供给接口和冷源循环输出接口。

4.根据权利要求1、２或３所述的发酵用空气压缩机废热回收利用系统，其特征在于：所述的二级换热器包括第一冷源通道和第二冷源通道，二级换热器上连接制冷机组的为第一冷源通道，二级换热器的第二冷源通道连接有第二外部冷源循环供给接口。

5.根据权利要求4所述的发酵用空气压缩机废热回收利用系统，其特征在于：所述的气液分离器的底部连接有冷凝水箱，冷凝水箱连接有冷凝水外输管路，冷凝外输管路上连接有冷凝水泵。

6.根据权利要求5所述的发酵用空气压缩机废热回收利用系统，其特征在于：所述的二级换热器的热源通道的底部连接冷凝水箱。

7.根据权利要求6所述的发酵用空气压缩机废热回收利用系统，其特征在于：所述的由空气压缩机排气管串联的一级换热器、二级换热器、气液分离器和三级换热器有两套，两个一级换热器的热源通道的进口连接有第二气体旁通管路，两个一级换热器的冷源通道并联在第一循环回路中，两个二级换热器的第一冷源通道并联在第二循环回路中，两个二级换热器的第二冷源通道并联连接第二外部冷源循环供给接口，两个二级换热器的热源通道的底部和两个气液分离器的底部均连接冷凝水箱，两个三级换热器的热源通道并联到第一循环回路上。