一種低能耗壓縮空氣冷卻方法及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種低能耗壓縮空氣冷卻方法及系統(tǒng)，包括多級(jí)壓縮機(jī)組，所述每相鄰兩級(jí)壓縮機(jī)之間設(shè)有由常溫水冷卻塔供給的級(jí)間冷卻器，所述級(jí)后冷卻器出氣端連接有二級(jí)冷卻裝置，二級(jí)冷卻裝置出氣端連接有除濕器，二級(jí)冷卻裝置由冷水機(jī)組或與冷水機(jī)組相串聯(lián)的冷卻設(shè)備構(gòu)成，所述除濕器進(jìn)氣端與冷水機(jī)組出氣端相連接，與傳統(tǒng)的壓縮空氣冷卻系統(tǒng)相比，本發(fā)明利用配套冷水機(jī)組的二級(jí)冷卻裝置，可將壓縮空氣達(dá)到12～30°左右的經(jīng)濟(jì)的除濕溫度，同時(shí)溫度降低后可大大減少壓縮空氣的濕度，以節(jié)約空氣壓縮工藝及后續(xù)除濕工藝的能耗。
【專利說(shuō)明】一種低能耗壓縮空氣冷卻方法及其系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低能耗壓縮空氣冷卻方法及其系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)上廣泛使用的帶有級(jí)間冷卻的壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，現(xiàn)有技術(shù)是單獨(dú)采用冷卻塔的常溫冷卻水冷卻，或單獨(dú)采用冷水機(jī)組產(chǎn)生的低溫水冷卻。其中，采用冷卻塔產(chǎn)生的常溫冷卻水冷卻后，壓縮空氣溫度一般在40°C左右，雖然能夠滿壓縮機(jī)級(jí)間吸入溫度要求(50°C左右)但末級(jí)壓縮機(jī)含濕量高，造成除濕能耗大；而級(jí)間冷卻器和級(jí)后冷卻器采用冷水機(jī)組產(chǎn)生的低溫水冷卻，壓縮空氣溫度能滿足除濕器設(shè)計(jì)允許值(25°C )，也可有效降低壓縮空氣含水量，但是浪費(fèi)的冷水機(jī)組能耗約為空氣壓縮機(jī)功率的20%，而造成能源浪費(fèi)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明對(duì)上述問題進(jìn)行了改進(jìn)，即本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的壓縮空氣冷卻工藝耗能大。
[0004]本發(fā)明的第一具體實(shí)施方案是:一種低能耗壓縮空氣冷卻方法，包括多級(jí)壓縮機(jī)組及用于使壓縮空氣冷卻的除濕器，其特征在于，所述每相鄰兩級(jí)壓縮機(jī)之間設(shè)有由常溫水冷卻塔供給的級(jí)間冷卻器，所述末級(jí)壓縮機(jī)出氣端連接有級(jí)后冷卻器，所述級(jí)后冷卻器與除濕器之間還設(shè)使壓縮空氣穩(wěn)定降至12-30°的二級(jí)冷卻裝置。
[0005]進(jìn)一步的，所述二級(jí)冷卻裝置包括一個(gè)或多個(gè)換熱器串聯(lián)構(gòu)成，所述二級(jí)冷卻裝置為多個(gè)換熱器時(shí)，所述換熱器與常溫水冷卻塔、自來(lái)水管道或冷水機(jī)組相連組成冷卻回路，所述多個(gè)換熱器采用冷卻水溫度沿壓縮氣體輸出方向逐漸降低。
[0006]進(jìn)一步的，所述級(jí)間冷卻器及二級(jí)冷卻裝置由常溫水冷卻塔提供冷卻源的換熱器與一冷卻塔的循環(huán)水路相連接。
[0007]本發(fā)明的第二具體實(shí)施方案是:一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，包括多級(jí)壓縮機(jī)組、設(shè)置于壓縮機(jī)后用于使壓縮空氣干燥的除濕器，以及用于使壓縮空氣冷卻的一級(jí)冷卻器和二級(jí)冷卻裝置，所述一級(jí)冷卻器包括由冷卻塔提供冷卻源的設(shè)置于每相鄰兩級(jí)壓縮機(jī)之間的級(jí)間冷卻器和末級(jí)壓縮排氣端連接的級(jí)后冷卻器，所述級(jí)后冷卻器連接有二級(jí)冷卻裝置，所述二級(jí)冷卻裝置由配套冷卻設(shè)備提供冷卻源，所述二級(jí)冷卻裝置出氣端與除濕器相連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述二級(jí)冷卻裝置包括一個(gè)或多個(gè)換熱器串聯(lián)構(gòu)成，所述配套冷卻設(shè)備為冷卻塔、自來(lái)水管道或冷水機(jī)組。
[0009]進(jìn)一步的，所述二級(jí)冷卻裝置為一個(gè)換熱器時(shí)，換熱器與常溫水冷卻塔或冷水機(jī)組相連組成冷卻回路。
[0010]進(jìn)一步的，所述二級(jí)冷卻裝置為多個(gè)換熱器時(shí)，所述換熱器與常溫水冷卻塔、自來(lái)水管道或冷水機(jī)組相連組成冷卻回路，所述多個(gè)換熱器采用冷卻水溫度沿壓縮氣體輸出方向逐漸降低。
[0011]進(jìn)一步的，所述二級(jí)冷卻裝置包括沿壓縮氣體輸出方向設(shè)置的第一換熱器和第二換熱器，所述第一換熱器的冷卻進(jìn)水口與常溫水冷卻塔出水口相連通，所述第二換熱器的冷卻進(jìn)水口與冷水機(jī)組的冷凍水出水口相連通，所述一級(jí)冷卻器出氣端與第一換熱器的進(jìn)氣口相連通，所述第一換熱器出氣口與第二換熱器進(jìn)氣口相連接，所述第二換熱器出氣口與除濕器進(jìn)氣口相連接。
[0012]進(jìn)一步的，所述一冷卻塔的循環(huán)出水管道經(jīng)循環(huán)水泵與多個(gè)級(jí)間冷卻器、級(jí)后冷卻器及二級(jí)冷卻裝置第一換熱器的進(jìn)水端相連接，所述多個(gè)級(jí)間冷卻器冷卻水出水端、級(jí)后冷卻器冷卻水出水端及二級(jí)冷卻裝置第一換熱器的出水端與冷卻塔的循環(huán)回水管道相連接，以形成常溫冷卻水循環(huán)回路。
[0013]進(jìn)一步的，所述二級(jí)冷卻裝置第二換熱器進(jìn)水端與冷水機(jī)組的冷凍水出水口相連通，通過自循環(huán)泵實(shí)現(xiàn)低溫冷卻水循環(huán)回路。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:利用上述工藝處理壓縮空氣，使前期級(jí)間冷卻器的能夠能夠滿足多級(jí)壓縮機(jī)的需求，在末級(jí)冷卻器后設(shè)置二級(jí)冷卻裝置，既節(jié)約了冷卻能耗，又能降低除濕能耗，節(jié)約的能耗超過空氣壓縮機(jī)功率的10%，對(duì)于長(zhǎng)期、持續(xù)、大功率運(yùn)行的工業(yè)空氣壓縮系統(tǒng)而言，能產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明一種低能耗壓縮空氣冷卻連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)水循環(huán)系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1、空氣壓縮機(jī)一級(jí)壓縮裝置，2、一級(jí)排氣級(jí)間冷卻器，3、空氣壓縮機(jī)二級(jí)壓縮裝置，4、二級(jí)排氣級(jí)間冷卻器，5、空氣壓縮機(jī)三級(jí)壓縮裝置，6、三級(jí)排氣級(jí)后冷卻器，7、二級(jí)冷卻裝置，8、壓縮空氣除濕器，9、冷卻塔，10、冷卻塔循環(huán)水管道，11、冷卻塔循環(huán)水泵，12、自循環(huán)水泵，13、冷水機(jī)組，14、冷水機(jī)組自循環(huán)管道。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0019]如圖1?2所示，本發(fā)明一種低能耗壓縮空氣冷卻工藝，空氣依次從空氣壓縮機(jī)一級(jí)壓縮裝置1，進(jìn)入一級(jí)排氣級(jí)間冷卻裝置2冷卻，再進(jìn)入空氣壓縮機(jī)二級(jí)壓縮裝置3進(jìn)行壓縮，再進(jìn)入二級(jí)排氣級(jí)間冷卻器4冷卻，再進(jìn)入空氣壓縮機(jī)三級(jí)壓縮裝置5，再進(jìn)入三級(jí)排氣級(jí)后冷卻器6冷卻，壓縮空氣在級(jí)間以及級(jí)后冷卻(進(jìn)入除濕器之前)采用傳統(tǒng)的冷卻塔常溫冷卻水冷卻，其中，一級(jí)排氣級(jí)間冷卻器2、二級(jí)排氣級(jí)間冷卻器4、三級(jí)排氣級(jí)后冷卻器6，采用的冷卻介質(zhì)為冷卻塔產(chǎn)生的冷卻水一般與室外溫度接近相同(平均溫度約為25°C左右，夏季一般30°C以上)冷卻，經(jīng)過冷卻塔常溫冷卻水冷卻的壓縮空氣溫度一般為40°C左右，夏季最終壓縮空氣溫度會(huì)超過40°C，但仍能滿足壓縮機(jī)級(jí)間吸入溫度50°C的要求。
[0020]由空氣壓縮機(jī)級(jí)后冷卻器排出的壓縮空氣以空氣壓力0.7Mpa、溫度40°C計(jì)算，每kg空氣含水量達(dá)5.79g，如果直接進(jìn)入除濕器則除濕器能耗約為空氣壓縮機(jī)功率的15%(以常用的變壓吸附式除濕器為例)，對(duì)動(dòng)輒功率數(shù)千KW的工業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)而言，耗能十分嚴(yán)重。
[0021]為此，實(shí)施例中在所述氣級(jí)后冷卻器出氣端連接有二級(jí)冷卻裝置7進(jìn)一步冷卻，所述二級(jí)冷卻裝置7包括一個(gè)或多個(gè)換熱器串聯(lián)構(gòu)成，為換熱器提供冷卻源的配套冷卻設(shè)備為冷卻塔、自來(lái)水管道或冷水機(jī)組。本實(shí)施例中二級(jí)冷卻裝置由兩個(gè)換熱器構(gòu)成，沿壓縮氣體輸出方向設(shè)置的第一換熱器和第二換熱器，所述第一換熱器的冷卻進(jìn)水口與常溫水冷卻塔出水口相連通，所述第二換熱器的冷卻進(jìn)水口與冷水機(jī)組的冷凍水出水口相連通，即采用冷卻水溫度沿壓縮氣體輸出方向逐漸降低，所述一級(jí)冷卻器出氣端(即三級(jí)排氣級(jí)后冷卻器6出氣端)與第一換熱器的進(jìn)氣口相連通，所述第一換熱器出氣口與第二換熱器進(jìn)氣口相連接，所述第二換熱器出氣口與除濕器進(jìn)氣口相連接。
[0022]冷水機(jī)組一般產(chǎn)生的水冷溫度為7 V，經(jīng)二級(jí)冷卻裝置7的第一換熱器冷卻后(采用常溫水冷卻塔冷卻)的每kg壓縮空氣含水量由5.79g減少至4.66 g(空氣壓力0.7Mpa)，再經(jīng)過第二換熱器(采用冷水機(jī)組產(chǎn)生的低溫水)冷卻，壓縮空氣溫度最低可冷卻至12°C，壓縮空氣含水量由4.66g減少至1.09 g。通過二級(jí)冷卻裝置7的處理，可顯著降低壓縮空氣除濕能耗，以采用冷卻塔冷卻的工況計(jì)算，節(jié)約的能耗超過空氣壓縮機(jī)功率的10%，以采用冷水機(jī)冷卻的工況計(jì)算，則節(jié)約的能耗超過空氣壓縮機(jī)功率的20%。對(duì)于長(zhǎng)期、持續(xù)、大功率運(yùn)行的工業(yè)空氣壓縮系統(tǒng)而言，能產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
[0023]如圖2所示，為上述本發(fā)明一種低能耗壓縮空氣冷卻供水系統(tǒng)的示意圖，由冷卻塔9產(chǎn)生的冷卻水，通過冷卻塔循環(huán)水管道10和設(shè)置于冷卻塔循環(huán)水管道10上的冷卻塔循環(huán)水泵11的作用依次進(jìn)入一級(jí)排氣級(jí)間冷卻器2、二級(jí)排氣級(jí)間冷卻器4、三級(jí)排氣級(jí)后冷卻器6、二級(jí)冷卻裝置的第一換熱器部分(即冷卻塔常溫冷卻水與壓縮空氣接觸部分)，回到冷卻塔9，完成常溫部分冷卻水循環(huán)；由冷水機(jī)組13產(chǎn)生的低溫冷卻水，通過冷水機(jī)組自循環(huán)管道14及設(shè)置于冷水機(jī)組自循環(huán)管道14上的水機(jī)自循環(huán)水泵12的作用進(jìn)入二級(jí)冷卻裝置的第二換熱器(即冷水機(jī)組產(chǎn)生的低溫冷卻水與壓縮空氣接觸部分)，回到冷水機(jī)組13，完成低溫冷卻循環(huán)。采用上述的水循環(huán)方式，二級(jí)冷卻裝置中的常溫部分與級(jí)間冷卻器、級(jí)后冷卻器水循環(huán)管路連通，并與冷水機(jī)組分離能夠在保證多級(jí)壓縮機(jī)的正常工作的同時(shí)實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種低能耗壓縮空氣冷卻方法，包括多級(jí)壓縮機(jī)組及用于使壓縮空氣干燥的除濕器，其特征在于，所述每相鄰兩級(jí)壓縮機(jī)之間設(shè)有由常溫水冷卻塔供給的級(jí)間冷卻器，所述末級(jí)壓縮機(jī)出氣端連接有級(jí)后冷卻器，所述級(jí)后冷卻器與除濕器之間還設(shè)使壓縮空氣穩(wěn)定降至12?30°的二級(jí)冷卻裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低能耗壓縮空氣冷卻方法，所述二級(jí)冷卻裝置包括一個(gè)或多個(gè)換熱器串聯(lián)構(gòu)成，所述二級(jí)冷卻裝置為多個(gè)換熱器時(shí)，所述換熱器與常溫水冷卻塔、自來(lái)水管道或冷水機(jī)組相連組成冷卻回路，所述多個(gè)換熱器采用冷卻水溫度沿壓縮氣體輸出方向逐漸降低。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低能耗壓縮空氣冷卻方法，所述級(jí)間冷卻器及二級(jí)冷卻裝置由常溫水冷卻塔提供冷卻源的換熱器與一冷卻塔的循環(huán)水路相連接。
4.一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，包括多級(jí)壓縮機(jī)組、設(shè)置于壓縮機(jī)后用于使壓縮空氣干燥的除濕器，以及用于使壓縮空氣冷卻的一級(jí)冷卻器和二級(jí)冷卻裝置，所述一級(jí)冷卻器包括由冷卻塔提供冷卻源的設(shè)置于每相鄰兩級(jí)壓縮之間的級(jí)間冷卻器和末級(jí)壓縮排氣端連接的級(jí)后冷卻器，所述級(jí)后冷卻器連接有二級(jí)冷卻裝置，所述二級(jí)冷卻裝置由配套冷卻設(shè)備提供冷卻源，所述二級(jí)冷卻裝置出氣端與除濕器相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，所述二級(jí)冷卻裝置包括一個(gè)或多個(gè)換熱器串聯(lián)構(gòu)成，所述配套冷卻設(shè)備為冷卻塔、自來(lái)水管道或冷水機(jī)組。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，所述二級(jí)冷卻裝置為一個(gè)換熱器時(shí)，換熱器與常溫水冷卻塔或冷水機(jī)組相連組成冷卻回路。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，所述二級(jí)冷卻裝置為多個(gè)換熱器時(shí)，所述換熱器與常溫水冷卻塔、自來(lái)水管道或冷水機(jī)組相連組成冷卻回路，所述多個(gè)換熱器采用冷卻水溫度沿壓縮氣體輸出方向逐漸降低。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，所述二級(jí)冷卻裝置包括沿壓縮氣體輸出方向設(shè)置的第一換熱器和第二換熱器，所述第一換熱器的冷卻進(jìn)水口與常溫水冷卻塔出水口相連通，所述第二換熱器的冷卻進(jìn)水口與冷水機(jī)組的冷凍水出水口相連通，所述一級(jí)冷卻器出氣端與第一換熱器的進(jìn)氣口相連通，所述第一換熱器出氣口與第二換熱器進(jìn)氣口相連接，所述第二換熱器出氣口與除濕器進(jìn)氣口相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，所述一冷卻塔的循環(huán)出水管道經(jīng)循環(huán)水泵與多個(gè)級(jí)間冷卻器、級(jí)后冷卻器及二級(jí)冷卻裝置第一換熱器的進(jìn)水端相連接，所述多個(gè)級(jí)間冷卻器冷卻水出水端、級(jí)后冷卻器冷卻水出水端及二級(jí)冷卻裝置第一換熱器的出水端與冷卻塔的循環(huán)回水管道相連接，以形成常溫冷卻水循環(huán)回路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，所述二級(jí)冷卻裝置第二換熱器進(jìn)水端與冷水機(jī)組的冷凍水出水口相連通，通過自循環(huán)泵實(shí)現(xiàn)低溫冷卻水循環(huán)回路。
【文檔編號(hào)】F04B39/06GK104179663SQ201410396622
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】梅保勝 申請(qǐng)人:福建德興節(jié)能科技有限公司