水冷型空压机热回收系统的制作方法

本技术涉及空气压缩系统，具体涉及一种水冷型空压机热回收系统。

背景技术：

1、一、空压机能耗

2、压缩空气是一种最为昂贵的能源形式，也是仅次于电力的第二大动力源。有资料表明：

3、1)工业空气压缩机系统年耗电量约占全国年总发电量的6％～9％，仅次于风机、水泵。

4、2)空压机占四大工业设备(风机、水泵、锅炉、空压机)耗电量的15％。

5、3)空压机电力消耗约占煤矿企业总耗电量的15％～35％；空压机电力消耗约占化纤长丝生产总耗电量的25％～30％。

6、4)建立在10年运行时间基础上的压缩空气系统的初投资和维护费用约占其全生命周期成本的12％，运行费用则占76％。

7、5)在空压机5年运行所需的经费(生产总成本)中，设备投资费约占6％，维修费约占7％，人工费约占2％，剩下为电费。

8、空压机系统设计和设备选型一般遵循最大负荷条件(即100％负荷)原则。

9、其往往处于长时间连续运行状态，空载运行(非经济运行)时间较满载运行时间要长，空载电耗为额定功率的50％左右。根据美国能源部2002年全球调查结果，全球空压机平均负载率为79％，中国空压机平均负载率为66％。

10、为保证输出压力稳定，避免加、卸载运行模式下的频繁转换使零部件磨损加剧，螺杆式空压机一般配置容调电磁阀(压力调节器)，小范围比例调节气量。但因其转子的转速保持恒定(恒转矩负载)，无论实际用气量如何变化，其电动机始终处于额定工作状态。

11、空压机的运行功率与转速的一次方成正比，风机、泵的运行功率与转速的三次方成正比，因此空压机的节能效果远不如风机、泵显著。压缩空气系统配置有储气罐、缓冲罐。工程上通常只对一台空压机进行变频。

12、二、空压机排气温度

13、空气被压缩时放出的内能以及产生的摩擦热使其温度升高。空压机排气温度按下式计算：

14、

15、式中，

16、t1-进气温度，kj t2-排气温度，kj ε-名义增压比，δ-进、排气过程中的相对压力损失，n-空气的等熵指数(取值1.4)。

17、三、螺杆式空压机

18、1)在各种型式空压机中，螺杆式空压机以结构紧凑、易损件少、可靠性高、操作维护方便、维修成本低和能耗少、螺杆式空压机的价格低于离心式空压机等优点，成为主导机型。

19、2)空压机常设计成多级，双级压缩空压机与单级压缩空压机相比，对绝热效率的要求可降低10％～15％。

20、3)有油润滑空压机与无油润滑空压机相比，具有投资少、经济效益显著、性能好(运行可靠稳定、密封优良、排气温度低等)等特点。

21、a)有油润滑空压机

22、绝大部分螺杆式空压机采用喷油式润滑。

23、为保证油的粘度和润滑效果、控制排气温度范围，一般通过温控阀调节机头的进油温度在70～85℃之间，对应出油温度在90～105℃之间。

24、排气温度过低，在油分离器中会析出水分，造成润滑油乳化、积炭产生、油降过大、润滑油循环不畅、实际喷油量减少，导致主机缺油、轴承和螺杆的使用寿命降低，须停车以充分分离和排放冷凝水。考虑到工况的不稳定，故应尽量提高空压机排气温度的设定值。

25、为延长润滑油的使用周期和空压机的维护、清洗周期，喷油回转压缩机的最高排气温度应不超过120℃；在环境温度为30℃时，单级喷油回转压缩机的最高排气温度应不超过110℃。

26、当排气温度＞160℃时，积炭层的生成速度较快。当有效工作压力＜1mpa时，积炭层的临界自燃温度：115℃，对应临界危险厚度：3mm。

27、b)无油润滑空压机

28、无油(干式和喷水二种)润滑空压机用于对压缩空气品质要求极高的场合。由于价格昂贵，一般工业企业实际很少选用。其吸、排气温差大约在75～150℃之间；当不采用冷却套时，排气温度可达200℃；当采用冷却套时，并留有一定的安全系数，压缩机连续运转的最高排气温度可达220～230℃。

29、某项目低压压缩机的进/出口空气温度为8℃/193℃，中间冷却器的出口空气温度为56℃，高压压缩机的出口空气温度为174℃，后冷却器的出口空气温度为38℃。一部分压缩终了的排气用于再生过程(用于加热、除水，过程零气耗)。

30、综上所述，空压机能源浪费严重，其用电的大部分转化成品位较高的热能，利用价值和节能空间很大，故应采取措施，在缓解资源环境约束、提高产气效率和品质的基础上，降低生产能耗。

31、有鉴于此，本技术的发明人设计了一种水冷型空压机热回收系统，以期克服上述技术问题。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中空压机能源浪费严重,热能无法充分利用的缺陷，提供一种水冷型空压机热回收系统。

2、本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

3、本实用新型提供了一种水冷型空压机热回收系统，其特点在于，所述系统设置在由空压机一级气缸、空压机二级气缸、级间冷却器和后冷却器组成的压缩空气流路上，级间冷却器和后冷却器具有梯级换热结构，所述系统包括，单效双级溴化锂吸收式制冷机和闭式冷却塔，级间冷却器由级间冷却器高温部和级间冷却器低温部组成，后冷却器由后冷却器高温部、后冷却器低温部和后冷却器低低温部组成；单效双级溴化锂吸收式制冷机、空压机二级气缸与空压机一级气缸依次连接，空压机一级气缸与级间冷却器以及后冷却器连接，级间冷却器以及后冷却器与单效双级溴化锂吸收式制冷机连接，形成高温冷却水回路；级间冷却器与闭式冷却塔相互连接形成第一回路，后冷却器与闭式冷却塔相互连接形成第二回路，单效双级溴化锂吸收式制冷机与闭式冷却塔相互连接形成第三回路，所述第一回路、所述第二回路和所述第三回路组成低温冷却水回路。

4、根据本实用新型的一个实施例，所述高温冷却水回路的连接方式为：单效双级溴化锂吸收式制冷机的高温冷却水出口与空压机二级气缸的高温冷却水进口连接，空压机二级气缸的高温冷却水出口与空压机一级气缸的高温冷却水进口连接，空压机一级气缸的高温冷却水出口同时与级间冷却器的高温冷却水进口以及后冷却器的高温冷却水进口连接，级间冷却器的高温冷却水出口以及后冷却器的高温冷却水出口同时与单效双级溴化锂吸收式制冷机高温冷却水进口连接。

5、根据本实用新型的一个实施例，所述低温冷却水回路的连接方式为：级间冷却器的低温冷却水出口、后冷却器的低温冷却水出口以及单效双级溴化锂吸收式制冷机的低温冷却水出口同时与闭式冷却塔的进口连接，闭式冷却塔的出口同时与级间冷却器的低温冷却水进口、后冷却器的低温冷却水进口以及单效双级溴化锂吸收式制冷机的低温冷却水进口连接。

6、根据本实用新型的一个实施例，单效双级溴化锂吸收式制冷机与后冷却器相互连接形成冷冻水回路，所述冷冻水回路的连接方式为：单效双级溴化锂吸收式制冷机的冷冻水出口与后冷却器的冷冻水进口连接，后冷却器的冷冻水出口与单效双级溴化锂吸收式制冷机的冷冻水进口连接。

7、根据本实用新型的一个实施例，高温冷却水进口和高温冷却水出口设置在级间冷却器高温部，低温冷却水进口和低温冷却水出口设置在级间冷却器低温部；高温冷却水进口和高温冷却水出口设置在后冷却器高温部，低温冷却水进口和低温冷却水出口设置在后冷却器低温部，冷冻水进口和冷冻水出口设置在后冷却器低低温部。

8、根据本实用新型的一个实施例，所述压缩空气流路的空气流向为：外部空气进入空压机一级气缸的进气口后，由空压机一级气缸的出气口排出；之后空气从级间冷却器的进气口进入级间冷却器高温部，再进入级间冷却器低温部，由级间冷却器的出气口排出；之后空气进入空压机二级气缸的进气口后，由空压机二级气缸的出气口排出；之后空气从后冷却器的进气口进入后冷却器高温部，再进入后冷却器低温部，然后进入后冷却器低低温部，从后冷却器的出气口排出压缩空气。

9、根据本实用新型的一个实施例，单效双级溴化锂吸收式制冷机具有两个高温冷却水出口：第一高温冷却水出口和第二高温冷却水出口；单效双级溴化锂吸收式制冷机具有两个高温冷却水进口：第一高温冷却水进口和第二高温冷却水进口，第一高温冷却水出口和第一高温冷却水进口处设有第一阀组，第二高温冷却水出口和第二高温冷却水进口处设有第二阀组，低温冷却水进口和低温冷却水出口处设有第三阀组，冷冻水出口和冷冻水进口处设有第四阀组。

10、根据本实用新型的一个实施例，所述系统还包括油冷却器，油冷却器连接在单效双级溴化锂吸收式制冷机的高温冷却水出口之后，空压机二级气缸的高温冷却水进口之前。

11、根据本实用新型的一个实施例，单效双级溴化锂吸收式制冷机的冷冻水进口设置有第一补水口，第一补水口上设置第一电磁阀；单效双级溴化锂吸收式制冷机的高温冷却水出口设置有第二补水口，第二补水口上设置第二电磁阀，闭式冷却塔的出口设置有第三补水口，第三补水口上设置第三电磁阀。

12、根据本实用新型的一个实施例，单效双级溴化锂吸收式制冷机的高温冷却水进口与单效双级溴化锂吸收式制冷机的低温冷却水出口之间连接有管路，单效双级溴化锂吸收式制冷机的高温冷却水出口和单效双级溴化锂吸收式制冷机的低温冷却水进口之间连接有管路，管路和管路上设置有第五阀组；单效双级溴化锂吸收式制冷机的低温冷却水出口和单效双级溴化锂吸收式制冷机的冷冻水进口之间连接有管路，单效双级溴化锂吸收式制冷机的低温冷却水进口和单效双级溴化锂吸收式制冷机的冷冻水出口之间连接有管路，管路和管路上设置有第六阀组。

13、根据本实用新型的一个实施例，所述热回收系统还包括室内暖风系统和/或新风机组，室内暖风系统和/或新风机组与闭式冷却塔并联设置。

14、根据本实用新型的一个实施例，所述高温冷却水回路上设有高温冷却水循环泵，高温冷却水循环泵设置在单效双级溴化锂吸收式制冷机的高温冷却水出口之后，油冷却器之前。

15、根据本实用新型的一个实施例，高温冷却水循环泵上并联电动旁通调节阀，高温冷却水循环泵的进口处设有温度传感器，温度传感器与电动旁通调节阀电连接。

16、根据本实用新型的一个实施例，所述低温冷却水回路上设置低温冷却水循环泵，低温冷却水循环泵设置于闭式冷却塔的出口处。

17、根据本实用新型的一个实施例，所述冷冻水回路上设置冷冻水循环泵，冷冻水循环泵设置在单效双级溴化锂吸收式制冷机的冷冻水出口之后，管路之前。

18、本实用新型的积极进步效果在于：

19、本实用新型针对水冷型空压机，提出一种水冷型空压机热回收系统，通过将空气压缩过程中产生的废热以高质高用、低质低用的方式与用能需求充分结合，以达到最大化取热、提高压缩空气干燥度、减小系统和环境相互影响的目的，并使空压机在全工况下安全、稳定、经济运行，从而更好地为生产服务。