专利名称：节能型空气预处理方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及发酵工业的压縮空气预处理工艺，具体为一种节能型空气预处理方法
及其装置。
(二)
背景技术：
好氧性发酵工业需要持续的无菌干燥压縮空气供应。空气经压縮机压縮后会变成
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。
传统的压縮空气预处理工艺流程，如图1所示 从压縮机出来的120°C 17(TC的压縮空气一进入一级列管式冷却器l冷却 至50°C 70°C —进入一级旋风分水器2分水一进入二级列管式冷却器3冷却至25°C 30°C —进入二级旋风分水器4分水一进入列管式加热器5加热至60°C 75°C—最后进入 过滤系统过滤成无菌空气一进入种子罐、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，从压縮机出来的120°C 17(TC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)由于空气的热烚很小，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，本发明提供一种节能型空气预处理方法及其装置，采用该方法及
其装置，可以充分利用从空压机出来的高温空气的余热，节能环保。 本发明方法的技术方案是 节能型空气预处理方法，该方法将从空气压縮机出来的高温高湿压縮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縮空气，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，所述方法的步骤如 下 a.高温高湿压縮空气进入所述翅片式空气冷却除水器装置后，与其第一组管箱中 的冷却水进行换热，在冷却空气的同时，使所述第一组管箱的冷却水出口水温升高，然后将 该热水分成两部分一部分进入制冷机组作为热源来生产冷冻水；另一部分进入所述翅片 式空气加热器作为热源来加热空气； b.经所述制冷机组换热后的热水返回所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组 管箱； c.经所述翅片式空气加热器换热后的热水也返回所述翅片式空气冷却除水器装 置的第一组管箱； d.所述制冷机组产生的冷冻水进入所述翅片式空气冷却除水器装置的最后一组 管箱，作为冷却水来冷却空气； e.经所述翅片式空气冷却除水器装置的最后一组管箱换热后的冷冻水，返回所述 制冷机组重新制冷，如此形成循环工作。
本发明方法的进一步技术方案是 所述制冷机组采用溴化锂制冷机组；所述高温高湿压縮空气的温度为120°C 17(TC，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水温为90°C 95°C， 所述制冷机组产生的冷冻水的温度为10°C 12t:;所述步骤b中经所述制冷机组换热后的 热水，以及所述步骤c中经所述翅片式空气加热器换热后的热水，先进入储水罐混合后再 返回所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱。
本发明装置的技术方案是 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，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。 本发明装置的进一步技术方案是 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。 本发明利用翅片式空气冷却除水器装置的冷却水来吸收压縮空气的余热，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)
图1为传统的压縮空气预处理工艺流程图；
图2为本发明的空气预处理装置的结构示意图。
(五)
具体实施例方式
本发明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。 如图2所示，节能型空气预处理方法，该方法将从空气压縮机出来的高温高湿压 縮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縮空气。本发明 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l，空气加热器采用翅片式空气加热器15，方法的步骤如下 a.高温高湿压縮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。 从空气压縮机出来的高温高湿压縮空气的温度约为120°C 17(TC，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°C 95°C ，制冷机组5产生 的冷冻水的温度控制为10°C 12°C。 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。 再参见图2，实现本发明方法的装置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翅片式空气冷却除水器装置l，空气加热器采用翅片式 空气加热器15，从空气压縮机出来的高温高湿压縮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 ll，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。 本发明装置中，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°C 95t:，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)当压縮空气的温度在150°C 17(TC，处理后的空气温度在45°C 5(TC时，需 增加约10%的换热面积； (2)当压縮空气的温度在130°C 14(TC，处理后的空气温度在50°C 55"时，需 增加约15%的换热面积； (3)当压縮空气的温度在120°C 125"，处理后的空气温度在55°C 6(TC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。 下面以一套风量为2500mVmin的节能空气预处理装置为例说明本发明的节能效 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°C (先经过前三组循环水冷却后的空气温度)降至2(TC，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 ;—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°C降至20°C ，深井水水温从16°C 上升至23t:(升温7t:)，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2(TC上 升至55°C ，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 ;—年300天约21182. 4t/y ;折合标准煤为3026t。 从上述例子可知，本发明充分利用了压縮空气的余热，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。
权利要求
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，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，所述方法的步骤如下a.高温高湿压缩空气进入所述翅片式空气冷却除水器装置后，与其第一组管箱中的冷却水进行换热，在冷却空气的同时，使所述第一组管箱的冷却水出口水温升高，然后将该热水分成两部分一部分进入制冷机组作为热源来生产冷冻水；另一部分进入所述翅片式空气加热器作为热源来加热空气；b.经所述制冷机组换热后的热水返回所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱；c.经所述翅片式空气加热器换热后的热水也返回所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱；d.所述制冷机组产生的冷冻水进入所述翅片式空气冷却除水器装置的最后一组管箱，作为冷却水来冷却空气；e.经所述翅片式空气冷却除水器装置的最后一组管箱换热后的冷冻水，返回所述制冷机组重新制冷，如此形成循环工作。
2. 根据权利要求1所述的节能型空气预处理方法，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方法，其特征在于所述高温高湿压縮空气的温度为120°C 17(TC，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水温为90°C 95t:，所述制冷机组产生的冷冻水的温度为10°C 12°C。
4. 根据权利要求1所述的节能型空气预处理方法，其特征在于所述步骤b中经所述制冷机组换热后的热水，以及所述步骤c中经所述翅片式空气加热器换热后的热水，先进入储水罐混合后再返回所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱。
5. 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。
6. 根据权利要求5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。
7. 根据权利要求5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。
8. 根据权利要求7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。
9. 根据权利要求5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%。
10. 根据权利要求5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。
全文摘要
本发明涉及发酵工业用节能型空气预处理方法及其装置。本发明将压缩空气通入翅片式空气冷却除水器装置，使其第一组管箱中的冷却水水温升高，然后将该热水分成两部分，一部分进入制冷机组作为热源来生产冷冻水，另一部分进入翅片式空气加热器作为热源来加热空气；经制冷机组及翅片式空气加热器换热后的热水返回翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱；制冷机组产生的冷冻水进入翅片式空气冷却除水器装置的最后一组管箱来冷却空气，换热后的冷冻水返回制冷机组重新制冷。本发明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。
文档编号C12M1/00GK101693868SQ200910208228
公开日2010年4月14日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者刘振海, 刘晔 申请人:刘振海;