以空压机余热为热源的闭式热水供应系统与运行方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种热水供应系统与运行方法，具体涉及一种以空压机余热为热源的 闭式热水供应系统与运行方法。
【背景技术】
[0002] 空压机全称空气压缩机，作为压缩空气的产生源，广泛应用于社会的各个领域，特 别是在工业生产领域，不少工艺对压缩空气的高度依赖，使得空压机成为很多工厂日常运 行所不可或缺的辅助生产设备，是工业现代化的基础产品。
[0003] 空压机通常将电能转化为电动机的机械能，并将后者转换成气体压力能。上述过 程中，空气得到强烈压缩，温度骤升。以螺杆机为例，空压机螺杆高速旋转的同时，也摩擦发 热，这些产生的高温热量与加入的空压机润滑油一起混合成油/气蒸气排出机体。上述高 温油/气流的热量相当于空压机输入功率的70-80%。温度通常能达到80°C_100°C，这些 热能需由空压机的散热系统排往大气中，以保证机器对正常运行的温度要求。如公开日为 2014年06月11日，公开号为CN203641014U的中国专利，就公开的一种喷油螺杆空压机余 热回收装置，该喷油螺杆空压机余热回收装置就存在上述问题。
[0004] 目前在很多工厂，为了充分利用螺杆式空压机所产生的余热，空压机往往自带或 另配换热模块，其原理通常采用同程截流式反串换热技术，用水对空压机所产生的高温高 压气体进行冷却，不仅可以提高空压机的产气效率，还可额外获得生产和生活所需的热水。 目前不少企业均开始利用空压机余热制热水，很大程度上节约了能源消耗，提高了经济效 益。
[0005] 现有的空压机余热制热水系统大多采用开式系统，操作较为简单，但也存在各种 不足，具体如下。
[0006] 1、无法充分利用冷水的市政水压，冷、热水均需二次加压，能耗较高。
[0007] 2、开式供水系统通常冷热水水箱及二次加压设备各1套，增加了设备投入，栗房 的占地面积较大。
[0008] 3、开式系统沿程与空气等外界接触，水质有受污染的潜在风险，同时与空气接触 会显著增加水箱、管道等各种配件因腐蚀而引起的耗损。
[0009] 4、开式供水系统相比闭式系统，与外界热交换量大，空压机余热利用率低。
[0010] 相比于开式供水系统，闭式系统能有效克服上述问题，可直接利用市政水压或栗 站一次加压后的水压，无需单独购置二次加压设备和冷水箱，节省空间与设备造价。另外系 统中水质受污染风险较低，供水可靠性较高，且散热量低，热源热量利用率高。
[0011] 然而，当前闭式热水系统的结构设计不够合理，且对于闭式热水系统，如何对运行 参数(如液位、温度、压力等）进行有效控制以最大程度地利用热源热量，节省水头，进而实 现高效、经济、简单的热水利用是当前制约其大规模应用的主要瓶颈。
[0012] 因此，有必要提供一套新型热水供应系统与运行方法，以解决上述问题。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，针对工业厂区空压机余热利 用的现状，将空压机工作系统部分引入热水供应系统，建立一套强化参数控制的以空压机 余热为热源的闭式热水供应系统与运行方法。
[0014] 本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该以空压机余热为热源的闭式热水供 应系统的结构特点在于：包括给水管网、1#倒流防止器、1#电磁阀、承压热水箱、安全阀、1# 温度传感器、1#电接压力表、电磁液位计、内循环栗、2#温度传感器、热水表、辅助加热器、 热水角阀、2#倒流防止器、2#电接压力表、冷水表、冷水角阀、外循环栗、空压机换热模块、 空压机、用气设备、2#电磁阀、PLC控制柜、1#三通、2#三通、混水龙头和3#电磁阀，所述承 压热水箱设置有冷水补水口、外循环进水口、外循环出水口、内循环进水口、内循环出水口、 进气口、泄压口和排气口，所述1#三通设置有进口、1#出口和2#出口，所述2#三通设置有 进口、1#出口和2#出口； 所述给水管网、1#倒流防止器、1#电磁阀和承压热水箱的冷水补水口通过管道沿承压 热水箱的冷水补水水流方向依次连接，组成热水箱冷水补水系统； 所述给水管网、2#倒流防止器、2#电接压力表、冷水表、冷水角阀和混水龙头通过管路 沿冷水角阀的冷水水流方向依次连接，组成冷水供水系统； 所述内循环出水口通过管路和2#三通的进口连接，所述2#三通的1#出口通过管路和 热水表连接，所述热水表通过管路和辅助加热器连接，所述辅助加热器通过管路和热水角 阀连接，所述热水角阀通过管路和混水龙头连接，组成热水供水系统； 所述外循环出水口、空压机换热模块、外循环栗和外循环进水口通过管道沿外循环方 向依次连接，组成外循环热水加热系统； 所述2#三通的2#出口通过管路和2#温度传感器连接，所述2#温度传感器通过管路 和内循环栗连接，所述内循环栗通过管路和内循环进水口连接，所述内循环出水口、2#三通 的进口、2#三通的2#出口、2#温度传感器、内循环栗和内循环进水口沿内循环方向依次排 列，组成内循环热水加热系统； 所述安全阀连接在泄压口上，所述3#电磁阀连接在排气口上，所述1#温度传感器、1# 电接压力表和电磁液位计均设置在承压热水箱内； 所述空压机通过管道和1#三通的进口连接，所述1#三通的1#出口通过管道和2#电 磁阀连接，所述2#电磁阀通过管道和进气口连接，所述1#三通的2#出口通过管道和用气 设备连接；所述空压机、1#三通的进口、1#三通的1#出口、2#电磁阀和进气口沿压缩空气 流动方向依次排列，所述1#三通的2#出口和用气设备沿压缩空气流动方向依次排列，组成 气路系统； 所述1#电磁阀、1#温度传感器、1#电接压力表、内循环栗、2#温度传感器、辅助加热器、 2#电接压力表、外循环栗、2#电磁阀和3#电磁阀均通过电线与PLC控制柜连接，组成自动 控制系统。
[0015] 作为优选，本发明所述1#倒流防止器与2#倒流防止器的规格相同。
[0016] 作为优选，本发明所述辅助加热器自带温度显示装置。
[0017]作为优选，本发明所述辅助加热器采用电加热结构或燃气机组加热结构。
[0018]作为优选，本发明所述热水表与冷水表除运行介质环境不同外，其余参数规格相 同。
[0019] 一种以空压机余热为热源的闭式热水供应系统的运行方法，其特点在于：所述运 行方法包括首次运行方法与常规控制方法，该运行方法中所用的各参数意义如下： PI:1#电接压力表的显示读数，单位KPa; P2 :2#电接压力表的显示读数，单位KPa; T1 :1#温度传感器的显示读数，单位°C; T2 :2#温度传感器的显示读数，单位°C; T3 :辅助加热器的温度显示读数，单位°C; HI:电磁液位计的显示读数，单位m; Η:承压热水箱的有效液位高度，单位m;tl:执行策略（V)后，外循环栗的运行时间； t2 :执行策略（VI)后，辅助加热器的运行时间； 首次运行方法的步骤依次如下： 步骤(一)、开启1#电磁阀，当H1=H时，关闭1#电磁阀； 步骤(二)、执行决策树； 所述常规控制方法的步骤如下： 步骤(一)、执行决策树； 所述决策树包括条件（A)至条件（G)和策略（I)至策略(_1)， 条件（A) :H1 彡 0· 25H; 条件（B) : |P1-P2 | < 10 ; 条件（C) :T1彡48 ; 条件（D) :P2-P1 > 10 ; 条件（E) :T2多42 ; 条件（F) :Τ3多45 ; 条件（G):空压机是否工作； 策略（I):定期收