空压机节能装置及其使用方法与流程

本发明属于压缩空气系统技术领域，尤其是涉及一种空压机节能装置。

背景技术：

空压机是一种产生压缩空气的装置，压缩空气广泛应用于生产过程。为获得压缩空气，需要动力驱动压缩机运转，消耗一定量的能源。而根据热力学原理，压缩机进口空气温度越高，单位质量的空气消耗的压缩功就越多，能耗就越高。此外，同样根据热力学原理和工程实践，空气被压缩后，温度显著升高，压缩比较高时，温度会升高到影响压缩机安全运行的程度。为降低压缩机能耗，同时也为保护压缩机，工程上在获得压缩空气时，常采用多级压缩、中间冷却的方法，使压缩过程接近等温压缩，压缩机每一级进气温度都被冷却到接近常温，从而降低压缩功耗，节约能源。此外，由于空气中含有水蒸汽，压缩过程中空气中的水蒸汽也连同空气一同被压缩，然后在冷却过程中大部分水蒸汽冷凝成液体排出，但是在空气压缩过程中，水蒸汽也一同被压缩，白白消耗了压缩功。因此，在压缩空气系统中，对压缩机进气进行冷却、降温，同时却除其中所含的部分水蒸汽，可以从两个方面降低压缩机功耗，节约能源。由于冷却塔等自然冷源不能提供温度足够低的冷却水，因此压缩空气系统中常规的冷却措施效果有限，为进一步提高冷却效果，降低压缩空气系统能耗，有必要采用温度更低的冷源对空气进行冷却。但为获得低于自然冷源的低温也需要消耗能源，这就成为矛盾。

为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种螺杆式空气压缩机热能回收利用节能系统[申请号：201320087924.0]，包括：螺杆式空气压缩机和热交换器；进口和螺杆式空气压缩机连通，第一出口和热交换器连通的第一温控阀，第一温控阀的第二出口和螺杆式空气压缩机连通；与热交换器连通的风冷却器，风冷却器的出口与螺杆式空气压缩机连通；供水装置，通过电磁阀与热交换器的进水口相连通，当螺杆式空气压缩机工作时，电磁阀开启；保温水箱，与热交换器的出水口连通等。

上述的方案在一定程度上改进了现有技术的部分问题，但是，该方案还至少存在以下缺陷：只采用风冷却器进行冷却，冷却效果差、压缩功耗大等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，降低压缩能耗的空压机节能装置。

本发明的第二个目的是针对上述问题，提供一种设计合理，使用效果好的空压机节能装置的使用方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的空压机节能装置，包括与压缩机的进气端相连接的进气处理系统，与压缩机出气端连接的热交换系统，其特征在于：热交换系统双向连接于喷射式冷却系统，喷射式冷却系统双向连接于进气处理系统。进气处理系统的设置不仅去除空气中的尘粒等杂质还降低了进入空气的温度、湿度，减少了压缩功耗，热交换系统加上喷射式冷却系统的设置提高了热量的吸收和利用。

在上述的空压机节能装置中，喷射式冷却系统包括依次连接的喷嘴、吸气室和扩压室，喷嘴的进气端与热交换系统连接，扩压室与冷凝器连接，冷凝器分别连接于热交换系统和进气处理系统,吸气室和进气处理系统连接。喷嘴、吸气室和扩压室的设置通过先提高速度、降低压力，然后吸入更多的流体，最后提高压力、降低速度的方式进行冷却处理，缩短了冷却时间。

在上述的空压机节能装置中，吸气室和扩压室之间设有混合室。混合室的流体和来自吸气室的流体的接触面积。

在上述的空压机节能装置中，冷凝器与热交换系统之间设有工质泵；冷凝器与进气处理系统之间设有工质调节阀和膨胀阀。工质泵的设置提高了流动速度，调节阀和膨胀阀的设置增加了调节、降压的作用。

在上述的空压机节能装置中，进气处理系统包括依次相连的过滤网、蒸发器和挡水板，蒸发器与吸气室连接。通过过滤进气的杂质，并对进气进行除湿、降温操作，降低了压缩功耗，延长了压缩机的使用寿命。

在上述的空压机节能装置中，热交换系统包括与压缩机出气端连接的蒸汽发生器，蒸汽发生器分别与喷射式冷却系统和压缩机连接。蒸汽发生器的设置提高了对压缩后的空气的热量的吸收、利用。

在上述的空压机节能装置中，热交换系统还包括连接于压缩机与蒸汽发生器之间的油循环子系统。对于压缩机采用润滑油时，通过油循环子系统增加了对压缩后的润滑油的热量的吸收，同时延长了压缩机的使用寿命。

在上述的空压机节能装置中，油循环子系统包括从压缩机出口端流出的油气混合流体流往蒸汽发生器方向的连接上的油气分离器和进油调节阀、从蒸汽发生器流出的已分离的油流往压缩机方向的连接上的至少一个出油调节阀和油过滤器。结构简单、便于安装维修，操作方便。

本空压机节能装置的使用方法，本方法包括下述步骤：A、进气处理：进入压缩机的空气在进入之前先进入进气处理系统进行降温、除湿处理；B、换热：让压缩机中的压缩后的空气进入热交换系统进行降温、除湿处理，使压缩后的空气与压缩前的空气保持等温，同时吸收热量后的热交换系统产生的蒸汽进入喷射式冷却系统；C、喷射冷却：分别来自进气处理系统和热交换系统的蒸汽在进入喷射式冷却系统后，先后通过加速降压、扩压加速来冷却处理。操作简便，冷却效果好。

上述的空压机节能装置的使用方法中，步骤B中，当压缩机采用润滑油润滑时，压缩后的润滑油通过油循环子系统进入蒸汽发生器后进行冷却处理。提高了热利用率。

与现有技术相比，本空压机节能装置及其使用方法的优点在于：进气处理系统的设置不仅去除空气中的尘粒等杂质同时使压缩机进气得到冷却、除湿，降低了压缩能耗，热交换系统加上喷射式冷却系统的设置提高了热量的吸收和利用，同时压缩能耗进一步降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1提供了本发明实施例中的设有油循环子系统的结构示意图。

图2提供了本发明实施例中的不设有油循环子系统的结构示意图。

图中，压缩机1、喷嘴11、吸气室12、混合室13、扩压室14、冷凝器15、工质泵5、工质调节阀6、膨胀阀7、蒸汽发生器3、过滤网8、蒸发器9、挡水板10、进油调节阀16、出油调节阀17、油气分离器2。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

如图1至2所示，本空压机节能装置，包括与压缩机1的进气端相连接的进气处理系统，与压缩机1出气端连接的热交换系统，其特征在于：热交换系统双向连接于喷射式冷却系统，喷射式冷却系统双向连接于进气处理系统，进气处理系统的设置不仅去除空气中的尘粒等杂质还降低了进入空气的温度、湿度，减少了压缩功耗，热交换系统加上喷射式冷却系统的设置提高了热量的吸收和利用。

具体地，这里的喷射式冷却系统包括依次连接的喷嘴11、吸气室12和扩压室14，喷嘴11的进气端与热交换系统连接，扩压室14与冷凝器15连接，冷凝器15分别连接于热交换系统和进气处理系统,吸气室12和进气处理系统连接，喷嘴11、吸气室12和扩压室14的设置通过先提高速度、降低压力，然后吸入更多的流体，最后提高压力、降低速度的方式进行冷却处理，缩短了冷却时间；这里的吸气室和扩压室14之间设有混合室13，混合室13的设置增加了来自喷嘴11的流体和来自吸气室12的流体的接触面积；这里的冷凝器15与热交换系统之间设有工质泵5；冷凝器15与进气处理系统之间设有工质调节阀6和膨胀阀7，工质泵5的设置提高了流动速度，调节阀6和膨胀阀7的设置增加了调节、降压的作用；这里的进气处理系统包括依次相连的过滤网8、蒸发器9和挡水板10，蒸发器9与吸气室12连接，通过过滤进气的杂质，并对进气进行除湿、降温操作，降低了压缩功耗，延长了压缩机1的使用寿命。

进一步地，这里的热交换系统包括与压缩机1出气端连接的蒸汽发生器3，蒸汽发生器3分别与喷射式冷却系统和压缩机1连接，蒸汽发生器3的设置提高了对压缩后的空气的热量的吸收、利用；这里的热交换系统还包括连接于压缩机1与蒸汽发生器3之间的油循环子系统，对于压缩机1采用润滑油时，通过油循环子系统将油导入蒸汽发生器3，增加了对压缩后的润滑油的热量的吸收，同时延长了压缩机1的使用寿命；这里的油循环子系统包括从压缩机1出口端流出的油气混合流体流往蒸汽发生器3方向的连接上的油气分离器2和进油调节阀16、从蒸汽发生器3流出的已分离的油流往压缩机1方向的连接上的至少一个出油调节阀17和油过滤器4，结构简单、便于安装维修，操作方便，优选地油过滤器4后可再设置一个出油调节阀17。

工作原理：

本装置运行时，润滑油随高温高压空气从压缩机1排出后，进入油分离器2，润滑油与空气分离后，经进油调节阀16进入蒸汽发生器3，放出热量加热工质，工质被汽化，润滑油被冷却、温度降低，再经出油调节阀17、油过滤器4回到压缩机1低压侧，回到压缩机1内，发挥润滑降噪冷却等作用；分离掉润滑油后的压缩空气进入蒸汽发生器3降温、除湿后，送入压缩空气供应系统；蒸汽发生器3内产生的蒸汽进管道进入喷射式冷却系统，先在喷嘴11内加速、压力降低后，进入吸气室12，卷吸来自蒸发器9的蒸汽，两股蒸汽进入混合段13混合后，进入扩压段14，压力升高、速度降低，之后进入冷凝器15，被空气或冷却水冷却后变为液体，液体分成两股，其中一股经工质调节阀16后再经膨胀阀7节流、降压，进入蒸发器9吸热蒸发，变为汽体后进入吸气室12，另一股经工质泵5打入蒸汽发生器3产生蒸汽，蒸汽经喷嘴11增速降压后进入吸气室12，卷吸来自蒸发器9的蒸汽；空气被压缩前先流经过滤网8，去除尘粒等杂质后流过蒸发器9，在蒸发器9内工质的蒸发吸热作用下被冷却，温度、湿度均降低，降温、除湿后的空气经挡水板10进入压缩机1的吸气口进行压缩，产生压缩空气。

本空压机节能装置的使用方法，包括下述步骤：A、进气处理：进入压缩机1的空气在进入之前先进入进气处理系统进行降温、除湿处理；B、换热：让压缩机1中的压缩后的空气进入热交换系统进行降温、除湿处理，使压缩后的空气与压缩前的空气保持等温，同时吸收热量后的热交换系统产生的蒸汽进入喷射式冷却系统；C、喷射冷却：分别来自进气处理系统和热交换系统的蒸汽在进入喷射式冷却系统后，先后通过加速降压、扩压加速来冷却处理，操作简便，冷却效果好。

进一步地，步骤B中，当压缩机1采用润滑油润滑时，压缩后的润滑油通过油循环子系统进入蒸汽发生器3后进行冷却处理，提高了热利用率。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了压缩机1、喷嘴11、吸气室12、混合室13、扩压室14、冷凝器15、工质泵5、工质调节阀6、膨胀阀7、蒸汽发生器3、过滤网8、蒸发器9、挡水板10、进油调节阀16、出油调节阀17、油气分离器2等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。