空压系统和空气压缩方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及空气压缩领域的一种空气压缩系统和空气压缩方法。
【背景技术】
[0002]空气压缩技术广泛地应用在医药、化工、纺织石油、机械加工等各个领域，已经成为生产中不可缺少的一部分。
[0003]在中国发明专利申请201310024020.8中公开了一种透平式气体压缩机前端除尘器，但是发明人发现，在空压机安装了上述前端除尘器组成空压系统之后，空压系统工作过程中的能耗仍然较大，并且空压系统在运行的过程中容易出现故障，稳定性不高。
[0004]发明人在经过一系列的实验和研究之后，发现上述现有技术中的空压系统，用于空气过滤的除尘器上的过滤组件容易发生堵塞，在空压系统内部，除了过滤组件堵塞的问题，还在空滤器和空压机中发现有水渍存在的痕迹。并且上述这样的情况在天气闷热潮湿的时候问题更加严重。
[0005]经过发明人的进一步研究后发现，导致上述问题的主要原因是因为随空气进入到空压系统中的还有空气中的水蒸气。而空气中的水蒸气在空滤系统中很容易析出依附在空滤器中的过滤组件上，造成过滤组件的过滤压差陡增，并且还容易造成过滤组件上的滤饼结构，造成过滤组件中的过滤工作和反吹工作的能耗增大，也使得过滤组件容易出现故障造成系统的稳定性下降。
[0006]同时，空气中的水蒸气在空压系统中析出加快了对空压系统内壁物理损坏和化学腐蚀，以及水蒸气在析出后容易对空压系统中的润滑系统造成破坏。
[0007]并且，在空压机中，水蒸气的分子量小于空气的分子量，水蒸汽的工作性能较差，并且，在空压机中，水蒸气受空压机作用分压力增大而析出成液态水造成了空压机的无用功耗增大;若空压机采用的是多级离心式空压机时，理想状态是对空气进行压缩，降温，再压缩，再降温的多级等温压缩过程，但是水蒸气在这个过程中很容易在空压机中随着空气进行反复相变，这样也就造成了空压机反复在做无用功。
[0008]此外，发明人还发现，当空气温度较低时，空气中带有的水蒸气在空压系统中非常容易析出成固态冰晶，这样既容易在过滤组件上附上冰晶堵塞甚至机械破坏过滤组件，还容易在系统的运行过程中造成对系统的划损。
[0009]所以，目前需要一种能够解决上述问题的空压系统和空气压缩方法。
【发明内容】
[0010]本发明所要解决的技术问题是提供一种效果好、能耗低的空压系统和空气压缩方法。
[0011]首先为了实现上述第一个目的，本发明所提供的空压系统，包括有空压机，其中:所述空压系统包括空压机前端连接有空滤器，该空滤器包括外壳和过滤组件，所述过滤组件安装于外壳内腔将其分为净气腔和原气腔，外壳上设有与原气腔连通的进气结构，其中在所述进气结构上和/或原气腔中位于所述进气结构与过滤组件之间的区域内设置有待过滤空气的温度调节装置。
[0012]发明人发现，空滤器的性能效果首先包括以下几个方面:空滤器中过滤组件的过滤精度、空滤器中过滤组件的结构稳定性。同时，发明人还发现，在空滤器中，当空气湿度过大时空滤器容易被腐蚀，同时，湿度过大时，空气中会存在析出的液态水以细小水珠的形式漂浮在空气中或者附着在空气中粉尘的周围。这样，空气通过过滤材料时，滤材表面极易残存液态水，而这些液态水很容易在滤孔上形成液体薄膜，进而影响滤材的过滤通量，造成滤材的过滤压差增大，甚至这些残存在滤材上的液态水还能与依附滤材上的粉尘结合，造成粉尘在滤材表面结垢而堵塞滤孔。这样既给空滤器的过滤工作带来了额外能耗，过滤压差增大也影响到空滤器的稳定性和使用寿命，并且也降低了过滤反吹的工作效率。
[0013]这样，即使在空滤器的过滤精度和结构稳定性上作进一步的提高工艺，也很难促进空滤器的工作性能进行进一步的提高。甚至，当空滤器的过滤精度越高时，空滤器中过滤组件上的滤孔更加容易被水蒸气析出后的液体薄膜堵塞，从而造成了空滤器的过滤压差极大程度地增加，甚至造成空滤器中过滤组件压力过大而将过滤组件损坏。
[0014]有鉴于此，在本发明中的空压系统中，包括了一个具有温度调节装置的一体化功能空滤器，并且该空滤器连接在空压机的前端，从而进入到空压系统的空气，首先需要经过该空滤器在进行过滤的同时进行温度调节。并且，所述空滤器中的温度调节装置位于空滤器的进气结构位置和/或原气腔内，从而能够确保空气在经过过滤组件之前首先通过该温度调节装置进行温度调节。
[0015]此处需要说明的是，在空气中空气的温度和空气的湿度之间具有一定的联系，在标准大气压(0.1013MPa)下，50°C的饱和湿空气中水蒸气分压力为0.0123MPa，饱和容积含湿量为83.2g.m—3，在20°C的饱和湿空气中水蒸气分压力为0.0023MPa，饱和容积含湿量为30.3g.m—3，在-10°C的饱和湿空气中水蒸气分压力为0.00026MPa，饱和容积含湿量为2.2g.m—3。所以，气体的温度和饱和绝对湿度之间本身就存在相互的关联，在实际操作用，可以通过对温度的控制而达到对空气的湿度同时进行调控，从而实现气体空滤器对气体多方面性能进行调整。
[0016]所以可以看出，在上述空压系统中，在空滤器中位于过滤元件前端设置有温度调节装置可以将进入到空压系统的空气在通过过滤组件和空压机前进行温度，从而，将通过过滤组件和空压机的空气温度控制在一定的范围内，就可以确保空气的饱和容积含湿量在一定的范围内，进而能够确保通过滤过组件和空压机的空气的容积含湿量控制在一定的范围内，通过对空气温度的控制实现了对进入空压系统的空气湿度进行控制。
[0017]同时，需要指出的是在对空气湿度进行调节的方法中，目前常用的技术还有采用物理或者化学的吸附法去除空气中的水蒸气，但是吸附法需要定期更换吸附剂，增加了空压系统的运行成本，并且在吸附的过程中会产生吸附热，从而进一步增加空压系统空气的温度。
[0018]而当空压系统中空气的温度增加之后，在微观上的表现形式是空气气体分子间的平均动能相应增大，同时空气的密度减小。在标准大气压(0.1013MPa)下，空气温度为_3.16°(3时，空气的密度为1.3082kg/m3，空气温度为6.85°C时，空气密度为1.2614kg/m3，空气温度为16.85°C时，空气密度为1.2177kg/m3，空气温度为26.85°C时，空气密度为1.1769kg/m3，空气温度为36.85°C时，空气密度为1.1389kg/m3。而恰恰对于空压系统而言，是需要压缩空气气体间的间距，输出空气压缩势能，而空气的气体分子间平均动能越大则空压机在压缩到同样的压力时的能耗则也就越大。
[0019]所以，上述的吸附法降低空气湿度无论是吸附剂的更换还是产生的吸附热综合而言很大程度加上是使得空压系统的能耗增大。
[0020]并且，通过设置在空滤器中的温度调节装置，刚好可以降低进入到空压系统空气的温度，这样，使得空气的密度增大，分子间平均动能减小，有利于空压系统中空气压缩。
[0021]此外还需要指出的是，空压机前端连接的空滤器具有一体化降温除尘功能，这样使得进入到空压机中的空气含尘量降低，避免空气中粉尘在空压机中损坏润滑系统、堵塞风道、在风机上结垢。除尘功能能极大程度降低了能耗。同时，将进入到空压机中的空气进行控湿也能进一步确保空压系统的低能耗和高效输出。
[0022]这里需要说明的是，降低进入到空压机中空气的湿度能够有效降低空压机的能耗，同时增加空压机的输出效率，并且对于空压机的工作稳定性和工作寿命都是具有非常显著的有益效果。首先，水蒸气的分子量小于干燥空气的分子量，在空气压缩技术中，同样的压力下，水蒸气的工作能力小于干燥空气;其次，空气中的水蒸气在析出后在设备中形成液态和水滴，甚至当工作温度低于水蒸气在该压力下的冰点时水蒸气会凝结成固态冰晶，这样在设备运转的过程中极易造成对设备的物理磨损，也很大程度加强了对设备的化学腐蚀；同时，湿空气析出对水对于设备中的润滑系统也能造成非常大的破坏；当然，还包括有在空滤器中湿空气还能造成过滤组件中滤材的影响。
[0023]如果是在多级空压机中，需要对空气进行压缩，再降温，再压缩的多级压缩工作，水蒸气在这个过程中很容易在空压机中随着空气进行反复相变，这样也就造成了空压机反复在做无用功。
[0024]在上述基础上补充的是，考虑到空气在进入到空压系统之后，由于在生产环境中，理论上是不存在绝对干燥的空气，即使在低于零摄氏度的环境中，空气中也能存在一定量的水蒸气。所以在经过空压机进行加压压缩工作中，空气的压力增大，相应的空气中的水蒸气分压力增大，当该温度达到或者低于水蒸气在该压力下的冰点温度时，空气中的水蒸气能够在设备中凝结成固态冰晶，而固态冰晶对于设备的破坏性比液态水滴更大。
[0025]所以，综合考虑，在本发明中的空滤系统，采用的温度调节装置并非一味地将空气的温度降低，而是需要将进入到空滤器的温度控制在一个相对适宜的范围内。
[0026]此外，需要指出的是，在上述空气空滤器中，为了实现空气空滤器的结构紧凑，在空滤器中，可以将温度调节装置设置在进气结构的位置，其中这里说的温度调节装置所处在的进气结构，可