无油螺杆空压机热回收梯级利用系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种无油螺杆空压机热回收梯级利用系统，包括空压机冷却装置、热水梯级利用装置和软化水装置；其中，空压机冷却装置主要包括两台压缩主机和两个保障换热器以及水泵，烧热水梯级利用装置与空压机冷却装置之间通过管网连接；软化水装置通过软化水进水管与蓄水箱连接。能够对无油螺杆空压机进行了余热回收，得到需要的热水，且对热水进行了梯级利用。
【专利说明】
无油螺杆空压机热回收梯级利用系统
技术领域
[0001]本实用新型属于空气压缩机热回收技术领域，涉及一种无油螺杆空压机热回收梯级利用系统。
【背景技术】
[0002]随着能源的日益紧张，节能问题已成为当今全球关注的焦点。在积极开发新能源的同时，也应越来越重视回收和利用余热资源。据美国能源署的一项统计表明，压缩机运行时消耗的电能中，真正用于增加空气势能的仅占总耗电量的15%，而其余大部分(约85%)的电能都转化为热量。这些热量一般是通过风冷或者水冷的方式被排放到空气中去，造成了能源的极大浪费。
[0003]压缩空气系统节能的一个主要方向就是空压机的余热回收。因而，利用某些方法和设备将空压机产生的废热回收利用，来获得所需要的不同温度的热水，对不同温度的热水进行合理利用，既可以最大限度地回收能量，减少能耗，为企业节约大部分成本，又能减少环境废热污染。
[0004]目前对于空压机余热回收也有了一些相关研究，而对于无油螺杆空压机热回收的研究相对较少，然而对于无油螺杆空压机热回收系统中回收热水的合理利用研究更是甚微。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种无油螺杆空压机热回收梯级利用系统，能够对无油螺杆空压机进行了余热回收，得到需要的热水，且对热水进行了梯级利用。
[0006]本实用新型所采用的技术方案是，一种无油螺杆空压机热回收梯级利用系统，包括空压机冷却装置、热水梯级利用装置和软化水装置;其中，空压机冷却装置主要包括两台压缩主机和两个保障换热器以及水栗，烧热水梯级利用装置与空压机冷却装置之间通过管网连接;软化水装置通过软化水进水管与蓄水箱连接。
[0007]本实用新型的特点还在于，空压机冷却装置的结构，包括第一压缩主机和第二压缩主机，第一压缩主机通过第一通气管与第一保障换热器连接，第二压缩主机通过第二通气管与第二保障换热器连接，第一压缩主机上分别设置有第一空压机出水管和第一空压机进水管，第二压缩主机上分别设置有第二空压机出水管和第二空压机进水管，第一保障换热器上设置有第一保障换热器出水管和第一保障换热器进水管，第二保障换热器上设置有第二保障换热器出水管和第二保障换热器进水管;第一保障换热器出水管和第二保障换热器出水管均与换热器出水管连接，第一空压机进水管、第二空压机进水管、第一保障换热器进水管和第二保障换热器进水管均与主进水管连接;第一空压机出水管和第二空压机出水管与空压机总出水管连接;换热器出水管与空压机总出水管连接，且在连接处设置有阀门D0
[0008]热水梯级利用装置包括四个板式换热器、板式换热器通过管网和空压机冷却装置及高温热水端和低温热水端连接。四个换热器分别是第一板式换热器、第二板式换热器、第三板式换热器、第四板式换热器，其中，第一板式换热器、第二板式换热器通过管道与高温热水用热点连接，第三板式换热器和第四板式换热器通过管道与低温热水用热点连接;第一板式换热器通过第二高温端换热水管与空压机总出水管连接，第二板式换热器通过第五高温端换热水管与空压机总出水管连接;第三板式换热器通过第二低温端换热水管和空压机总出水管连接，第四板式换热器通过第五低温端换热水管与空压机总出水管连接。
[0009]第一板式换热器的用热端设有第一高温端换热水管;第二高温端换热水管与第二板式换热器连通，且与第一高温端换热水管连通，第四高温端换热水管与第二板式换热器连通，第一板式换热器上还设置有第六高温端换热水管，第四高温端换热水管和第六高温端换热水管连通，用于通入较低温度的水至板式换热器中与空压机总出水管中送出的热水进行热交换，从而保证该高温用水端的水温。
[0010]第五高温端换热水管与第二高温端换热水管两者相连;在空压机总出水管上位于第二高温端换热水管和第五高温端换热水管之间设置有阀门A。
[0011]空压机总出水管上位于第五高温端换热水管和第二低温端换热水管之间设置有连接着换热器出水管和空压机总出水管的阀门B;第三板式换热器上设置有第一低温端换热水管，第四板式换热器上设置有第四低温端换热水管，第一低温端换热水管和第三低温端换热水管连通，作为低温热水使用端的出水点，第六低温端换热水管和第四低温端换热水管连通，作为低温热水使用端的进水端，将低温用水端的凉水输送至第三板式换热器和第四板式换热器，在其中完成热量交换后变成可以使用的低温热水从第一低温端换热水管及第三低温端换热水管中流出，供使用者使用。
[0012]第二低温端换热水管和第五低温端换热水管之间也相互连通，在空压机总出水管上位于第五低温端换热水管和第二低温端换热水管之间的位置设置有阀门C。
[0013]空压机总出水管的末端通入管壳式换热器，在空压机总出水管靠近管壳式换热器的位置设置有阀门E，在空压机总出水管上还设置有回水管，回水管的一端与管壳式换热器连接，另一端位于第五低温端换热水管与空压机总出水管的连接点和换热器出水管与空压机总出水管的连接点之间的位置。
[0014]回水管通过蓄水箱进水管与蓄水箱连接，蓄水箱还连接有主进水管，蓄水箱通过软化水进水管与软化水装置相连，管壳式换热器通过冷却塔出水管与冷却塔连接，另外在冷却塔和管壳式换热器之间还设置有冷却塔进水管，在冷却塔进水管上设置有阀门。
[0015]本实用新型的有益效果是，对无油螺杆空压机进行了热回收改造，在无油螺杆空压机内部冷却系统中，中间冷却器和后冷却器采用并联，使得冷却水出水温度更高，更容易被回收利用，节约了能源，避免资源的浪费，又对回收的热量实现高效率的利用，提高了企业的经济效益。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的无油螺杆空压机热回收梯级利用系统的结构示意图。
[0017]图中，1.第一压缩主机，2.第二压缩主机，3.第一保障换热器，4.第二保障换热器，
5.第一板式换热器，6.第二板式换热器，7.第三板式换热器，8.第四板式换热器，9.管壳式换热器，10.阀门，11.冷却塔，12.软化水装置，13.蓄水箱，14.水栗，15.阀门A，16.阀门B，17.阀门C，18.阀门D，19.阀门E，20.阀门F，1-1.第一空压机出水管，I _2.第一空压机进水管，1-3.第一通气管，2-1.第二空压机出水管，2-2.第二空压机进水管，2-3.第二通气管，3-
1.第一保障换热器出水管，3-2.第一保障换热器进水管，4-1.第二保障换热器出水管，4-2.第二保障换热器进水管，21.主进水管，22.空压机总出水管，23.换热器出水管，5-1.第一高温端换热水管，5-2第二高温端换热水管，5-3.第三高温端换热水管，6-1.第四高温端换热水管，6-2.第五高温端换热水管，6-3.第六高温端换热水管，7-1.第一低温端换热水管，7-
2.第二低温端换热水管，7-3.第三低温端换热水管，8-1.第四低温端换热水管，8-2.第五低温端换热水管，8-3.第六低温端换热水管，9-1.回水管，9-2.冷却塔进水管，9-3.冷却塔出水管，13-1.蓄水箱进水管，13-2.软化水进水管。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0019]—种无油螺杆空压机热回收梯级利用系统，包括空压机冷却装置、热水梯级利用装置、软化水装置。
[0020]其中，空压机冷却装置主要包括两台压缩主机和两个保障换热器以及水栗，对空压机组起到冷却作用，在水循环系统的作用下，传递能量。烧热水梯级利用装置与空压机冷却装置之间通过管网连接。在水栗的作用下，冷却水对两台压缩主机和两个保障换热器进行冷却，通过冷却水传递能量。
[0021 ]软化水装置与热水梯级利用装置和空压机冷却装置之间通过管道连接。
[0022]同时，空压机冷却装置中冷却水对空压机组进行冷却后，得到的热水也是热水梯级利用装置的热水来源，热水进入热水梯级利用装置，把热量传递给用热端的水系统。在热水梯级利用装置中，热水根据不同供热点温度的需求进入不同的换热器进行换热，实现能量的转换。
[0023]其中，空压机冷却装置的结构，如图1所示，包括第一压缩主机I和第二压缩主机2，第一压缩主机I通过第一通气管1-3与第一保障换热器3连接，第二压缩主机2通过第二通气管2-3与第二保障换热器4连接，
[0024]第一压缩主机I上分别设置有第一空压机出水管1-1和第一空压机进水管1-2，第二压缩主机2上分别设置有第二空压机出水管2-1和第二空压机进水管2-2，
[0025]第一保障换热器3上设置有第一保障换热器出水管3-1和第一保障换热器进水管
3-2，
[0026]第二保障换热器4上设置有第二保障换热器出水管4-1和第二保障换热器进水管
4-2;
[0027]第一空压机进水管1-2、第二空压机进水管2-2、第一保障换热器进水管3-2和第二保障换热器进水管4-2均与主进水管21连接；
[0028]第一空压机出水管1-1和第二空压机出水管2-1与空压机总出水管22连接；
[0029]第一保障换热器出水管3-1和第二保障换热器出水管4-1均与换热器出水管23连接，
[0030]换热器出水管23与空压机总出水管22连接，且在连接处设置有阀门D18，
[0031]热水梯级利用装置包括四个板式换热器、板式换热器通过管网和空压机冷却装置及高温热水端和低温热水端连接。四个换热器分别是第一板式换热器5、第二板式换热器6、第三板式换热器7、第四板式换热器8，其中，第一板式换热器5、第二板式换热器6通过管道与高温热水用热点连接，第三板式换热器7和第四板式换热器8通过管道与低温热水用热点连接；
[0032]第一板式换热器5通过第二高温端换热水管5-2与空压机总出水管22连接，第二板式换热器6通过第五高温端换热水管6-2与空压机总出水管22连接，
[0033]第五高温端换热水管6-2与第二高温端换热水管5-2两者相连，为供热端；
[0034]在空压机总出水管22上位于第二高温端换热水管5-2和第五高温端换热水管6-2之间设置有阀门Al 5;
[0035]在空压机总出水管22上位于第五高温端换热水管6-2和第二低温端换热水7-2之间设置有连接着换热器出水管23和空压机总出水管22的阀门BI 6;
[0036]第一板式换热器5的用热端设有第一高温端换热水管5-1;第二高温端换热水管5-3与第二板式换热器6连通，且与第一高温端换热水管5-1连通，第四高温端换热水管6-1与第二板式换热器6连通，第一板式换热器5上还设置有第六高温端换热水管6-3，第四高温端换热水管6-1和第六高温端换热水管6-3连通，用于通入较低温度的水至板式换热器中与空压机总出水管中送出的热水进行热交换，从而保证该高温用水端的水温。
[0037]第三板式换热器7、第四板式换热器8和连接他们的管网共同构成低温热水利用部分，第三板式换热器7通过第二低温端换热水管7-2和空压机总出水管22连接，第四板式换热器8通过第五低温端换热水管8-2与空压机总出水管22连接，第二低温端换热水管7-2和第五低温端换热水管8-2之间也相互连通，在空压机总出水管22上位于第五低温端换热水管8-2和第二低温端换热水管7-2之间的位置设置有阀门C17，
[0038]第三板式换热器7上设置有第一低温端换热水管7-1，第四板式换热器8上设置有第四低温端换热水管8-1，第一低温端换热水管7-1和第三低温端换热水管7-3连通，作为低温热水使用端的出水点，第六低温端换热水管8-3和第四低温端换热水管8-1连通，作为低温热水使用端的进水端，将低温用水端的凉水输送至第三板式换热器和第四板式换热器，在其中完成热量交换后变成可以使用的低温热水从第一低温端换热水管7-1及第三低温端换热水管7-3中流出，供使用者使用。
[0039]空压机总出水管22的末端通入管壳式换热器9，在空压机总出水管22靠近管壳式换热器9的位置设置有阀门E19，
[0040]另外，在空压机总出水管22上还设置有回水管9-1，回水管9-1的一端与管壳式换热器9连接，另一端位于第五低温端换热水管8-2与空压机总出水管22的连接点和换热器出水管23与空压机总出水管22的连接点之间的位置。
[0041]回水管9-1通过蓄水箱进水管13-1与蓄水箱13连接，蓄水箱13还连接有主进水管21，蓄水箱通过软化水进水管13-2与软化水装置相连，
[0042]管壳式换热器9通过冷却塔出水管9-3与冷却塔11连接，另外在冷却塔11和管壳式换热器9之间还设置有冷却塔进水管9-2，在冷却塔进水管9-2上设置有阀门10。
[0043]本实用新型的控制方法，具体按照以下步骤实施，
[0044]步骤I，系统初始化，启动空压机热回收梯级利用系统，打开阀门10、阀门A15、阀门C17、阀门D18、阀门E19，将自来水通过软化水装置12后得到软化水，再通过软化水进水管通入蓄水箱13中，软化水从蓄水箱13中通过主进水管21后通入空压机冷却装置；
[0045]具体来说，软化水通过管道分别进入第二空气压缩机2和第一空气压缩机I，通过管道分别进入第二保障换热器4和第一保障换热器3中，此时处于全开状态的阀门有:阀门
10、阀门A15、阀门C17、阀门D18、阀门E19，此时热水梯级利用装置并未启用，用于冷却的软化水吸收热量后，通过出水管道从第一空气压缩机I第二空气压缩机2中排出后汇集至空压机总出水管22，然后通过管道回到管壳式换热器9中然后进入冷却塔11中；
[0046]用于冷却保障换热器的软化水从第一保障换热器3和第二保障换热器4中排出后汇集至换热器出水管23中，然后回到管壳式换热器9中之后进入冷却塔11中；被冷却后的水在通过9-2管道进入管壳式换热器9中行回到蓄水箱13中，从而进入下一次循环；
[0047]步骤2，开启热水梯级利用装置，将阀门A15和阀门C17关闭，空压机总出水管22中的热水经第二高温端换热水管5-2进入第一板式换热器5和第二板式换热器6与6-3中通入的水进行换热，换完热的热水经第五高温端换热水管6-2进入空压机总出水管22，再经过第二低温端换热水管7-2进入第三板式换热器7和第四板式换热器8中与8-3中通入的水进行换热，换完热的热水经第五低温端换热水管8-2进入空压机总出水管22;
[0048]当换热器出水管23中的低温热水温度在能够满足第三板式换热器7和第四板式换热器8的用水温度要求时，关闭阀门D18，开启阀门B16，使换热器出水管23中的低温热水与空压机总出水管22中的高温热水混合后经过第二低温端换热水管7-2进入第三板式换热器7和第四板式换热器8进行换热；
[0049]当换热器出水管23中的低温热水温度不能够满足第三板式换热器7和第四板式换热器8的用水温度要求时，关闭阀门B16，开启阀门D18，换热器出水管23中的低温热水进入空压机总出水管22。
[0050]当空压机总出水管22中水温低于或等于蓄水箱13的进水温度要求时，关闭阀门E19，开启阀门F20，使空压机总出水管22中的热水直接由回水管9-1和蓄水箱进水管13-1进入蓄水箱13;
[0051]当空压机总出水管22中水温高于蓄水箱13的进水温度要求时，开启阀门E19，关闭阀门F20，空压机总出水管22中的水进入管壳式换热器9进行冷却降温后经蓄水箱进水管13-1进入蓄水箱13。
[0052]当开启阀门E19时，根据蓄水箱进水管13-1中的水温调节阀门10的打开的大小，使蓄水箱进水管13-1中的水温略低于蓄水箱13的进水温度；
[0053]当蓄水箱13中的软化水低于设定值时，软化水装置12制得的软化水经软化水进水管13-2进入蓄水箱13，直达达到补水设定值。
【主权项】
1.一种无油螺杆空压机热回收梯级利用系统，其特征在于，包括空压机冷却装置、热水梯级利用装置和软化水装置(12);其中，空压机冷却装置主要包括两台压缩主机和两个保障换热器以及水栗，烧热水梯级利用装置与空压机冷却装置之间通过管网连接;所述的软化水装置(12)通过软化水进水管(13-2)与蓄水箱(13)连接。2.根据权利要求1所述的无油螺杆空压机热回收梯级利用系统，其特征在于，所述的空压机冷却装置的结构，包括第一压缩主机(I)和第二压缩主机(2)，所述的第一压缩主机(I)通过第一通气管(1-3)与第一保障换热器(3)连接，所述的第二压缩主机(2)通过第二通气管(2-3)与第二保障换热器(4)连接， 所述的第一压缩主机(I)上分别设置有第一空压机出水管(1-1)和第一空压机进水管(1-2)，所述的第二压缩主机(2)上分别设置有第二空压机出水管(2-1)和第二空压机进水管(2-2)，所述的第一保障换热器(3)上设置有第一保障换热器出水管(3-1)和第一保障换热器进水管(3-2)，所述的第二保障换热器(4)上设置有第二保障换热器出水管(4-1)和第二保障换热器进水管(4-2);所述的第一保障换热器出水管(3-1)和第二保障换热器出水管(4-1)均与换热器出水管(23)连接，所述的第一空压机进水管(1-2)、第二空压机进水管(2-2)、第一保障换热器进水管(3-2)和第二保障换热器进水管(4-2)均与主进水管(21)连接；所述的第一空压机出水管(1-1)和第二空压机出水管(2-1)与空压机总出水管(22)连接;所述的换热器出水管(23)与空压机总出水管(22)连接，且在连接处设置有阀门D(18)。3.根据权利要求1所述的无油螺杆空压机热回收梯级利用系统，其特征在于，所述的热水梯级利用装置包括四个板式换热器、所述的板式换热器通过管网和空压机冷却装置及高温热水端和低温热水端连接;所述的四个换热器分别是第一板式换热器(5)、第二板式换热器(6)、第三板式换热器(7)、第四板式换热器(8)，其中，第一板式换热器(5)、第二板式换热器(6)通过管道与高温热水用热点连接，所述的第三板式换热器(7)和第四板式换热器(8)通过管道与低温热水用热点连接;所述的第一板式换热器(5)通过第二高温端换热水管(5-2)与空压机总出水管(22)连接，所述的第二板式换热器(6)通过第五高温端换热水管(6-2)与空压机总出水管(22)连接;所述的第三板式换热器(7)通过第二低温端换热水管(7-2)和空压机总出水管(22)连接，所述的第四板式换热器(8)通过第五低温端换热水管(8-2)与空压机总出水管(22)连接。4.根据权利要求3所述的无油螺杆空压机热回收梯级利用系统，其特征在于，所述的第一板式换热器(5)的用热端设有第一高温端换热水管(5-1);所述的第二高温端换热水管(5-3)与第二板式换热器(6)连通，且与第一高温端换热水管(5-1)连通，第四高温端换热水管(6-1)与第二板式换热器(6)连通，第一板式换热器(5)上还设置有第六高温端换热水管(6-3)，所述的第四高温端换热水管(6-1)和第六高温端换热水管(6-3)连通，用于通入较低温度的水至板式换热器中与空压机总出水管中送出的热水进行热交换，从而保证该高温用水端的水温。5.根据权利要求4所述的无油螺杆空压机热回收梯级利用系统，其特征在于，所述的第五高温端换热水管(6-2)与第二高温端换热水管(5-2)两者相连;在所述的空压机总出水管(22)上位于第二高温端换热水管(5-2)和第五高温端换热水管(6-2)之间设置有阀门A(15)。6.根据权利要求3所述的无油螺杆空压机热回收梯级利用系统，其特征在于，在所述的空压机总出水管(22)上位于第五高温端换热水管(6-2)和第二低温端换热水管(7-2)之间设置有连接着换热器出水管(23)和空压机总出水管(22)的阀门B(16);所述的第三板式换热器(7)上设置有第一低温端换热水管(7-1)，所述的第四板式换热器(8)上设置有第四低温端换热水管(8-1)，所述的第一低温端换热水管(7-1)和第三低温端换热水管(7-3)连通，作为低温热水使用端的出水点，第六低温端换热水管(8-3)和第四低温端换热水管(8-1)连通，作为低温热水使用端的进水端，将低温用水端的凉水输送至第三板式换热器和第四板式换热器，在其中完成热量交换后变成可以使用的低温热水从第一低温端换热水管(7-1)及第三低温端换热水管(7-3)中流出，供使用者使用。7.根据权利要求6所述的无油螺杆空压机热回收梯级利用系统，其特征在于，所述的第二低温端换热水管(7-2)和第五低温端换热水管(8-2)之间也相互连通，在空压机总出水管(22)上位于第五低温端换热水管(8-2)和第二低温端换热水管(7-2)之间的位置设置有阀门C(17)。8.根据权利要求2?7中任意一项所述的无油螺杆空压机热回收梯级利用系统，其特征在于，所述的空压机总出水管(22)的末端通入管壳式换热器(9)，在所述的空压机总出水管(22)靠近管壳式换热器(9)的位置设置有阀门E(19)，在空压机总出水管(22)上还设置有回水管(9-1)，所述的回水管(9-1)的一端与管壳式换热器(9)连接，另一端位于第五低温端换热水管(8-2)与空压机总出水管(22)的连接点和换热器出水管(23)与空压机总出水管(22)的连接点之间的位置。9.根据权利要求8所述的无油螺杆空压机热回收梯级利用系统，其特征在于，所述的回水管(9-1)通过蓄水箱进水管(13-1)与蓄水箱(13)连接，所述的蓄水箱(13)还连接有主进水管(21)，所述的蓄水箱通过软化水进水管(13-2)与软化水装置相连，所述的管壳式换热器(9)通过冷却塔出水管(9-3)与冷却塔(11)连接，另外在冷却塔(11)和管壳式换热器(9)之间还设置有冷却塔进水管(9-2)，在冷却塔进水管(9-2)上设置有阀门(10)。
【文档编号】F04C29/04GK205423171SQ201520981879
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年11月30日
【发明人】颜苏芊, 邓泽民, 程艳, 秦莉, 刘宁, 方海明
【申请人】西安工程大学