空压机余热回收系统的制作方法

本实用新型涉及监测设备领域，特别涉及一种空压机余热回收系统。

背景技术：

工业生产过程中存在各种热能转换设备、用能设备和化学反应设备，这些设备产生大量未被利用的余热。在我国工业企业中，余热资源占整个输入能源的7.3％，而余热资源回收利用率仅34.9％。

压缩空气是工业生产中应用最广泛的动力源之一。由于其具有安全、无公害、调节性能好、输送方便等诸多优点，使其在现代工业领域中应用越来越广泛。但要得到品质优良的压缩空气需要消耗大量能源，在大多数生产型企业中，压缩空气的能源消耗占全部电力消耗的10％—35％。

根据行业调查分析，空压机系统5年的运行费用组成为：系统的初期设备投资及设备维护费用占总费用的23％，而电能消耗(电费)占到77％，几乎所有的系统浪费最终都是体现在电费上。空压机系统在长期连续的运行过程中，输入功率的85％以上转化为热量，这些热量随未处理的空压机油/气蒸汽排出，这些被排放到外界的热量，其中有85％是可以被利用的，折合空压机轴功率的80％以上。在保证空压机稳定运行的前提下，充分利用空压机余热资源，全面提高能源利用率，具有重要的现实意义。余热回收后，热量是以热水的形式存在的，热水可根据用户用热需求温度的不同用于锅炉补水、采暖、生活用水等。

如今，节能被提到一个相当重要的高度，有人甚至把节能称为“第二能源”。实施节能改进,不仅可以缓解能源供应和建设压力，减少废气污染，更重要的是可以降低能耗，减少运行成本。

空气压缩机是卷烟厂的主要耗能设备之一，制丝车间及卷包车间对压缩空气需求量也特别大，如能把空压机在压缩空气过程中产生的热量回收利用起来，可以为企业大大降低能耗，减少运行费用。

空压机在压缩空气过程中会产生大量的热量，导致压缩空气温度升高。在传统的使用过程中，往往为了满足空压机工作要求需要配备循环冷却水对压缩空气进行热交换进行冷却来保证其稳定运行，同时产生的这部分热量直接被排放到大气中去。这不仅损失了大量的热能同时还造成了生产冷却水的电耗量大幅度上升。

技术实现要素：

为了解决现有空压机能耗大、运行成本高的技术问题，本实用新型提供一种降低能耗，减少运行成本的空压机余热回收系统。

本实用新型提供的空压机余热回收系统包括空压机出气冷却装置、能量回收装置、外置换热装置、管道系统及控制系统，所述能量回收装置与所述空压机出气冷却装置之间通过所述管道系统连接，所述外置换热装置与所述能量回收装置之间通过所述管道系统连接，所述控制系统设于所述空压机出气冷却装置、所述能量回收装置、所述外置换热装置及所述管道系统。

在本实用新型提供的空压机余热回收系统的一种较佳实施例中，所述空压机出气冷却装置包括空压机本体、后冷却器及干燥机，所述后冷却器与所述空压机本体连接，所述干燥机与所述后冷却器连接。

在本实用新型提供的空压机余热回收系统的一种较佳实施例中，所述管道系统包括压缩空气管、冷却水供水管、冷却水回水管、热回收供水管及热回收回水管，所述压缩空气管与所述干燥机连接，且连通所述后冷却器及所述空压机本体，所述冷却水回水管及所述冷却水供水管均与所述干燥机连接，且分别与所述能量回收装置连接，所述热回收供水管及所述热回收回水管分别与所述干燥机及所述能量回收装置连接。

在本实用新型提供的空压机余热回收系统的一种较佳实施例中，所述能量回收装置包括软化水管，所述外置换热装置包括锅炉房补水管，所述软化水管与所述能量回收装置单向连接，所述锅炉房补水管与所述外置换热装置双向连接。

在本实用新型提供的空压机余热回收系统的一种较佳实施例中，所述能量回收装置包括水泵、板换装置、三通阀及温控系统，所述板换装置与冷却水供水管及所述冷却水回水管连接，所述水泵通过所述三通阀与所述板换装置连接，所述水泵通过所述三通阀与所述外置换热装置连接，所述外置换热装置与所述空压机本体连接，所述板换装置通过所述水泵与所述空压机本体连接。

在本实用新型提供的空压机余热回收系统的一种较佳实施例中，一组所述压缩空气管连接两组所述空压机出气冷却装置、所述能量回收装置及所述外置换热装置。

在本实用新型提供的空压机余热回收系统的一种较佳实施例中，所述控制系统包括电动阀组1M及电动阀组2M，所述1M及所述电动阀组2M分别设于两组所述冷却水供水管。

在本实用新型提供的空压机余热回收系统的一种较佳实施例中，所述控制系统包括电动阀组1H、电动阀组2H及电动阀组3H，所述电动阀组1H及电动阀组3H均设于所述能量回收装置与所述外置换热装置之间，所述电动阀组2H设于所述电动阀组1H及电动阀组3H之间的所述管道系统。

在本实用新型提供的空压机余热回收系统的一种较佳实施例中，所述控制系统包括电动阀组1F及电动阀组2F，所述电动阀组1F及电动阀组2F分别设于两组所述冷却水供水管及所述冷却水回水管。

相对于现有技术，本实用新型的空压机余热回收系统具有如下的有益效果：

在原有空压机冷却系统的基础上加以改造，在空压机压缩后的出口管道上安装三通阀，增加一套冷却系统和换热系统，并实现冷却水温度以及冷却水量的自动控制，在不影响空压机正常运行的情况下将空压机压缩空气做功产生的热量代替用于锅炉房补水加热的能源，从而减少了用于空压机冷却以及锅炉房一次能源的消耗。

采用空压机余热回收系统主要有以下优势：

1、安全、卫生、方便

空压机余热利用装置与燃油锅炉比较，没有一氧化碳、二氧化硫、黑烟和油渍对大气环境的污染。一旦安装投入使用，只要空压机在运行，就可以为锅炉房做一次补水。或者为企业员工提供热水使用。

2、提高空压机的运行效率，实现空压机的经济运转

安装空压机余热利用装置的空压机组，可以提高产气量8％。空气动力学家和空压机制造厂家给出厂机组额定的每分钟产气量是以80℃的温度测量定准的。空压机的产气量会随着机组运行温度的升高而降低，当然，空压机的机械效率肯定不会稳定在以80℃标定的产气量上工作。它的反比程度是：温度每上升1℃，产气量就下降0.5％，温度升高10℃，产气量就降5％。一般水冷散热的空压机都在88～96℃间运行，其降幅都在4～8％。空压机余热利用装置可以使空压机温度降6～12℃，为此它的经济效益就更为显著。由于产量的提高，供气系统的气压也相应提高，自动化设备中的气动元件因气压的升高而动作次数也会提高，使生产线的产量也跟着提升。气动元件的动作灵敏、稳定，对其生产线的产品质量提供了可靠保证。

3、提高空压机的使用寿命

空压机工作温度的降低，减少了机器的故障，延长了设备的使用寿命，降低了维修成本，增大了机油、机油隔、油/气分离器更换时限，相应延长了设备的更换期限。

为了回收这部分热量同时减少冷却系统的能量消耗，拟采用余热回收应用技术。

(1)通过与建设方及空压机厂家的多次讨论决定新增两套余热回收系统，其中2台ZR400工频空压机合设一套能量回收装置ERZ-7C，2台ZR250工频空压机及1台ZR250VSD变频空压机合设一套能量回收装置ERZ-7C。空压机外部冷却水循环管路中增加一个板式换热器与之串联，保留原有的冷却系统以保证压缩空气系统的正常运行。

(2)考虑到空压机本身在90℃以下运行更稳定，能降低设备的故障发生率及延长设备的使用寿命。根据排气温度比冷却介质高10℃，热回收水的温度控制在80℃以下。

(3)为了保证干燥机最佳的运行及吸附剂的寿命，则在空压机和干燥器之间增加后冷却器，以把90℃的排气温度降到35℃以下。

(4)回收的废热用于循环加热锅炉补水到50℃，锅炉停用时则采用正常冷却方式。

3、工艺流程

余热回收系统主要由空压机、能量回收装置、外置换热装置、管道系统及控制系统组成。空压机高温水经能量回收装置、外置板式换热装置换热降温后成低温水。低温水回空压机组对其压缩机进行冷却。空压机出气温度(90℃)经后冷却器冷却降到35℃，由MD干燥机干燥吸附后经管道送入储气罐。电动阀组1M、2M可根据空压机的出气量调节阀门开度，调节热回收供回水温度，以保证空压机出气温度的稳定。

当能量回收装置停用检修时，打开阀组F1、F2，此时空压机、后冷却器和MD干燥机换热均完全由冷却水系统完成。

能量回收装置主要由水泵、板换装置、三通阀及温控系统组成。空压机侧80℃出水经外置板式换热器换热后降为35℃，由水泵输送装置回入空压机。用户侧30℃进水加热至50℃热水用于锅炉房补水。当用户端需求负荷变小时，温控系统检测到温度T4大于设定值，则打开三通阀备用侧。空压机80℃出水经外置板式换热器和备用冷却水联合换热后降为35℃，由水泵输送装置回入空压机。当用户端需求负荷变为零，则打开电动阀2H(平时常闭)，关闭电动阀1H、3H，此时空压机换热完全由冷却水系统完成。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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它的附图，其中：

图1是本实用新型提供的空压机余热回收系统一较佳实施例的结构示意图；

图2是图1所示的空压机余热回收系统的能量回收装置一较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请一并参阅图1及图2，其中图1是本实用新型提供的空压机余热回收系统一较佳实施例的结构示意图，图2是图1所示的空压机余热回收系统的能量回收装置一较佳实施例的结构示意图。

所述空压机余热回收系统1包括空压机出气冷却装置11、能量回收装置12、外置换热装置13、管道系统14及控制系统15。所述能量回收装置12与所述空压机出气冷却装置11之间通过所述管道系统14连接，所述外置换热装置13与所述能量回收装置12之间通过所述管道系统14连接，所述控制系统15设于所述空压机出气冷却装置11、所述能量回收装置12、所述外置换热装置13及所述管道系统14。

所述空压机出气冷却装置11包括空压机本体111、后冷却器112及干燥机113。所述后冷却器112与所述空压机本体111连接，所述干燥机113与所述后冷却器112连接。

所述管道系统14包括压缩空气管141、冷却水供水管142、冷却水回水管143、热回收供水管144及热回收回水管145。所述压缩空气管141与所述干燥机113连接，且连通所述后冷却器112及所述空压机本体111，所述冷却水回水管143及所述冷却水供水管142均与所述干燥机113连接，且分别与所述能量回收装置12连接，所述热回收供水管144及所述热回收回水管145分别与所述干燥机113及所述能量回收装置12连接。一组所述压缩空气管141连接两组所述空压机出气冷却装置11、所述能量回收装置12及所述外置换热装置13。

所述能量回收装置12包括软化水管121。所述外置换热装置13包括锅炉房补水管131。所述软化水管121与所述能量回收装置12单向连接，所述锅炉房补水管131与所述外置换热装置13双向连接。

所述能量回收装置12还包括水泵122、板换装置123、三通阀124及温控系统125。所述板换装置123与冷却水供水管142及所述冷却水回水管143连接，所述水泵122通过所述三通阀124与所述板换装置123连接，所述水泵122通过所述三通阀124与所述外置换热装置13连接，所述外置换热装置13与所述空压机本体111连接，所述板换装置123通过所述水泵122与所述空压机本体111连接。

所述控制系统15包括电动阀组1M151、电动阀组2M152、电动阀组1H153、电动阀组2H154、电动阀组3H155、电动阀组1F156及电动阀组2F157。所述1M151及所述电动阀组2M152分别设于两组所述冷却水供水管142。所述电动阀组1H153及电动阀组3H155均设于所述能量回收装置12与所述外置换热装置13之间，所述电动阀组2H154设于所述电动阀组1H153及电动阀组3H155之间的所述管道系统14。所述电动阀组1F156及电动阀组2F157分别设于两组所述冷却水供水管142及所述冷却水回水管143。

本实用新型的空压机余热回收系统1具有如下的有益效果：

在原有空压机冷却系统的基础上加以改造，在空压机压缩后的出口管道上安装三通阀，增加一套冷却系统和换热系统，并实现冷却水温度以及冷却水量的自动控制，在不影响空压机正常运行的情况下将空压机压缩空气做功产生的热量代替用于锅炉房补水加热的能源，从而减少了用于空压机冷却以及锅炉房一次能源的消耗。

采用空压机余热回收系统主要有以下优势：

1、安全、卫生、方便

空压机余热利用装置与燃油锅炉比较，没有一氧化碳、二氧化硫、黑烟和油渍对大气环境的污染。一旦安装投入使用，只要空压机在运行，就可以为锅炉房做一次补水。或者为企业员工提供热水使用。

2、提高空压机的运行效率，实现空压机的经济运转

安装空压机余热利用装置的空压机组，可以提高产气量8％。空气动力学家和空压机制造厂家给出厂机组额定的每分钟产气量是以80℃的温度测量定准的。空压机的产气量会随着机组运行温度的升高而降低，当然，空压机的机械效率肯定不会稳定在以80℃标定的产气量上工作。它的反比程度是：温度每上升1℃，产气量就下降0.5％，温度升高10℃，产气量就降5％。一般水冷散热的空压机都在88～96℃间运行，其降幅都在4～8％。空压机余热利用装置可以使空压机温度降6～12℃，为此它的经济效益就更为显著。由于产量的提高，供气系统的气压也相应提高，自动化设备中的气动元件因气压的升高而动作次数也会提高，使生产线的产量也跟着提升。气动元件的动作灵敏、稳定，对其生产线的产品质量提供了可靠保证。

3、提高空压机的使用寿命

空压机工作温度的降低，减少了机器的故障，延长了设备的使用寿命，降低了维修成本，增大了机油、机油隔、油/气分离器更换时限，相应延长了设备的更换期限。

为了回收这部分热量同时减少冷却系统的能量消耗，拟采用余热回收应用技术。

(1)通过与建设方及空压机厂家的多次讨论决定新增两套余热回收系统，其中2台ZR400工频空压机合设一套能量回收装置ERZ-7C，2台ZR250工频空压机及1台ZR250VSD变频空压机合设一套能量回收装置ERZ-7C。空压机外部冷却水循环管路中增加一个板式换热器与之串联，保留原有的冷却系统以保证压缩空气系统的正常运行。

(2)考虑到空压机本身在90℃以下运行更稳定，能降低设备的故障发生率及延长设备的使用寿命。根据排气温度比冷却介质高10℃，热回收水的温度控制在80℃以下。

(3)为了保证干燥机最佳的运行及吸附剂的寿命，则在空压机和干燥器之间增加后冷却器，以把90℃的排气温度降到35℃以下。

(4)回收的废热用于循环加热锅炉补水到50℃，锅炉停用时则采用正常冷却方式。

3、工艺流程

余热回收系统主要由空压机出气冷却装置11、能量回收装置12、外置换热装置13、管道系统14及控制系统15组成。空压机高温水经能量回收装置12、外置板式换热装置换热降温后成低温水。低温水回空压机组对其压缩机进行冷却。空压机出气温度(90℃)经后冷却器112冷却降到35℃，由MD干燥机113干燥吸附后经管道送入储气罐。电动阀组1M、2M可根据空压机的出气量调节阀门开度，调节热回收供回水温度，以保证空压机出气温度的稳定。

当能量回收装置停用检修时，打开阀组F1、F2，此时空压机、后冷却器112和MD干燥机113换热均完全由冷却水系统完成。

能量回收装置主要由水泵、板换装置、三通阀及温控系统组成。空压机侧80℃出水经外置板式换热器换热后降为35℃，由水泵输送装置回入空压机。用户侧30℃进水加热至50℃热水用于锅炉房补水。当用户端需求负荷变小时，温控系统检测到温度T4大于设定值，则打开三通阀备用侧。空压机80℃出水经外置板式换热器和备用冷却水联合换热后降为35℃，由水泵输送装置回入空压机。当用户端需求负荷变为零，则打开电动阀2H154(平时常闭)，关闭电动阀1H153、电动阀3H155，此时空压机换热完全由冷却水系统完成。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。