一种空气压缩机热回收装置及方法与流程

1.本发明涉及能源回收技术领域，具体涉及到一种空气压缩机热回收装置，以及使用该热回收装置的方法。


背景技术：

2.普通空气压缩机在运行使用中，为保证空气压缩机的正常使用，需要对压缩空气以及润滑油进行冷却，目前一般采用空气冷却方式予以冷却，这部分热量直接排向大气，造成这部分热量白白损失的，且对环境造成热污染。
3.同时，单纯采用空气冷却方式，也存在长时间使用中，冷却效率下降，从而使得机器使用状态不稳定，工作效率降低。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明通过温度调节装置，控制循环水或者润滑油，流出压缩机油-水热回收系统的温度值，能达到以较高效率，回收空气压缩机的热能，同时保证机器产时间可靠高效运行的目的。
5.为达到上述目的，本发明提供一种空气压缩机热回收装置，包括空气压缩机、压缩空气-水热回收系统、压缩机油-水热回收系统以及空气换热器；所述空气压缩机压缩的空气，流入所述压缩空气-水热回收系统中，与流过所述压缩空气-水热回收系统的循环水进行换热，降低温度后，进入所述空换热器中，与外界空气进行换热后，储存使用；从所述压缩空气-水热回收系统中流出的循环水，继续进入所述压缩机油-水热回收系统中，与从所述空气压缩机流出，经过分离的高温润滑油进行换热，降低温度后的润滑油，则流进所述空换热器中，与外界空气进行换热后，循环流入所述空气压缩机使用，流出的所述压缩机油-水热回收系统的循环水，吸收热量后，温度升高，最终提供用户使用，其特征在于，还设置温度调节装置，调节循环水或者润滑油，流出所述压缩机油-水热回收系统的温度，所述温度调节装置可远程控制。
6.进一步地，所述空气压缩机包括储气罐和压缩机，所述压缩机固定设置在储气罐上部；所述温度调节装置，包括循环水泵、润滑油比例阀、循环水比例阀；所述润滑油比例阀的第1进口设置在所述压缩机油-水热回收系统的润滑油流出口管路处，所述润滑油比例阀的第2进口与所述压缩机油-水热回收系统的润滑油流入口管路连通；所述润滑油比例阀的出口，与所述空气换热器的润滑油汇总流入管连通；所述循环水比例阀的第1进口设置在压缩机油-水热回收系统的循环水流出口管路处，所述循环水比例阀的第2进口与压缩机油-水热回收系统的循环水流入口管路连通，所述循环水比例阀的出口，通过循环水汇总管路，与所述循环水泵连通。
7.上述设置，既可以达到灵活调节所需要的循环水或者润滑油温度，以满足使用需要的效果，又可以达到便于安装使用的效果。
8.进一步地，所述循环水泵转速可调节。
9.转速可调节，能达到通过动态调节水流量方式，满足所需要的水温度效果。
10.进一步地，所述压缩空气-水热回收系统为壳管式换热器。
11.采用壳管式换热器，能达到结构紧凑，换热稳定性好的效果。
12.进一步地，所述压缩机油-水热回收系统为板式换热器。
13.采用板式换热器，能达到结构紧凑，换热效率高的效果。
14.进一步地，所述空气换热器，为翅片式结构，且与所述空气压缩机独立设置。
15.独立设置的翅片式结构空气换热器，能达到便于低成本采购、更换，使用可靠性高的效果。
16.进一步地，所述空气换热器，分为第1空气换热器和第2空气换热器，所述第1空气换热器用于压缩空气最终冷却，所述第2空气换热器用于润滑油最终冷却。
17.上述设置，能达到根据不同换热流体的特性，设置不同规格的换热器，分别进行高效、可靠换热的效果。
18.进一步地，所述温度调节装置，可调节流出所述循环水比例阀出口的循环水温度至60℃。
19.调节循环水出水温度至60℃，能在保证空气压缩机正常情况下，达到最大限度满足用户对水温最高使用要求的效果。
20.进一步地，所述温度调节装置，可调节流出所述润滑油比例阀出口的润滑油温度至65℃。
21.调节润滑油温度至65℃，能达到最大限度回收空气压缩机热能的效果。
22.本发明还提供一种空气压缩机热回收装置的调节方法，使用上述空气压缩机热回收装置进行调节，包括以下调节步骤：a、启动所述空气压缩机运行，当润滑油的油温，或者压缩空气的排气温度达到设定值时，循环水泵运行，循环水顺序循环流入所述压缩空气-水热回收系统和压缩机油-水热回收系统，通过循环水吸收所述空气压缩机的热能；b、加热的循环水最终通过循环水泵泵出，提供给用户使用；c、当所述空气压缩机1的热量无法被循环水完全吸收时，此时启动所述空气换热器冷却风扇，通过强制流动的外界空气，吸收所述空气压缩机的热量，使所述空气压缩机恒定在最佳运行状态下运行；所述空气压缩机恒定在最佳运行状态下运行，采取以下两种工作模式：第1工作模式:设定润滑油流出所述压缩机油-水热回收系统出口温度为65℃时,首先，循环水泵运行，关闭所述润滑油比例阀的第2进口，全部打开所述润滑油比例阀的第1进口；其次，动态调节所述循环水比例阀的第1进口和第2进口开启度比例，通过调节流出所述压缩机油-水热回收系统管路的循环水温度，最终达到综合控制流出所述压缩机油-水热回收系统出口润滑油温度恒定在65℃；当循环水泵转速可调节时，也可在调节所述循环水比例阀的第1进口和第2进口开启度比例的基础上，同时采取调节循环水流量方法，维持控制流出所述压缩机油-水热回收系统出口润滑油温度恒定在65℃；
第2工作模式:设定循环水流出所述压缩机油-水热回收系统出口温度为60℃时,首先，循环水泵运行，关闭所述循环水比例阀的第2进口，全部打开所述循环水比例阀的第1进口；其次，动态调节所述润滑油比例阀的第1进口和第2进口开启度比例，调节流出所述压缩机油-水热回收系统管路的润滑油温度；通过上述步骤的动态调节，最终达到综合控制流出所述压缩机油-水热回收系统出口循环水温度恒定在60℃;当循环水泵转速可调节时，也可在调节所述润滑油比例阀的第1进口和第2进口开启度比例的基础上，同时采取调节循环水流量方法，维持控制流出所述压缩机油-水热回收系统出口循环水温度恒定在60℃;所述第1工作模式和第2工作模式，根据所述空气压缩机运行的实际情况，通过所述温度调节装置，自动切换，且所述温度调节装置，可远程控制；所述温度调节装置控制如下：在第1工作模式下，当所述空气压缩机的润滑油油温，或者所述空气压缩机的排气温度高于设定值时，所述空气压缩机自动关闭，循环水泵运转；当所述空气压缩机的润滑油油温，或者压缩空气温度恢复到设定值，所述空气压缩机启动运行，循环水泵继续运转；当所述空气压缩机的润滑油油温，或者所述空气压缩机的排气温度低于设定值时，所述空气压缩机继续运行，循环水泵停止运转；在第2工作模式下，当流出所述压缩机油-水热回收系统出口循环水温度高于设定值，所述空气压缩机自动关闭，循环水泵运转；当流出所述压缩机油-水热回收系统出口循环水温度恢复到设定值时，所述空气压缩机启动运行,循环水泵继续运转；当流出所述压缩机油-水热回收系统出口循环水温度低于设定值时，所述空气压缩机继续运行,循环水泵停止运转;d、所述空气压缩机热回收装置停止使用时，所述空气压缩机即停止运行，循环水泵延时15～30秒停止运行，所述第1空气换热器和第2空气换热器的冷却风扇则延时60～90秒停止转动。
23.采用本技术方案，通过设置的温度调节装置，控制循环水或者润滑油，流出压缩机油-水热回收系统的温度值，至少能达到：1.以较高效率，回收空气压缩机的热能的效果；2.保证机器长时间可靠高效运行的效果。
附图说明
24.图1为本发明工作原理图。
25.图中，1-空气压缩机、11-储气罐、12-压缩机、121-压缩空气、122-油分、123-润滑油、2-空气换热器、21-第1空气换热器、211-压缩空气汇总流入管、212-压缩空气流出管、22-第2空气换热器、221-润滑油汇总流入管、222-润滑油流出管、3-压缩空气-水热回收系统、31-第1电磁阀、32-第2电磁阀、33-循环水第1进管、34-循环水第2进管、35-单向阀、36-第3电磁阀、4-压缩机油-水热回收系统、41-润滑油总进管、42-润滑油第2进管、43-润滑油
第3进管、44-循环水第3进管、45-循环水第4进管、46-第1温度传感器、47-第2温度传感器、5-循环水泵、6-循环水比例阀、61-循环水比例阀第1进口、62-循环水比例阀第2进口、63-循环水比例阀出口、7-润滑油比例阀、71-润滑油比例阀出口、72-润滑油比例阀第2进口、73-润滑油比例阀第1进口。
具体实施方式
26.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本技术的技术方案进行详细的介绍说明。
27.如图1所示，本发明提供一种空气压缩机热回收装置，包括空气压缩机1、空气换热器2、压缩空气-水热回收系统3以及压缩机油-水热回收系统4；空气压缩机1包括储气罐11和压缩机12，压缩机12固定设置在储气罐11上部；这样设置，便于安装使用，当然，也可以采取其它合适的结构设置，如分体式设置等结构；空气换热器2包括第1空气换热器21和第2空气换热器22，均设置在压缩机12外侧附近，外界空气通过冷却风扇的转动，强制流过第1空气换热器21和第2空气换热器22风外表面，分别同流进第1空气换热器21换热管的压缩空气121进行换热，冷却压缩空气121；以及流进第2空气换热器22换热管内的压缩机用润滑油123进行换热，冷却润滑油123。
28.压缩机12压缩的压缩空气121，流入油分122中，经过油分122分离，分离润滑油123的压缩空气121，流入压缩空气-水热回收系统3中，与流过压缩空气-水热回收系统3的循环水进行换热，降低温度后，进入空气换热器2的第1空气换热器21中，与外界空气进行换热后，通过与储气罐11连通的压缩空气流出管212，压缩空气121流入储气罐11中储存使用；从压缩空气-水热回收系统3中流出的循环水，吸收压缩空气121热量后，继续进入压缩机油-水热回收系统4中，与从油分122分离，流出油分122的高温润滑油123进行换热，降低温度后的润滑油123，则流进第2空气换热器22中，与外界空气进行换热后，通过润滑油流出管222，循环流入压缩机12使用，流出的压缩机油-水热回收系统4的循环水，吸收润滑油123的热量后，温度继续升高，最终提供用户使用；还设置温度调节装置，调节循环水或者润滑油123，流出压缩机油-水热回收系统4的温度，温度调节装置可远程控制，即用户可通过有线或者无线网络，实现远程的控制。
29.为实现灵活调节所需要的循环水或者润滑油123温度，以满足使用需要的目的，优选地，温度调节装置，包括循环水泵5、循环水比例阀6、润滑油比例阀7，具体设置为：润滑油比例阀第1进口73设置在压缩机油-水热回收系统4的润滑油流出口管路处，润滑油比例阀第2进口72与润滑油第2进管42连通，润滑油第3进管43则与压缩机油-水热回收系统4的润滑油流入口管路连通，润滑油总进管41一端连通油分122的出油管，另外一端分成两路，一路与润滑油第2进管42连通，另外一路与润滑油第3进管43连通，润滑油比例阀出口71，与润滑油汇总流入管221连通，最终通过润滑油汇总流入管221流入第2空气换热器22中换热。
30.循环水比例阀第1进口61设置在压缩机油-水热回收系统4的循环水流出口管路处，循环水比例阀第2进口62与循环水第4进管45连通，循环水第3进管44与压缩机油-水热回收系统4的循环水流入口管路连通，从压缩空气-水热回收系统3流出的循环水，进入压缩机油-水热回收系统4前，分为两路，一路与循环水第3进管44连通。另外一路与循环水第4进
管45连通，循环水比例阀出口63，通过循环水汇总管路，与循环水泵5连通，通过循环水泵5泵出，供用户使用。
31.在压缩机油-水热回收系统4的循环水流出口到循环水比例阀第1进口61位置之间，设置第1温度传感器46，用于感应流出压缩机油-水热回收系统4的循环水温度。
32.在压缩机油-水热回收系统4的润滑油流出口到润滑油比例阀第1进口73位置之间，设置第2温度传感器47，用于感应流出压缩机油-水热回收系统4的润滑油温度。
33.为进一步实现动态调节水流量，以满足所需要的水温度目的，优选地，循环水泵5转速可调节。
34.转速可调节的循环水泵5，可选择变频水泵，或者通过变频器调节水泵转速等常用方式实现。
35.为达到压缩空气与水之间换热时，结构紧凑，换热稳定性好的目的，优选地，压缩空气-水热回收系统3为壳管式换热器。
36.压缩空气-水热回收系统3为壳管式换热器，进入该系统进行换热的压缩空气121和循环水管路部分设置如下：循环水部分：从外界流入循环水，通过总水管，分为两路流入，一路与循环水第1进管33连通，通过循环水第1进管33进入压缩空气-水热回收系统3内部，吸收压缩空气的热量后，循环从压缩空气-水热回收系统3流出，并流过单向阀35；而另外一路与循环水第2进管34连通，循环水第2进管34通过第3电磁阀36，和从压缩空气-水热回收系统3流出，流过单向阀35的循环水汇合后，最终流向压缩机油-水热回收系统4。
37.压缩空气部分：从油分122流出的压缩空气121，分为两路，一路与第1电磁阀31连通，另外一路与第2电磁阀32连通，通过第2电磁阀32进入压缩空气-水热回收系统3的换热管中，与流过的循环水进行换热，释放热量给循环水，流出压缩空气-水热回收系统3的压缩空气，和从第1电磁阀31流出的压缩空气汇合后，通过压缩空气汇总流入管211，流入第1空气换热器21的换热管中，与外界空气进行换热。
38.为实现压缩机油，即润滑油123与水之间换热时，结构紧凑，换热效率高的目的，优选地，压缩机油-水热回收系统4为板式换热器。
39.压缩机油-水热回收系统4除板式换热器外，也可以使用其它合适规格的换热器，比如套管式换热器，或者壳管式换热器等。
40.为低成本地使用、更换，高可靠性地实现与外界空气换热，优选地，空气换热器2，为翅片式结构，且与压缩机12独立设置。
41.为高效、可靠地实现压缩空气和压缩机的润滑油123的不同换热流体，与外界空气进行换热，优选地，空气换热器2，分为第1空气换热器21、第2空气换热器22，第1空气换热器21用于压缩空气121最终冷却，第2空气换热器22用于润滑油123的最终冷却。
42.上述设置的第1空气换热器21、第2空气换热器22，可恨据换热的流体种类及换热量的不同，设置为不同规格尺寸的换热器，在保证可靠使用前提下，可通过优化设计保证第1空气换热器21、第2空气换热器22的高效换热。
43.为实现空气压缩机正常运行情况下，最大限度满足用户对水温最高使用要求的目的，优选地，温度调节装置，可调节流出循环水比例阀出口63的循环水温度至60℃。
44.调节流出循环水比例阀出口63的循环水温度至60℃，能满足用户生活、洗浴以及
其它需要热水使用的场合需要，当所需要的温度超出60℃时，可在出口设置电加热装置（图上没标出），继续加热循环水。
45.为实现最大限度回收空压机热能的目的，优选地，温度调节装置，可调节流出润滑油比例阀出口71的润滑油温度至65℃。
46.此外，基于上述空气压缩机热回收装置的调节，本发明还提供了一种空气压缩机热回收装置的调节方法，包括以下调节步骤：a.启动空气压缩机1运行，当润滑油123的油温，或者压缩空气121的排气温度达到设定值时，循环水泵5运行，循环水顺序循环流入压缩空气-水热回收系统3和压缩机油-水热回收系统4中，通过循环水吸收压缩机12的热能；b、加热的循环水最终通过循环水泵5泵出，提供给用户使用；c、当空气压缩机1的热量无法被循环水完全吸收时，此时启动空气换热器2的冷却风扇，通过强制流动的外界空气，吸收空气压缩机1的热量，使空气压缩机1恒定在最佳运行状态下运行；空气压缩机1恒定在最佳运行状态下运行时，采取以下两种工作模式：第1工作模式：设定润滑油123流出压缩机油-水热回收系统4出口温度为65℃时:首先，循环水泵5运行，关闭润滑油比例阀第2进口72，全部打开润滑油比例阀第1进口73；其次，动态调节循环水比例阀第1进口61和循环水比例阀第2进口62的开启度比例，通过调节流出压缩机油-水热回收系统4管路的循环水温度，最终达到综合控制流出压缩机油-水热回收系统4出口润滑油温度恒定在65℃；当循环水泵5转速可调节时，也可在调节循环水比例阀第1进口61和循环水比例阀第2进口62的开启度比例的基础上，同时采取通过转速可调节的循环水泵5调节循环水流量方法，维持控制流出压缩机油-水热回收系统4出口润滑油123温度恒定在65℃，由于此时关闭润滑油比例阀第2进口72，全部打开润滑油比例阀第1进口73，所以流入润滑油比例阀第1进口73以及从润滑油比例阀出口71流出的润滑油温度，也保持在65℃；第2工作模式：设定循环水流出压缩机油-水热回收系统4出口温度为60℃时:首先，循环水泵5运行，关闭循环水比例阀第2进口62，全部打开循环水比例阀的第1进口61；其次，动态调节润滑油比例阀第1进口73和润滑油比例阀第2进口72之间开启度比例，调节流出压缩机油-水热回收系统4的管路的润滑油123温度；通过上述步骤的动态调节，最终达到综合控制流出压缩机油-水热回收系统4出口循环水温度恒定在60℃;当循环水泵5转速可调节时，也可在调节润滑油比例阀第1进口73和润滑油比例阀第2进口72的开启度比例的基础上，同时采取通过转速可调节的循环水泵5调节循环水流量方法，维持控制流出压缩机油-水热回收系统4出口循环水温度恒定在60℃，由于此时关闭循环水比例阀第2进口62，全部打开循环水比例阀的第1进口61，因此流入循环水比例阀的第1进口61和流出循环水比例阀出口63的循环水温度，也保持在60℃;
上述第1工作模式和第2工作模式，根据空气压缩机1运行的实际情况，通过温度调节装置，自动切换，且温度调节装置，可远程控制；温度调节装置控制如下：在第1工作模式下，当空气压缩机1的润滑油123油温，或者空气压缩机1的排气温度高于设定值时，空气压缩机1自动关闭，循环水泵5运转；当空气压缩机1的润滑油123油温，或者压缩空气121温度恢复到设定值，空气压缩机1启动运行，循环水泵5继续运转；当空气压缩机1的润滑油123油温，或者空气压缩机1的排气温度低于设定值时，空气压缩机1继续运行，循环水泵5停止运转；在第2工作模式下，当流出压缩机油-水热回收系统4出口循环水温度高于设定值，空气压缩机1自动关闭，循环水泵5运转；当流出压缩机油-水热回收系统4出口循环水温度恢复到设定值时，空气压缩机1启动运行,循环水泵5继续运转；当流出压缩机油-水热回收系统4出口循环水温度低于设定值时，空气压缩机1继续运行,循环水泵5停止运转；d、空气压缩机热回收装置停止使用时，空气压缩机1的压缩机12即停止运行，循环水泵5延时15～30秒停止运行，第1空气换热器21和第2空气换热器22的冷却风扇则延时60～90秒停止转动；如果冷却风扇没有转动，则在压缩机12停止运行时，即启动运行60～90秒后，再停止转动，以保证在第1空气换热器21换热管中流动的压缩空气121和在第2空气换热器22换热管中流动润滑油123得到充分的冷却。
47.本实施例中，压缩机油是指润滑油123；循环水比例阀6和润滑油比例阀7，可以采取电机驱动方式，无极设置不同进口之间的开启度比例，即无极设置循环水比例阀6的循环水比例阀第1进口61和循环水比例阀第2进口62之间的开启度比例，以及无极设置润滑油比例阀7的润滑油比例阀第1进口73和润滑油比例阀第2进口72之间的开启度比例，可最大限度满足精确控制温度的需要，当然，除无级调节外，也可以设置固定的比例开启度，如循环水比例阀第1进口61和循环水比例阀第2进口62之间的开启度比例可设置为：10:0、7：3、6:4或者5：5等；如润滑油比例阀第1进口73和润滑油比例阀第2进口72之间的开启度比例可设置为：10:0、7：3、6:4或者5：5等，以及其它合适的比例。
48.循环水比例阀6和润滑油比例阀7可采用目前市面上常用的比例阀。
49.循环水比例阀6和润滑油比例阀7，与管路之间连接，除焊接固定连接外，为便于更换，也可以采取活动连接，比如可采取法兰、卡扣或者丝扣等方式活动连接。
50.以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。