[发明专利]压缩空气系统节能装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于压缩空气系统技术领域，尤其是涉及一种压缩空气系统节能装置及其使用方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，降低压缩空气生产能耗的压缩空气系统节能装置。

本发明的第二个目的是针对上述问题，提供一种设计合理，使用效果好的压缩空气系统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：本发明的压缩空气系统节能装置，包括与压缩机组连接的换热机组，换热机组分别与流有高温冷却流体的高温冷却流体通道组件和流有低温冷却流体的低温冷却流体通道组件连接，低温冷却流体通道组件、高温冷却流体通道组件分别与多级制冷结构双向连接，压缩机组的进气端设有空气预处理结构，空气预处理结构与多级制冷结构双向连接。高温冷却流体通道组件、低温冷却流体通道组件和空气预处理结构分别与多级制冷结构连接，提高了对压缩空气的温度和湿度控制，降低了压缩空气过程中所消耗的能耗。

在上述的压缩空气系统节能装置中，多级制冷结构包括与高温冷却流体通道组件双向连接的发生器，发生器与吸收器双向连接，发生器单向连接于冷凝器，冷凝器单向连接于蒸发器，蒸发器双向连接于空气预处理结构，蒸发器双向连接于低温冷却流体通道组件，蒸发器单向连接于吸收器。由发生器、吸收器、冷凝器和蒸发器组成的多级制冷结构提高了高温冷却流体、低温冷却流体和进入压缩机组之前的空气的冷却处理效果。

在上述的压缩空气系统节能装置中，发生器和吸收器之间连有分别与发生器、吸收器双向连接的溶液热交换器，溶液热交换器和吸收器之间设有至少一个溶液泵。溶液热交换器的设置进一步提高了对高温冷却流体热量的吸收。

在上述的压缩空气系统节能装置中，冷凝器和蒸发器之间串接有至少一个调节阀和至少一个膨胀阀。通过调节阀的节流作用和膨胀阀的降压作用方便了多级制冷结构中的工质的流量、流速的调节操作。

在上述的压缩空气系统节能装置中，空气预处理结构包括依次相连的过滤网、表冷器和挡水板，表冷器与多级制冷结构双向连接，表冷器与多级制冷结构之间设有至少一个第一循环水泵；高温冷却流体通道组件与多级制冷结构之间设有至少一个第二循环水泵；压缩机组包括若干个顺序排列的空气压缩机，换热机组包括设于每空气压缩机的出气端的换热器，空气压缩机与换热器一一对应设置，换热机组的两端和换热器之间分别通过法兰串接，相连接的两个所述的法兰之间夹设有连接面垫片。过滤网、表冷器和挡水板的设置提高了未压缩空气的质量，为压缩机组进一步降低了功耗提供了保障，连接面垫片的设置以防止不同管程的冷却流体混合。