一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種低能耗壓縮空氣冷卻方法及系統(tǒng)，包括多級壓縮機組，所述每相鄰兩級壓縮機之間設有由常溫水冷卻塔供給的級間冷卻器，所述級后冷卻器出氣端連接有二級冷卻裝置，二級冷卻裝置出氣端連接有除濕器，二級冷卻裝置由冷水機組或與冷水機組相串聯(lián)的冷卻設備構成，所述除濕器進氣端與冷水機組出氣端相連接，與傳統(tǒng)的壓縮空氣冷卻系統(tǒng)相比，本實用新型利用二級冷卻裝置，可將壓縮空氣達到12-30℃左右的經(jīng)濟的除濕溫度，同時溫度降低后可大大減少壓縮空氣的濕度，以節(jié)約空氣壓縮工藝及后續(xù)除濕工藝的能耗。
【專利說明】一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]在工業(yè)上廣泛使用的帶有級間冷卻的壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，現(xiàn)有技術是單獨采用冷卻塔的常溫冷卻水冷卻，或單獨采用冷水機組產(chǎn)生的低溫水冷卻。其中，采用冷卻塔產(chǎn)生的常溫冷卻水冷卻后，壓縮空氣溫度一般在40°C左右，雖然能夠滿壓縮機級間吸入溫度要求(50°C左右)但末級壓縮機含濕量高，造成除濕能耗大；而級間冷卻器和級后冷卻器采用冷水機組產(chǎn)生的低溫水冷卻，壓縮空氣溫度能滿足除濕器設計允許值(25°C )，也可有效降低壓縮空氣含水量，，但是浪費的冷水機組能耗約為空氣壓縮機功率的20%，而造成能源浪費。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型對上述問題進行了改進，即本實用新型要解決的技術問題是提供一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)。
[0004]本實用新型的具體實施方案是:一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，包括多級壓縮機組、設置于壓縮機后用于使壓縮空氣干燥的除濕器，以及用于使壓縮空氣冷卻的一級冷卻器和二級冷卻裝置，所述一級冷卻器包括由冷卻塔提供冷卻源的設置于每相鄰兩級壓縮之間的級間冷卻器和末級壓縮排氣端連接的級后冷卻器，所述級后冷卻器連接有二級冷卻裝置，所述二級冷卻裝置由配套冷卻設備提供冷卻源，所述二級冷卻裝置出氣端與除濕器相連接。
[0005]進一步的，所述二級冷卻裝置包括一個或多個換熱器串聯(lián)構成，所述配套冷卻設備為冷卻塔、自來水管道或冷水機組。
[0006]進一步的，所述二級冷卻裝置為一個換熱器時，換熱器與常溫水冷卻塔或冷水機組相連組成冷卻回路。
[0007]進一步的，所述二級冷卻裝置為多個換熱器時，所述換熱器與常溫水冷卻塔、自來水管道或冷水機組相連組成冷卻回路，所述多個換熱器采用冷卻水溫度沿壓縮氣體輸出方向逐漸降低。
[0008]進一步的，所述二級冷卻裝置包括沿壓縮氣體輸出方向設置的第一換熱器和第二換熱器，所述第一換熱器的冷卻進水口與常溫水冷卻塔出水口相連通，所述第二換熱器的冷卻進水口與冷水機組的冷凍水出水口相連通，所述一級冷卻器出氣端與第一換熱器的進氣口相連通，所述第一換熱器出氣口與第二換熱器進氣口相連接，所述第二換熱器出氣口與除濕器進氣口相連接。
[0009]進一步的，所述一冷卻塔的循環(huán)出水管道經(jīng)循環(huán)水泵與多個級間冷卻器、級后冷卻器及二級冷卻裝置第一換熱器的進水端相連接，所述多個級間冷卻器冷卻水出水端、級后冷卻器冷卻水出水端及二級冷卻裝置第一換熱器的出水端與冷卻塔的循環(huán)回水管道相連接，以形成常溫冷卻水循環(huán)回路。
[0010]進一步的，所述二級冷卻裝置第二換熱器進水端與冷水機組的冷凍水出水口相連通，通過自循環(huán)泵實現(xiàn)低溫冷卻水循環(huán)回路。
[0011]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:利用上述工藝處理壓縮空氣，使前期級間冷卻器的能夠能夠滿足多級壓縮機的需求，在末級冷卻器后設置二級冷卻裝置，既節(jié)約了冷卻能耗，又能降低除濕能耗，節(jié)約的能耗超過空氣壓縮機功率的10%，對于長期、持續(xù)、大功率運行的工業(yè)空氣壓縮系統(tǒng)而言，能產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型一種低能耗壓縮空氣冷卻裝置連接結構示意圖。
[0013]圖2為本實用新型一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)水循環(huán)系統(tǒng)連接結構示意圖。
[0014]圖中:1、空氣壓縮機一級壓縮裝置，2、一級排氣級間冷卻器，3、空氣壓縮機二級壓縮裝置，4、二級排氣級間冷卻器，5、空氣壓縮機三級壓縮裝置，6、三級排氣級后冷卻器，7、二級冷卻裝置，8、壓縮空氣除濕器，9、冷卻塔，10、冷卻塔循環(huán)水管道，11、冷卻塔循環(huán)水泵，12、自循環(huán)水泵，13、冷水機組，14、冷水機組自循環(huán)管道。

【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步詳細的說明。
[0016]如圖1?2所示，本實用新型一種低能耗壓縮空氣冷卻工藝，空氣依次從空氣壓縮機一級壓縮裝置I，進入一級排氣級間冷卻器2冷卻，再進入空氣壓縮機二級壓縮裝置3進行壓縮，再進入二級排氣級間冷卻器4冷卻，再進入空氣壓縮機三級壓縮裝置5，再進入三級排氣級后冷卻器6冷卻，壓縮空氣在級間以及級后冷卻(進入除濕器之前)采用傳統(tǒng)的冷卻塔常溫冷卻水冷卻，其中，一級排氣級間冷卻器2、二級排氣級間冷卻器4、三級排氣級后冷卻器6，采用的冷卻介質為冷卻塔產(chǎn)生的冷卻水一般與室外溫度接近相同(平均溫度約為25°C左右，夏季一般30°C以上)冷卻，經(jīng)過冷卻塔常溫冷卻水冷卻的壓縮空氣溫度一般為40°C左右，夏季最終壓縮空氣溫度會超過40°C，但仍能滿足壓縮機級間吸入溫度50°C的要求。
[0017]由空氣壓縮機級后冷卻器排出的壓縮空氣以空氣壓力0.7Mpa、溫度40°C計算，每kg空氣含水量達5.79g，是通常除濕器設計允許值2.47g(溫度25°C時的含濕量)的2.3倍，如果直接采用除濕器則額外浪費的除濕器能耗約為空氣壓縮機功率的15% (以常用的吸附式除濕器為例)，對動輒功率數(shù)千KW的工業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)而言，耗能十分嚴重。
[0018]為此，實施例中在所述氣級后冷卻器出氣端連接有二級冷卻裝置7進一步冷卻，所述二級冷卻裝置7包括一個或多個換熱器串聯(lián)構成，為換熱器提供冷卻源的配套冷卻設備為冷卻塔、自來水管道或冷水機組。本實施例中二級冷卻裝置由兩個換熱器構成，沿壓縮氣體輸出方向設置的第一換熱器和第二換熱器，所述第一換熱器的冷卻進水口與常溫水冷卻塔出水口相連通，所述第二換熱器的冷卻進水口與冷水機組的冷凍水出水口相連通，即采用冷卻水溫度沿壓縮氣體輸出方向逐漸降低，所述一級冷卻器出氣端(即三級排氣級后冷卻器6出氣端)與第一換熱器的進氣口相連通，所述第一換熱器出氣口與第二換熱器進氣口相連接，所述第二換熱器出氣口與除濕器進氣口相連接。
[0019]冷水機組一般產(chǎn)生的水冷溫度為7 V，經(jīng)二級冷卻裝置7的第一換熱器冷卻后(采用常溫水冷卻塔冷卻)的每kg壓縮空氣含水量由5.79g減少至4.66g (空氣壓力0.7Mpa)，再經(jīng)過第二換熱器(采用冷水機組產(chǎn)生的低溫水)冷卻，壓縮空氣溫度最低可冷卻至12°C，壓縮空氣含水量由4.66g減少至1.09g。通過二級冷卻裝置7的處理，可顯著降低壓縮空氣除濕能耗，以采用冷卻塔冷卻的工況計算，節(jié)約的能耗超過空氣壓縮機功率的10%，以采用冷水機冷卻的工況計算，則節(jié)約的能耗超過空氣壓縮機功率的20%。對于長期、持續(xù)、大功率運行的工業(yè)空氣壓縮系統(tǒng)而言，能產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益。
[0020]如圖2所示，為上述本實用新型一種低能耗壓縮空氣冷卻供水系統(tǒng)的示意圖，由冷卻塔9產(chǎn)生的冷卻水，通過冷卻塔循環(huán)水管道10和設置于冷卻塔循環(huán)水管道10上的冷卻塔循環(huán)水泵11的作用依次進入一級排氣級間冷卻器2、二級排氣級間冷卻器4、三級排氣級后冷卻器6、二級冷卻裝置的第一換熱器部分(即冷卻塔常溫冷卻水與壓縮空氣接觸部分)，回到冷卻塔9，完成常溫部分冷卻水循環(huán)；由冷水機組13產(chǎn)生的低溫冷卻水，通過冷水機組自循環(huán)管道14及設置于冷水機組自循環(huán)管道14上的水機自循環(huán)水泵12的作用進入二級冷卻裝置的第二換熱器(即冷水機組產(chǎn)生的低溫冷卻水與壓縮空氣接觸部分)，回到冷水機組13，完成低溫冷卻循環(huán)。采用上述的水循環(huán)方式，二級冷卻裝置中的常溫部分與級間冷卻器、級后冷卻器水循環(huán)管路連通，并與冷水機組分離能夠在保證多級壓縮機的正常工作的同時實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。
[0021]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本實用新型的涵蓋范圍。
【權利要求】
1.一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，包括多級壓縮機組、設置于壓縮機后用于使壓縮空氣干燥的除濕器，以及用于使壓縮空氣冷卻的一級冷卻器和二級冷卻裝置，所述一級冷卻器包括由冷卻塔提供冷卻源的設置于每相鄰兩級壓縮之間的級間冷卻器和末級壓縮排氣端連接的級后冷卻器，所述級后冷卻器連接有二級冷卻裝置，所述二級冷卻裝置由配套冷卻設備提供冷卻源，所述二級冷卻裝置出氣端與除濕器相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，所述二級冷卻裝置包括一個或多個換熱器串聯(lián)構成，所述配套冷卻設備為冷卻塔、自來水管道或冷水機組。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，所述二級冷卻裝置為一個換熱器時，換熱器與常溫水冷卻塔或冷水機組相連組成冷卻回路。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，所述二級冷卻裝置為多個換熱器時，所述換熱器與常溫水冷卻塔、自來水管道或冷水機組相連組成冷卻回路，所述多個換熱器采用冷卻水溫度沿壓縮氣體輸出方向逐漸降低。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，所述二級冷卻裝置包括沿壓縮氣體輸出方向設置的第一換熱器和第二換熱器，所述第一換熱器的冷卻進水口與常溫水冷卻塔出水口相連通，所述第二換熱器的冷卻進水口與冷水機組的冷凍水出水口相連通，所述一級冷卻器出氣端與第一換熱器的進氣口相連通，所述第一換熱器出氣口與第二換熱器進氣口相連接，所述第二換熱器出氣口與除濕器進氣口相連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，所述一冷卻塔的循環(huán)出水管道經(jīng)循環(huán)水泵與多個級間冷卻器、級后冷卻器及二級冷卻裝置第一換熱器的進水端相連接，所述多個級間冷卻器冷卻水出水端、級后冷卻器冷卻水出水端及二級冷卻裝置第一換熱器的出水端與冷卻塔的循環(huán)回水管道相連接，以形成常溫冷卻水循環(huán)回路。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種低能耗壓縮空氣冷卻系統(tǒng)，所述二級冷卻裝置第二換熱器進水端與冷水機組的冷凍水出水口相連通，通過自循環(huán)泵實現(xiàn)低溫冷卻水循環(huán)回路。
【文檔編號】F04B39/06GK204082488SQ201420455367
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權日:2014年8月13日
【發(fā)明者】梅保勝 申請人:福建德興節(jié)能科技有限公司