[實用新型]一種級間冷熱量回收及儲存的空氣壓縮機組

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120335082.7
• 申請日: 2011-09-07
• 公開（公告）號: CN202228310U
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊征;陳海生;譚春青;趙巖;滕樹龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院工程熱物理研究所;北京源深節(jié)能技術(shù)有限公司
• 主分類號: F04B39/06
• 分類號: F04B39/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種空氣壓縮機組，尤其涉及一種可以將級間冷卻熱量高質(zhì)量回收并按其能量品位的高低分別儲存的空氣壓縮機組。

背景技術(shù)

目前，生產(chǎn)高壓空氣的空氣壓縮機組均采用多級壓縮、級間冷卻的技術(shù)方案。傳統(tǒng)的級間冷卻的方法是：以水為冷卻劑，通過級間冷卻器對壓縮空氣進行冷卻，冷卻后的壓縮空氣進入下一級空氣壓縮機，吸收熱量的冷卻水通過散熱器向大氣釋放熱量，自身溫度降低后循環(huán)使用。這種作法造成了級間熱量在“量”和“質(zhì)”上的完全浪費。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的空氣壓縮機組的級間冷卻熱量不能高質(zhì)量地回收和儲存的缺點，本實用新型提供了一種新型的空氣壓縮機組。該空氣壓縮機組在有效冷卻級間壓縮空氣的基礎(chǔ)上，能夠高質(zhì)量地回收壓縮空氣在級間冷卻器釋放的熱量，并且可以將這部分熱量按照能量品位的高低分別存儲于不同溫度等級的儲罐內(nèi)，實現(xiàn)了級間冷卻熱量在“量”和“質(zhì)”上最大限度的回收和存儲。

本實用新型為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種級間冷熱量回收及儲存的空氣壓縮機組，包括空氣壓縮系統(tǒng)和級間熱量高質(zhì)量回收儲存系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣壓縮系統(tǒng)包括利用管路串聯(lián)的若干級空氣壓縮機（1-6），所述級間熱量高質(zhì)量回收儲存系統(tǒng)包括用管路連接的泵（13、14）、級間冷卻器（7-12）和不同溫度等級的儲罐（16-18），所述級間冷卻器設(shè)置于相鄰兩級壓縮機之間，所述空氣壓縮系統(tǒng)和級間熱量高質(zhì)量回收儲存系統(tǒng)通過各級級間冷卻器耦合在一起，所述級間冷卻器的熱側(cè)同壓縮空氣管路相連，冷側(cè)同冷卻劑管路相連，各級級間冷卻器的冷卻劑出口經(jīng)冷卻劑管路與相應(yīng)溫度等級的儲罐相連。

優(yōu)選的，在每一級級間冷卻器的熱側(cè)，壓縮空氣的溫度下降到進入第一級壓縮機前的溫度；在每一級級間冷卻器的冷側(cè)，冷卻劑的溫度提高到接近壓縮空氣在該級級間冷卻器的進口溫度。

本實用新型的間冷熱量回收及儲存的空氣壓縮機組在工作時，壓縮空氣依次流經(jīng)各級壓縮機和級間冷卻器。在每一級壓縮機內(nèi)，壓縮空氣的壓力提高，溫度提高；在該級的級間冷卻器的熱側(cè)，壓縮空氣的壓力因流動阻力略有下降，溫度下降到進入第一級壓縮機前的溫度。冷卻劑在泵的驅(qū)動下分別進入各級級間冷卻器的冷側(cè)，與壓縮空氣進行熱量交換，自身溫度提高到接近壓縮空氣在級間冷卻器的進口溫度。各級級間冷卻器是實現(xiàn)級間冷熱量高質(zhì)量回收的關(guān)鍵設(shè)備，它通過合理地選擇換熱器的形式和足夠的換熱面積，來實現(xiàn)冷熱流體很小的平均換熱溫差，從而保證了熱量高質(zhì)量地存儲于冷卻劑中。各股冷卻劑在流經(jīng)各級級間冷卻器之后，按照自身溫度的不同分別存儲于不同溫度等級的儲罐中。不同溫度等級的儲罐是實現(xiàn)間冷熱量高質(zhì)量儲存的關(guān)鍵設(shè)備，通過設(shè)置不同溫度等級的儲罐，避免了因摻混而造成的能量質(zhì)量的降低。

優(yōu)選的，所述空氣壓縮機（1-6）有6級，由前臺壓縮機組和后臺壓縮機組組成，其中前臺壓縮機組包括前4級壓縮機，后臺壓縮機組包括第5至6級壓縮機，這6級壓縮機的壓比依次為3、3、2.8、2.8、2.4、1.8；相應(yīng)地，所述級間冷卻器（7-12）也有6級，其中第1至4級級間冷卻器（7-10）采用鋁制板翅式換熱器，從這4級級間冷卻器的冷側(cè)排出的冷卻劑儲存在高溫儲罐（16）中，第5級級間冷卻器（11）采用耐高壓的管殼式換熱器，從該級級間冷卻器的冷側(cè)排出的冷卻劑儲存在中溫儲罐（17）中，第6級級間冷卻器（12）采用耐高壓的管殼式換熱器，從該級級間冷卻器的冷側(cè)排出的冷卻劑儲存在低溫儲罐（18）中。

優(yōu)選的，第1至4級級間冷卻器（7-10）分別由一臺換熱器組成，第5級級間冷卻器（11）由4臺換熱器串聯(lián)組成，第6級級間冷卻器（12）由3臺換熱器串聯(lián)組成。

優(yōu)選的，所述泵設(shè)置于冷卻劑管路的進口端，并通過供給母管以并聯(lián)的形式將冷卻劑分配流入各級間冷卻器（7-12），所述泵的數(shù)量為兩臺，且兩臺水泵并聯(lián)，一臺工作，一臺備用。

優(yōu)選的，各級間冷卻器（7-12）使用膨脹珍珠巖制品包裹，厚度5厘米；管道使用聚氨酯類保溫材料進行包裹，厚度5厘米；儲罐（16-18）使用真空絕熱板作為保溫材料，厚度8cm。

優(yōu)選的，所述儲罐（16-18）使用不銹鋼材料制成，壁厚5毫米，設(shè)計工作壓力4.5bar，包括進液管、出液管、排污管、安全閥和觀液管。

優(yōu)選的，所述儲罐（16-18）前設(shè)置換向閥，用于在啟動和停機過程中，冷卻劑在儲罐流入管道與排空管道之間的切換。

優(yōu)選的，所述儲罐（16-18）內(nèi)設(shè)溫度傳感器和壓力傳感器，儲罐頂端設(shè)有安全閥門，當(dāng)儲罐內(nèi)壓力高于安全閥設(shè)定壓力時，安全閥自動打開。