[發明專利]一種空壓機余熱高效回收系統及方法

有效

• 申請號: 201911045658.3
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110953916B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 徐偉;倪健勇;馬光宇;王聲;張天賦;劉冬杰;陳鵬;劉芳;王飛;王永
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: F28D21/00
• 分類號: F28D21/00
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

1.一種空壓機余熱高效回收系統，其特征在于，包括空壓機一級壓縮、空壓機二級壓縮、空壓機三級壓縮、一級換熱器、二級換熱器、三級換熱器、制氧機、制冷用戶、供熱用戶、熱泵機組、冷卻塔、給水池、水浴式氣化器和流量計；

空壓機一級壓縮出口與一級換熱器氣側入口連接，一級換熱器氣側出口與空壓機二級壓縮入口連接，空壓機二級壓縮出口與二級換熱器氣側入口連接，二級換熱器氣側出口與空壓機三級壓縮入口連接，空壓機三級壓縮出口與三級換熱器氣側入口連接，三級換熱器氣側出口與制氧機入口連接；一級換熱器水側出口與熱泵機組驅動熱源入口連接，一級換熱器水側并聯出口與二級換熱器水側出口、三級換熱器水側出口交匯連接，然后與制冷用戶和供熱用戶的入口連接；制冷用戶和供熱用戶的出口均與熱泵機組入口、水浴式氣化器入口、冷卻塔入口連接；水浴式氣化器出口連接冷卻塔入口；熱泵機組出口與一級換熱器水側并聯出口連接，熱泵機組驅動熱源出口與冷卻塔入口連接，給水池與冷卻塔出口連接，并與流量計入口連接，流量計出口分別與一級換熱器、二級換熱器、三級換熱器的水側入口連接，流量計的反饋信號傳送給給水池。

2.根據權利要求1所述的系統的余熱回收方法，其特征在于：

制冷用戶模式

在制冷用戶運行模式下，常溫常壓空氣經過空壓機一級壓縮后溫度達75℃～95℃，進入一級換熱器與30℃～35℃冷卻水進行換熱，換熱后壓縮空氣溫度為35℃～40℃并進入空壓機二級壓縮、空壓機三級壓縮，二級壓縮空氣和三級壓縮空氣溫度可達100℃～120℃，在壓縮后進入二級換熱器、三級換熱器換熱，最后經過三級壓縮及冷卻的空氣進入制氧機；

進入一級換熱器的冷卻水經過換熱后，溫度為55℃～65℃，這部分低溫熱水通過開關閥進入熱泵機組作為驅動熱源，降溫至40℃～50℃后通過開關閥流經冷卻塔降溫至30℃～35℃，重新作為空壓機冷卻水進行循環使用；而進入二級換熱器和三級換熱器的冷卻水經換熱升溫至80℃～90℃；溫度為80℃～90℃的熱水進入制冷用戶作為熱源驅動制冷機組，產生冷量供制冷用戶所需；驅動制冷機組制冷后，熱水溫度降至70℃～75℃通過開關閥流出制冷用戶；70℃～75℃回水中一部分進入熱泵機組，以溫度為55℃～60℃低溫熱水作為驅動熱源，將70℃～75℃回水加熱至80℃～90℃，與二級換熱器、三級換熱器出來的高溫水混合進入制冷用戶循環使用；其余的70℃～75℃回水進入水浴式氣化器將制氧工序的低溫氣源進行加熱，換熱后40℃～50℃回水流經冷卻塔降溫至30℃～35℃，重新作為空壓機冷卻水進行循環使用，同時按減少的回水量，由給水池進行等量補充；供給制冷用戶的80℃～90℃這部分熱水驅動制冷機組制冷后降溫流出，一部分進入熱泵機組，其余70℃～75℃回水進入水浴式氣化器將低溫氣源加熱，換熱后40℃～50℃回水流經冷卻塔降溫至30℃～35℃，重新作為空壓機冷卻水進行循環使用；當循環過程中回水量達到平衡時，給水池不再進行補水，系統按照以上方式循環運行，流量計檢測回水量，當回水量低于空壓機換熱水總量2%～5%時，反饋給給水池進行補水。

3. 根據權利要求1所述的系統的余熱回收方法，其特征在于：

供熱用戶模式

在供熱用戶運行模式下，常溫常壓空氣經過空壓機一級壓縮后溫度達75℃～95℃，進入一級換熱器與30℃～35℃冷卻水進行換熱，換熱后壓縮空氣溫度為35℃～40℃并進入空壓機二級壓縮、空壓機三級壓縮，二級壓縮空氣和三級壓縮空氣溫度達100℃～120℃，在壓縮后進入二級換熱器、三級換熱器換熱，最后經過三級壓縮及冷卻的空氣進入制氧機；

進入一級換熱器的冷卻水經過換熱后，溫度為45℃～55℃；進入二級換熱器和三級換熱器的冷卻水經換熱升溫至75℃～85℃；溫度為75℃～85℃的熱水與溫度為45℃～55℃的低溫水混合成溫度為60℃～70℃供熱水，熱水進入供熱用戶提供熱量；供熱后水溫降至40℃～50℃流出供熱用戶；然后流經冷卻塔降溫至30℃～35℃，重新作為空壓機冷卻水進行循環使用；水浴式氣化器通過自身蒸汽熱源進行加熱，流量計檢測回水量，當回水量低于設計總量2%～5%時，反饋給給水池進行補水。