[發(fā)明專利]一種空壓機余熱多級利用系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911047177.6
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110887270B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設計）人: 徐偉;倪健勇;馬光宇;王聲;張?zhí)熨x;陳鵬;劉芳;高軍;王飛;王永
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B15/06;F04B39/00;C01B13/02
• 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

1.一種空壓機余熱多級利用系統(tǒng)，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、補水泵、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；一級換熱器與熱泵機組連接，一級換熱器水側出口與熱泵機組入口連接，同時以并聯(lián)方式分別與水浴式氣化器入口和供熱用戶入口連接；熱泵機組出口與交匯的二級換熱器、三級換熱器水側出口連接，以并聯(lián)方式分別與制冷用戶入口和水浴式氣化器入口連接；制冷用戶的出口與水浴式氣化器入口連接；水浴式氣化器出口連接供熱用戶的入口，同時以并聯(lián)方式與供熱用戶出口連接；供熱用戶出口以并聯(lián)方式分別連接熱泵機組驅動熱源入口與冷卻塔入口；熱泵機組驅動熱源出口與冷卻塔出口及補水泵出口交匯連接，然后與流量計入口連接，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補水泵。

2.一種根據(jù)權利要求1所述的空壓機余熱多級利用系統(tǒng)的余熱回收方法，其特征在于，包括：

夏季制冷模式

在夏季制冷運行模式下，常溫常壓空氣經(jīng)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(jīng)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(jīng)過換熱后溫度為65℃～75℃，通過開關閥進入熱泵機組；進入二級換熱器和三級換熱器的冷卻水經(jīng)換熱升溫至80℃～90℃；通過開關閥進入制冷用戶作為熱源驅動制冷機組，產(chǎn)生冷量供制冷用戶所需；制冷用戶由溴化鋰機組制冷，驅動制冷機組制冷后，熱水溫度降至70℃～75℃流出制冷用戶，進入水浴式氣化器將制氧工序的低溫氣源進行加熱，換熱后溫度降至45℃～55℃流出，并進入熱泵機組作為熱泵機組的驅動熱源，將一級換熱器出來的65℃～75℃水加熱至80℃～90℃，并與二級換熱器、三級換熱器出來的80℃～90℃水混合進入制冷用戶用于驅動制冷機組，45℃～55℃的低溫熱水驅動熱泵機組之后溫度降至30℃～35℃，通過熱泵機組驅動熱源出口流出重新作為空壓機冷卻水進行循環(huán)使用；

熱水驅動制冷機組制冷后，進入水浴式氣化器將低溫氣源加熱，換熱后溫度降至45℃～55℃流出，控制一部分回水進入熱泵機組作為驅動熱源，繼續(xù)將一級換熱器出來的65℃～75℃水加熱至80℃～90℃，供給制冷用戶使用；這部分回水驅動熱泵機組之后溫度降至30℃～35℃流出與其余流經(jīng)冷卻塔降溫至30℃～35℃的回水匯聚，重新作為空壓機冷卻水進行循環(huán)使用，并通過流量計檢測回水量，當回水量低于循環(huán)總量2％～5％時，反饋給補水泵進行補水。

3.一種根據(jù)權利要求1所述的空壓機余熱多級利用系統(tǒng)的余熱回收方法，其特征在于，包括：

冬季供暖模式

在冬季供暖運行模式下，常溫常壓空氣經(jīng)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(jīng)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(jīng)過換熱后溫度為65℃～75℃；進入二級換熱器和三級換熱器的冷卻水經(jīng)換熱后升溫至80℃～90℃，進入水浴式氣化器將制氧工序的低溫氣源進行加熱，換熱后溫度降至60℃～70℃流出，并與一級換熱器換熱后溫度為65℃～75℃出水混合，混合的供熱水進入供熱用戶，供暖后水溫降至40℃～50℃；其中一部分回水進入熱泵機組作為驅動熱源，將一級換熱器出來的65℃～75℃水加熱至80℃～90℃，供給水浴式氣化器使用，供暖后剩余部分低溫水進入冷卻塔降溫至30℃～35℃重新作為空壓機冷卻水進行循環(huán)使用；系統(tǒng)通過流量計檢測回水量，當回水量低于循環(huán)總量2％～5％時，反饋給補水泵進行補水。

4.一種根據(jù)權利要求1所述的空壓機余熱多級利用系統(tǒng)的余熱回收方法，其特征在于，包括：

春秋季非制冷非供暖模式

在春秋季非制冷非供暖運行模式下，常溫常壓空氣經(jīng)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(jīng)過三級壓縮及冷卻的空氣進入制氧機；

進入一級換熱器冷卻水經(jīng)過換熱后，溫度為65℃～75℃；進入二級換熱器和三級換熱器的冷卻水經(jīng)換熱升溫至80℃～90℃左右，二級換熱器、三級換熱器的80℃～90℃出水與一級換熱器的65℃～75℃出水混合，混合后溫度為75℃～85℃的供熱水進入水浴式氣化器將低溫氣源加熱，換熱后溫度降至45℃～60℃；然后進入冷卻塔降溫至30℃～35℃流出重新作為空壓機冷卻水進行循環(huán)使用；流量計檢測回水量，當回水量低于總量2％～5％時，反饋給補水泵進行補水。