[发明专利]节能型空气预处理方法及其装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及发酵工业的压缩空气预处理工艺，具体为一种节能型空气预处 理方法及其装置。

(二)背景技术

好氧性发酵工业需要持续的无菌干燥压缩空气供应。空气经压缩机压缩后 会变成高温、高湿的空气，不能直接供发酵罐使用，必须经过空气预处理装置 降温、去除水份、变成干燥空气后，才可送入下一道的过滤系统。

传统的压缩空气预处理工艺流程，如图1所示：

从压缩机出来的120℃～170℃的压缩空气→进入一级列管式冷却器1冷却 至50℃～70℃→进入一级旋风分水器2分水→进入二级列管式冷却器3冷却至 25℃～30℃→进入二级旋风分水器4分水→进入列管式加热器5加热至60℃～ 75℃→最后进入过滤系统过滤成无菌空气→进入种子罐、发酵罐使用。

由于列管式冷却器与空气的换热效率较低，所以空气必须采用二级冷却后 才能达到工艺所要求(水分凝结出来)的温度；同时由于旋风分水器分离冷凝 水效果差、也必须采用二级旋风分水器来分水。整个预处理系统存在着风阻大、 压力降大(空压机载荷大)、送风效率低、冷却效果差、分水效果差、冷却水耗 量大、蒸汽耗量高等弊病。

另外，上述工艺流程中，从压缩机出来的120℃～170℃的高温空气的余热 一直都在白白的浪费掉。如果能把这一热量利用，将会起到十分显著的节能效 果。

近年来，也有在传统的空气预处理系统上尝试采用将空压机出口处的部分 高温空气通入列管式加热器对冷却后的低温空气进行加热，以达到节省蒸汽的 目的，但实际试验效果很不理想，有种得不偿失的结果。分析原因如下：

(1)由于列管式加热器对空气的换热效率低，因此热量吸收率也低，所以 空气升温效率差；

(2)由于空气的热焓很小，同时热空气在列管内流速很高，因此用热空气 直接对冷却后的空气加热时，热功率很低(必须用50％以上的总热空气量作为 热源才能满足加热器所需要的热能)，所以，加热器的换热面积将与空冷器的换 热面积差不多，因此设备投资要增加好多；

(3)由于热空气先有一大部份进入加热器加热，然后再回到前面的空冷器 进行冷却，因此风阻增大许多、造成送风效率降低。

(三)发明内容

针对上述问题，本发明提供一种节能型空气预处理方法及其装置，采用该 方法及其装置，可以充分利用从空压机出来的高温空气的余热，节能环保。

本发明方法的技术方案是：

节能型空气预处理方法，该方法将从空气压缩机出来的高温高湿压缩空气 通入串连在一起的空气冷却器及空气加热器，使其变成低温干燥压缩空气，所 述空气冷却器采用翅片式空气冷却除水器装置，所述空气加热器采用翅片式空 气加热器，所述方法的步骤如下：

a.高温高湿压缩空气进入所述翅片式空气冷却除水器装置后，与其第一组 管箱中的冷却水进行换热，在冷却空气的同时，使所述第一组管箱的冷却水出 口水温升高，然后将该热水分成两部分：一部分进入制冷机组作为热源来生产 冷冻水；另一部分进入所述翅片式空气加热器作为热源来加热空气；

b.经所述制冷机组换热后的热水返回所述翅片式空气冷却除水器装置的第 一组管箱；

c.经所述翅片式空气加热器换热后的热水也返回所述翅片式空气冷却除水 器装置的第一组管箱；

d.所述制冷机组产生的冷冻水进入所述翅片式空气冷却除水器装置的最后 一组管箱，作为冷却水来冷却空气；

e.经所述翅片式空气冷却除水器装置的最后一组管箱换热后的冷冻水，返 回所述制冷机组重新制冷，如此形成循环工作。

本发明方法的进一步技术方案是：

所述制冷机组采用溴化锂制冷机组；所述高温高湿压缩空气的温度为120 ℃～170℃，所述翅片式空气冷却除水器装置的第一组管箱的冷却水出口水温为 90℃～95℃，所述制冷机组产生的冷冻水的温度为10℃～12℃；所述步骤b中 经所述制冷机组换热后的热水，以及所述步骤c中经所述翅片式空气加热器换 热后的热水，先进入储水罐混合后再返回所述翅片式空气冷却除水器装置的第 一组管箱。

本发明装置的技术方案是：