[发明专利]一种级间冷热量高质量回收及储存的空气压缩机组

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气压缩机组，尤其涉及一种可以将级间冷却热量高质量回收并按其能量品位的高低分别储存的空气压缩机组。

背景技术

目前，生产高压空气的空气压缩机组均采用多级压缩、级间冷却的技术方案。传统的级间冷却的方法是：以水为冷却剂，通过级间冷却器对压缩空气进行冷却，冷却后的压缩空气进入下一级空气压缩机，吸收热量的冷却水通过散热器向大气释放热量，自身温度降低后循环使用。这种作法造成了级间热量在“量”和“质”上的完全浪费。

发明内容

为了克服现有的空气压缩机组的级间冷却热量不能高质量地回收和储存的缺点，本发明提供了一种新型的空气压缩机组。该空气压缩机组在有效冷却级间压缩空气的基础上，能够高质量地回收压缩空气在级间冷却器释放的热量，并且可以将这部分热量按照能量品位的高低分别存储于不同温度等级的储罐内，实现了级间冷却热量在“量”和“质”上最大限度的回收和存储。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种级间冷热量高质量回收及储存的空气压缩机组，包括空气压缩系统和级间热量高质量回收储存系统，其特征在于，所述空气压缩系统包括利用管路串联的若干级空气压缩机（1-6），所述级间热量高质量回收储存系统包括用管路连接的泵（13、14）、级间冷却器（7-12）和不同温度等级的储罐（16-18），所述级间冷却器设置于相邻两级压缩机之间，所述空气压缩系统和级间热量高质量回收储存系统通过各级级间冷却器耦合在一起，所述级间冷却器的热侧同压缩空气管路相连，冷侧同冷却剂管路相连，各级级间冷却器的冷却剂出口经冷却剂管路与相应温度等级的储罐相连。

优选的，在每一级级间冷却器的热侧，压缩空气的温度下降到进入第一级压缩机前的温度；在每一级级间冷却器的冷侧，冷却剂的温度提高到接近压缩空气在该级级间冷却器的进口温度。

本发明的间冷热量高质量回收及储存的空气压缩机组在工作时，压缩空气依次流经各级压缩机和级间冷却器。在每一级压缩机内，压缩空气的压力提高，温度提高；在该级的级间冷却器的热侧，压缩空气的压力因流动阻力略有下降，温度下降到进入第一级压缩机前的温度。冷却剂在泵的驱动下分别进入各级级间冷却器的冷侧，与压缩空气进行热量交换，自身温度提高到接近压缩空气在级间冷却器的进口温度。各级级间冷却器是实现级间冷热量高质量回收的关键设备，它通过合理地选择换热器的形式和足够的换热面积，来实现冷热流体很小的平均换热温差，从而保证了热量高质量地存储于冷却剂中。各股冷却剂在流经各级级间冷却器之后，按照自身温度的不同分别存储于不同温度等级的储罐中。不同温度等级的储罐是实现间冷热量高质量储存的关键设备，通过设置不同温度等级的储罐，避免了因掺混而造成的能量质量的降低。

优选的，所述空气压缩机（1-6）有6级，由前台压缩机组和后台压缩机组组成，其中前台压缩机组包括前4级压缩机，后台压缩机组包括第5至6级压缩机，这6级压缩机的压比依次为3、3、2.8、2.8、2.4、1.8；相应地，所述级间冷却器（7-12）也有6级，其中第1至4级级间冷却器（7-10）采用铝制板翅式换热器，从这4级级间冷却器的冷侧排出的冷却剂储存在高温储罐（16）中，第5级级间冷却器（11）采用耐高压的管壳式换热器，从该级级间冷却器的冷侧排出的冷却剂储存在中温储罐（17）中，第6级级间冷却器（12）采用耐高压的管壳式换热器，从该级级间冷却器的冷侧排出的冷却剂储存在低温储罐（18）中。

优选的，第1至4级级间冷却器（7-10）分别由一台换热器组成，第5级级间冷却器（11）由4台换热器串联组成，第6级级间冷却器（12）由3台换热器串联组成。

优选的，所述泵设置于冷却剂管路的进口端，并通过供给母管以并联的形式将冷却剂分配流入各级间冷却器（7-12），所述泵的数量为两台，且两台水泵并联，一台工作，一台备用。

优选的，各级间冷却器（7-12）使用膨胀珍珠岩制品包裹，厚度5厘米；管道使用聚氨酯类保温材料进行包裹，厚度5厘米；储罐（16-18）使用真空绝热板作为保温材料，厚度8cm。

优选的，所述储罐（16-18）使用不锈钢材料制成，壁厚5毫米，设计工作压力4.5bar，包括进液管、出液管、排污管、安全阀和观液管。

优选的，所述储罐（16-18）前设置换向阀，用于在启动和停机过程中，冷却剂在储罐流入管道与排空管道之间的切换。

优选的，所述储罐（16-18）内设温度传感器和压力传感器，储罐顶端设有安全阀门，当储罐内压力高于安全阀设定压力时，安全阀自动打开。