[发明专利]一种具有自预冷功能的压缩空气方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种压缩空气的方法和系统，尤其涉及一种不需要提供额外能量的条件下，可以降低其各级压缩机的进气温度和耗功的压缩空气的方法和系统。

背景技术

空气压缩机的作用是通过将空气压缩而使其带有一定压力的设备，广泛应用于工农业、交通运输、国防、日常生活等各个领域。空气压缩机的结构形式很多，其中很重要的一种是活塞式压缩机组。目前，活塞式压缩机组通常由若干级压缩机和级间的冷却器组成。各级压缩机的作用是将吸入气缸的空气进行压缩，级间冷却器的作用是通过冷却介质使空气温度降低，为进入下一级压缩机进行压缩做准备。这种方法被称之为“多级压缩、级间冷却”。

环境温度对空气压缩机组的正常运行具有很大的影响。在夏天，吸入空气压缩机组的空气温度常常在30-40℃，而在冬天，吸入空气压缩机组的温度只有0℃左右。进气温度过高将会对空气压缩机组产生不利的影响。首先，在较高温度下，空气的密度变小，比体积变大，导致气缸吸入的实际空气量变小，设备的产气量下降，从而不能满足后续设备的需要。其次，夏天不但温度较高，而且湿度较大。空气在较高温度下，其含湿量明显上升。在压缩过程中，很容易使气体饱和，导致水分从空气中析出。空气中含水对设备是十分不利的，容易影响设备的正常运行，并导致设备损坏。再次，吸入的空气温度过高，将导致压缩后排出气体温度过高。但是，活塞式压缩机的气缸是不能承受过高的温度的，过高的温度将会导致润滑油变质。所以，为了保护设备，不得不降低每级的压比，从而导致排出气体的压力不足。更为重要的是，吸入空气温度较高会导致消耗更多的功，使得系统的效率明显下降。实验结果显示，同一台空气压缩机组在夏天的效率比冬天的效率往往低10％以上。

目前普遍采用的空气压缩机组的另一个明显问题是级间热量的浪费。压缩空气在进行级间换热之前一般具有100℃以上的温度，这些热量含有较多的热量火用。但是目前采用的级间冷却技术，通常使用水作为冷却工质。为了使压缩空气获得较好的冷却效果，冷却水量通常很大，从而导致换热温差很大，这就造成了这部分热量火用的损失，造成大量的能量浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种在不需要提供额外能量的条件下，可以对空气压缩机组级前空气预先进行冷却的压缩空气的方法和系统。与传统的空气压缩机组相比，本发明不但可以有效回收、利用级间热量，而且可以对各级级前的空气进行冷却，从而有效解决吸入空气温度过高带来的种种问题。更为重要的是，新的空气压缩机组不仅不需要提供额外的能量，而且由于吸入空气温度降低，可以有效降低空气压缩机组的耗功。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

根据本发明的一方面,本发明提供了一种具有自预冷功能的压缩空气方法,所述压缩空气方法在不需要提供额外能量的条件下，可以降低多级空气压缩机组各级压缩机的进气温度，该方法包括以下步骤：

SS1,在所述多级空气压缩机组的各级压缩机的排气管道上设置冷却器,空气进入所述多级空气压缩机组的第一级空气压缩机后，通过多级压缩、级间冷却的方式，逐步达到目标压力，各所述冷却器的气路部分通入各级空气压缩机排出的压缩气体，冷却器的液路部分通入冷却介质,使用冷却介质回收压缩气体中的压缩热量及火用量；

SS2，加热后的冷却介质经各所述冷却器排出后汇流进入吸收式制冷设备的热源换热器，为所述吸收式制冷设备提供热量；

SS3，将所述热源换热器回收的热量作为所述吸收式制冷设备的热源，使用吸收式制冷的方法产生冷量，并且利用这部分冷量对进入各级空气压缩机级前的待压缩空气进行预冷，各级空气压缩机级前的待压缩空气经所述吸收式制冷设备的预冷器预冷后进入下一级空气压缩机。

进一步的，所述空气压缩机为活塞式、离心式、轴流式、螺杆式或转子式压缩机中的一种或几种的组合；所述冷却器为管壳式、板翅式、板式、螺旋管式、套管式、板壳式、板圈式、管翅式、热管式冷却器中的一种或几种的组合。

进一步的，压缩空气经过各所述冷却器级间冷却后应达到或者略高于环境温度。

进一步的，压缩空气经过所述预冷器预冷后，温度低于环境温度。

进一步的，为了达到更好的效果，各级空气压缩机级前可以对压缩空气进行除水处理，各级空气压缩机级后可以对压缩空气进行油气分离处理。

进一步的，所述冷却介质可以是为水、导热油、熔融盐或离子液体，或也可以所述冷却介质为空气、二氧化碳、氮气、氧气、氩气中的一种或几种的组合。

进一步的，所述冷却介质对压缩空气进行级间冷却后，自身温度提高等于或者接近压缩空气级间冷却之前的温度。