[发明专利]一种基于气体吸附脱附效应的高效空气压缩装置及其方法

说明书

本发明公开了一种基于气体吸附脱附效应的高效空气压缩装置，包括吸附脱附装置，气囊，气体转化装置，压缩装置和储气装置；吸附脱附装置内填充有温敏吸附脱附材料，温敏吸附脱附材料上可逆性地吸附有气体工质；气囊与吸附脱附装置连通，用于储存气体工质；并且气囊安装于气体转化装置内部；气体转化装置通过气囊体积变化进行空气压缩；压缩装置用于进行空气压缩，空气压缩产生的热能供给于吸附脱附装置；储气装置分别连通气体转化装置和压缩装置，用于储存压缩空气。本发明可实现对低品位压缩热的回收利用，提高空气压缩机能耗的利用率。

技术领域

本发明属于工业压缩空气系统领域，具体涉及一种基于气体吸附脱附效应的高效空气压缩装置及其方法。

背景技术

压缩空气作为工业三大动力传输介质之一在现代工业生产中应用广泛。相比较电力和液压传输介质，压缩空气利用效率低。同时，产生压缩空气的能耗大，总能耗约占全国发电量的9％，在全球气候变暖的环境下，提高压缩机能耗的利用率是实现节能减排的有效途径之一，具有重要的意义。

目前，空气压缩机压缩过程大约只有50％左右的电能转换成压缩空气有效能使用，约50％的能量以热能的形式散失，能耗巨大且效率偏低。因此，热回收是提高空气压缩机能耗利用率的一种有效途径。然而，传统空压机的排气温度约80～150℃，属于低品质热源(一般230℃)，并且产生压缩热规模小，使得压缩热的回收、存储、再利用较难实现。因此，如何对压缩热进行有效利用，提高空气压缩装置能耗利用率是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于气体吸附脱附效应的高效空气压缩装置及其方法，在传统空气压缩装置的基础上，增加吸附脱附装置、气体转换装置和气囊，利用吸附脱附装置在不同温度模式下温敏吸附脱附材料对气体工质的吸附脱附，实现气体转换装置中压缩空气的产生，进而实现压缩热的有效回收利用，提高空气压缩能源的利用率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于气体吸附脱附效应的高效空气压缩装置，

包括吸附脱附装置，气囊，气体转化装置，压缩装置和储气装置；

吸附脱附装置内填充有温敏吸附脱附材料，温敏吸附脱附材料上可逆性地吸附有气体工质；

气囊与吸附脱附装置连通，用于储存气体工质；并且气囊安装于气体转化装置内部；

气体转化装置通过气囊体积变化进行空气压缩；

压缩装置用于进行空气压缩，空气压缩产生的热能供给于吸附脱附装置；

储气装置分别连通气体转化装置和压缩装置，用于储存压缩空气。

温敏吸附脱附材料目前主要应用于制备单质的高压吸附气体，利用温敏吸附脱附材料在高温下脱附气体工质、低温下吸附气体工质的特性，以压缩热作为热源，通过温度变化过程中气体工质吸附脱附变化引起的气囊体积变化，使得气体转化装置中压力变化，从而在气体转化装置中完成空气压缩，有效实现压缩装置的余热回收，进而提高能量利用率。

优选地，温敏吸附脱附材料指在不同温度下可实现对气体工质可逆性吸附脱附的材料。

优选地，温敏吸附脱附材料可选用储气合金，如MmNi_4.7Al_0.3、MmNi_4.7Fe_0.3、La_0.85Ce_0.15Ni₅等。

优选地，气体工质可选用二氧化碳、氮气、氢气等气体。

常用的压缩装置排气温度在80-150℃之间，可满足温敏吸附脱附材料进行脱附气体工质的温度。

优选地，气囊选用抗张强度高、弹性好、气密性佳的材料制成。