CN103573635A - 油气热能双回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空压机热能回收装置领域，目的是提供一种油气热能双回收系统及热能回收方法。一种油气热能双回收系统，包括喷油螺杆空压机机头、空压机冷却器、油气分离器、第一三通温控阀、第二三通温控阀、油换热器、气换热器、循环水箱和循环水组件。该油气热能双回收系统既回收喷油螺杆空压机润滑油中的废热，又回收喷油螺杆空压机中高温压缩空气中的废热，废热回收效果较好。热能回收方法操作方便，自动化程度高。

Description

油气热能双回收系统

技术领域

本发明涉及空压机热能回收装置领域，尤其是一种油气热能双回收系统及热能回收方法。

背景技术

因空气具有良好的可压缩性和弹性，输送系统简单安全，所以被广泛应用于工矿企业，主要用作风动设备的动力源或物料输送。特别是在煤矿井下含有易燃易爆型粉尘和瓦斯的环境中，压缩空气更是具有电力能源不可比拟的安全性和可靠性。但是由于空气压缩设备的压缩效率较低，空气压缩后形成的压力势能只占压缩机输入能量的20%左右，压缩机输入能量的大约80%均以热能的形式排放到环境空气中。将空气一级压缩至0.8MPa 时，空气温度理论温度可达到263℃，可见空压机运行过程中产生了大量的热能，具有极大地回收利用价值。所以将空压机产生的热能有效地回收利用，将对节能降耗，减少碳排放具有积极的现实意义。目前喷油螺杆空压机的热能回收机组局限于只回收喷油螺杆空压机润滑油中所含有的大量废热，通过热交换的方式回收一部分热量。传统的喷油螺杆空压机的热能回收机组存在只通过热交换的方式回收喷油螺杆空压机润滑油中所含有的大部分废热，没有回收喷油螺杆空压机中高温压缩空气中的废热，废热回收效果较差的不足，因此，设计一种既回收喷油螺杆空压机润滑油中的废热，又回收喷油螺杆空压机中高温压缩空气中的废热，废热回收效果较好的油气热能双回收系统及热能回收方法，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服目前的喷油螺杆空压机的热能回收机组存在只通过热交换的方式回收喷油螺杆空压机润滑油中所含有的大部分废热，没有回收喷油螺杆空压机中高温压缩空气中的废热，废热回收效果较差的不足，提供一种既回收喷油螺杆空压机润滑油中的废热，又回收喷油螺杆空压机中高温压缩空气中的废热，废热回收效果较好的油气热能双回收系统及热能回收方法。

本发明的具体技术方案是：

一种油气热能双回收系统，包括喷油螺杆空压机机头、空压机冷却器、进口与喷油螺杆空压机机头连接的油气分离器、进口与油气分离器的出油口连接的第一三通温控阀、第二三通温控阀、油换热器、气换热器、循环水箱和循环水组件；油换热器的一个油路口与第一三通温控阀的一个出口连接；油换热器的另一个油路口与第二三通温控阀的进口连接；第二三通温控阀的一个出口与空压机冷却器的一个油路口连接；第二三通温控阀的另一个出口分别与空压机冷却器的另一个油路口、第一三通温控阀的另一个出口和喷油螺杆空压机机头连接；油气分离器的出气口与气换热器的一个气路口连接；气换热器的另一个气路口与空压机冷却器的一个气路口连接；循环水箱通过循环水组件分别与油换热器的两个水路口和气换热器的两个水路口连接。该油气热能双回收系统既回收喷油螺杆空压机润滑油中的废热，又回收喷油螺杆空压机中高温压缩空气中的废热，废热回收效果较好。

作为优选，所述的循环水箱包括设有进水口和出水口及水温温度计的箱体、位于循环水箱顶部且装有电磁通断阀和补水温度计的补水口、位于循环水箱底部且装有排污截止阀的排污口、进口与出水口连接的供热水泵、进口与供热水泵的出口连接的供热单向阀和与供热单向阀的出口连接的供热截止阀；箱体的底部设有压力传感器。循环水箱能方便地供热水、补冷水和调节温度。

作为优选，所述的循环水组件包括依次连接的水过滤器、循环水泵和循环水单向阀；箱体的出口与水过滤器的进口连接；循环水单向阀的出口分别与油换热器的一个水路口和气换热器的一个水路口连接；箱体的进口分别与油换热器的另一个水路口和气换热器的另一个水路口连接。循环水组件简单实用。

作为优选，所述的油气热能双回收系统还包括控制器，所述的水温温度计、电磁通断阀、补水温度计、供热水泵、压力传感器、循环水泵分别与控制器电连接。控制器方便实现自动化操作。

作为优选，所述的油换热器的一个油路口与第一三通温控阀的一个出口之间、第二三通温控阀的一个出口与空压机冷却器的一个油路口之间、第二三通温控阀的另一个出口与第一三通温控阀的另一个出口之间、油气分离器的出气口与气换热器的一个气路口之间、气换热器的另一个气路口与空压机冷却器的一个气路口之间、循环水单向阀的出口与油换热器的一个水路口之间、循环水箱的进口与油换热器的另一个水路口之间、循环水单向阀的出口与气换热器的一个水路口之间、循环水箱的进口与气换热器的另一个水路口之间各设有用于通断的截止阀。用于通断的截止阀方便维修。

作为优选，所述的油气分离器的出气口与气换热器的另一个气路口之间和空压机冷却器的一个油路口与第一三通温控阀的一个出口之间各设有一个用于维修的截止阀。用于维修的截止阀方便维修。

作为优选，所述的油换热器为不锈钢板式换热器；油换热器设有装有用于排油的截止阀的排油口。

作为优选，所述的气换热器为壳管式换热器；气换热器设有装有用于排气的截止阀的排气口。

所述的油气热能双回收系统的热能回收方法，（1）空气经过滤器被吸入喷油螺杆空压机压缩成高压空气，并与循环的润滑油混合形成高温高压油气混合气体后，从喷油螺杆空压机机头进入油气分离器被分离成高温润滑油气和高温压缩空气；（2）高温润滑油气流经第一三通温控阀，第一三通温控阀根据高温润滑油气的温度自动调节分配进入喷油螺杆空压机机头、不锈钢板式换热器油路的流量，进入不锈钢板式换热器油路的高温润滑油气经过不锈钢板式换热器，与来自循环水组件的冷循环水换热降温后凝结成液态润滑油并进入第二三通温控阀，第二三通温控阀根据液态润滑油的温度自动调节分配进入喷油螺杆空压机机头、进入空压机冷却器油路冷却的流量，使喷油螺杆空压机保持正常运行状态；（3）高温压缩空气从油气分离器的出气口进入壳管式换热器的气路与来自循环水组件的冷循环水换热降温后，流经空压机冷却器气路冷却后排出；（4）在循环水泵作用下，箱体中的冷水或未达设定温度的循环水，经水过滤器、循环水单向阀后，一路进入不锈钢板式换热器的水路与高温润滑油气进行热交换，水升温后进入箱体，另一路进入壳管式换热器的水路与高温压缩空气进行热交换，水升温后进入箱体；（5）经不停循环，待箱体中的水温达到设定温度时，水温温度计向控制器发出信号控制循环水泵停止运转，同时供热水泵开始运转，在供热水泵作用下，箱体中的热水经供热单向阀和供热截止阀抽至终端用户；（6）当箱体中的水位低至设定值的下限时，压力传感器向控制器发出信号控制供热水泵停止运转，并控制电磁通断阀连通向箱体补水，同时循环水泵开始运转，重新开始冷水循环加热，当箱体中的水位达到设定值时，电磁通断阀断开停止补水；（7）连通两个用于维修的截止阀，并关闭相应的通断截止阀可以进行油换热器、气换热器、循环水箱和循环水组件的维护保养；（8）连通用于排油的截止阀可以从排油口排出不锈钢板式换热器的润滑油；（9）连通用于排气的截止阀可以从排气口排出壳管式换热器的压缩空气；（10）连通排污截止阀可以从排污口排出箱体中的污水。油气热能双回收系统的热能回收方法操作方便，自动化程度高。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该油气热能双回收系统既回收喷油螺杆空压机润滑油中的废热，又回收喷油螺杆空压机中高温压缩空气中的废热，废热回收效果较好。循环水箱能方便地供热水、补冷水和调节温度。循环水组件简单实用。用于维修的截止阀和用于通断的截止阀方便维修。用于排油的截止阀方便油换热器维修，用于排气的截止阀方便气换热器维修。油气热能双回收系统的热能回收方法操作方便，自动化程度高。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图中：喷油螺杆空压机机头-1、空压机冷却器-2、油气分离器-3、第一三通温控阀-4、第二三通温控阀-5、油换热器-6、用于排油的截止阀-61、排油口-62、气换热器-7、用于排气的截止阀-71、排气口-72、循环水箱-8、箱体-81、水温温度计-82、电磁通断阀-83、补水温度计-84、排污截止阀-85、供热水泵-86、供热单向阀-87、供热截止阀-88、压力传感器-89、进水口-810、出水口-811、补水口-812、排污口-813、循环水组件-9、水过滤器-91、循环水泵-92、循环水单向阀-93、控制器-10、用于通断的截止阀-11、用于维修的截止阀-12。

具体实施方式

下面结合附图所示对本发明进行进一步描述。

如附图1所示：一种油气热能双回收系统，包括喷油螺杆空压机机头1、空压机冷却器2、进口与喷油螺杆空压机机头1连接的油气分离器3、进口与油气分离器3的出油口连接的第一三通温控阀4、第二三通温控阀5、油换热器6、气换热器7、控制器10、循环水箱8和循环水组件9；油换热器6的一个油路口与第一三通温控阀4的一个出口连接；油换热器6的另一个油路口与第二三通温控阀5的进口连接；第二三通温控阀5的一个出口与空压机冷却器2的一个油路口连接；第二三通温控阀5的另一个出口分别与空压机冷却器2的另一个油路口、第一三通温控阀4的另一个出口和喷油螺杆空压机机头1连接；油气分离器3的出气口与气换热器7的一个气路口连接；气换热器7的另一个气路口与空压机冷却器2的一个气路口连接；循环水箱8通过循环水组件9分别与油换热器6的两个水路口和气换热器7的两个水路口连接。所述的第一三通温控阀4为机械式三通温控阀；第二三通温控阀5为机械式三通温控阀。

所述的循环水箱8包括具有进水口810和出水口811及水温温度计82的箱体81、位于循环水箱8顶部且装有电磁通断阀83和补水温度计84的补水口812、位于循环水箱8底部且装有排污截止阀85的排污口813、进口与出水口811连接的供热水泵86、进口与供热水泵86的出口连接的供热单向阀87和与供热单向阀87的出口连接的供热截止阀88；箱体81的底部具有压力传感器89。

所述的循环水组件9包括依次连接的水过滤器91、循环水泵92和循环水单向阀93；箱体81的出口与水过滤器91的进口连接；循环水单向阀93的出口分别与油换热器6的一个水路口和气换热器7的一个水路口连接；箱体81的进口分别与油换热器6的另一个水路口和气换热器7的另一个水路口连接。

所述的水温温度计82、电磁通断阀83、补水温度计84、供热水泵86、压力传感器89、循环水泵92分别与控制器10电连接。

所述的油换热器6的一个油路口与第一三通温控阀4的一个出口之间、第二三通温控阀5的一个出口与空压机冷却器2的一个油路口之间、第二三通温控阀5的另一个出口与第一三通温控阀4的另一个出口之间、油气分离器3的出气口与气换热器7的一个气路口之间、气换热器7的另一个气路口与空压机冷却器2的一个气路口之间、循环水单向阀93的出口与油换热器6的一个水路口之间、循环水箱8的进口与油换热器6的另一个水路口之间、循环水单向阀93的出口与气换热器7的一个水路口之间、循环水箱8的进口与气换热器7的另一个水路口之间各具有用于通断的截止阀11。

所述的油气分离器3的出气口与气换热器7的另一个气路口之间和空压机冷却器2的一个油路口与第一三通温控阀4的一个出口之间各具有一个用于维修的截止阀12。

所述的油换热器6为不锈钢板式换热器；油换热器6具有装有用于排油的截止阀61的排油口62。

所述的气换热器7为壳管式换热器；气换热器7具有装有用于排气的截止阀71的排气口72。

所述的第二三通温控阀5、不锈钢板式换热器、用于排油的截止阀61、壳管式换热器、用于排气的截止阀71、水过滤器91、循环水泵92、循环水单向阀93、供热水泵86、供热单向阀87供热截止阀88及相应的用于通断的截止阀11组装在一个机箱内。

所述的油气热能双回收系统的热能回收方法，（1）空气经过滤器被吸入喷油螺杆空压机压缩成高压空气，并与循环的润滑油混合形成高温高压油气混合气体后，从喷油螺杆空压机机头1进入油气分离器3被分离成高温润滑油气和高温压缩空气；（2）高温润滑油气流经第一三通温控阀4，第一三通温控阀4根据高温润滑油气的温度自动调节分配进入喷油螺杆空压机机头1、不锈钢板式换热器油路的流量，进入不锈钢板式换热器油路的高温润滑油气经过不锈钢板式换热器，与来自循环水组件9的冷循环水换热降温后凝结成液态润滑油并进入第二三通温控阀5，第二三通温控阀5根据液态润滑油的温度自动调节分配进入喷油螺杆空压机机头1、进入空压机冷却器2油路冷却的流量，使喷油螺杆空压机保持正常运行状态；（3）高温压缩空气从油气分离器3的出气口进入壳管式换热器的气路与来自循环水组件9的冷循环水换热降温后，流经空压机冷却器2气路冷却后排出；（4）在循环水泵92作用下，箱体81中的冷水或未达设定温度的循环水，经水过滤器91、循环水单向阀93后，一路进入不锈钢板式换热器的水路与高温润滑油气进行热交换，水升温后进入箱体81，另一路进入壳管式换热器的水路与高温压缩空气进行热交换，水升温后进入箱体81；（5）经不停循环，待箱体81中的水温达到设定温度时，水温温度计82向控制器10发出信号控制循环水泵92停止运转，同时供热水泵86开始运转，在供热水泵86作用下，箱体81中的热水经供热单向阀87和供热截止阀88抽至终端用户；（6）当箱体81中的水位低至设定值的下限时，压力传感器89向控制器10发出信号控制供热水泵86停止运转，并控制电磁通断阀83连通向箱体81补水，同时循环水泵92开始运转，重新开始冷水循环加热，当箱体81中的水位达到设定值时，电磁通断阀83断开停止补水；（7）连通两个用于维修的截止阀12，并关闭相应的通断截止阀可以进行油换热器6、气换热器7、循环水箱8和循环水组件9的维护保养；（8）连通用于排油的截止阀61可以从排油口62排出不锈钢板式换热器的润滑油；（9）连通用于排气的截止阀71可以从排气口72排出壳管式换热器的压缩空气；（10）连通排污截止阀85可以从排污口813排出箱体81中的污水。

本发明的有益效果是：该油气热能双回收系统既回收喷油螺杆空压机润滑油中的废热，又回收喷油螺杆空压机中高温压缩空气中的废热，废热回收效果较好。循环水箱能方便地供热水、补冷水和调节温度。循环水组件简单实用。用于维修的截止阀和用于通断的截止阀方便维修。用于排油的截止阀方便油换热器维修，用于排气的截止阀方便气换热器维修。油气热能双回收系统的热能回收方法操作方便，自动化程度高。

本发明可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本发明的范围。所有这样的对所述领域的技术人员显而易见的修改，将包括在本权利要求的范围之内。

Claims (9)

1.一种油气热能双回收系统，其特征是：包括喷油螺杆空压机机头、空压机冷却器、进口与喷油螺杆空压机机头连接的油气分离器、进口与油气分离器的出油口连接的第一三通温控阀、第二三通温控阀、油换热器、气换热器、循环水箱和循环水组件；油换热器的一个油路口与第一三通温控阀的一个出口连接；油换热器的另一个油路口与第二三通温控阀的进口连接；第二三通温控阀的一个出口与空压机冷却器的一个油路口连接；第二三通温控阀的另一个出口分别与空压机冷却器的另一个油路口、第一三通温控阀的另一个出口和喷油螺杆空压机机头连接；油气分离器的出气口与气换热器的一个气路口连接；气换热器的另一个气路口与空压机冷却器的一个气路口连接；循环水箱通过循环水组件分别与油换热器的两个水路口和气换热器的两个水路口连接。

2.根据权利要求1所述的油气热能双回收系统，其特征是：所述的循环水箱包括设有进水口和出水口及水温温度计的箱体、位于循环水箱顶部且装有电磁通断阀和补水温度计的补水口、位于循环水箱底部且装有排污截止阀的排污口、进口与出水口连接的供热水泵、进口与供热水泵的出口连接的供热单向阀和与供热单向阀的出口连接的供热截止阀；箱体的底部设有压力传感器。

3.根据权利要求2所述的油气热能双回收系统，其特征是：所述的循环水组件包括依次连接的水过滤器、循环水泵和循环水单向阀；箱体的出口与水过滤器的进口连接；循环水单向阀的出口分别与油换热器的一个水路口和气换热器的一个水路口连接；箱体的进口分别与油换热器的另一个水路口和气换热器的另一个水路口连接。

4.根据权利要求3所述的油气热能双回收系统，其特征是：还包括控制器，所述的水温温度计、电磁通断阀、补水温度计、供热水泵、压力传感器、循环水泵分别与控制器电连接。

5.根据权利要求1所述的油气热能双回收系统，其特征是：所述的油换热器的一个油路口与第一三通温控阀的一个出口之间、第二三通温控阀的一个出口与空压机冷却器的一个油路口之间、第二三通温控阀的另一个出口与第一三通温控阀的另一个出口之间、油气分离器的出气口与气换热器的一个气路口之间、气换热器的另一个气路口与空压机冷却器的一个气路口之间、循环水单向阀的出口与油换热器的一个水路口之间、循环水箱的进口与油换热器的另一个水路口之间、循环水单向阀的出口与气换热器的一个水路口之间、循环水箱的进口与气换热器的另一个水路口之间各设有用于通断的截止阀。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的油气热能双回收系统，其特征是：所述的油气分离器的出气口与气换热器的另一个气路口之间和空压机冷却器的一个油路口与第一三通温控阀的一个出口之间各设有一个用于维修的截止阀。

7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的油气热能双回收系统，其特征是：所述的油换热器为不锈钢板式换热器；油换热器设有装有用于排油的截止阀的排油口。

8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的油气热能双回收系统，其特征是：所述的气换热器为壳管式换热器；气换热器设有装有用于排气的截止阀的排气口。

9.权利要求1所述的油气热能双回收系统的热能回收方法，其特征是：（1）空气经过滤器被吸入喷油螺杆空压机压缩成高压空气，并与循环的润滑油混合形成高温高压油气混合气体后，从喷油螺杆空压机机头进入油气分离器被分离成高温润滑油气和高温压缩空气；（2）高温润滑油气流经第一三通温控阀，第一三通温控阀根据高温润滑油气的温度自动调节分配进入喷油螺杆空压机机头、不锈钢板式换热器油路的流量，进入不锈钢板式换热器油路的高温润滑油气经过不锈钢板式换热器，与来自循环水组件的冷循环水换热降温后凝结成液态润滑油并进入第二三通温控阀，第二三通温控阀根据液态润滑油的温度自动调节分配进入喷油螺杆空压机机头、进入空压机冷却器油路冷却的流量，使喷油螺杆空压机保持正常运行状态；（3）高温压缩空气从油气分离器的出气口进入壳管式换热器的气路与来自循环水组件的冷循环水换热降温后，流经空压机冷却器气路冷却后排出；（4）在循环水泵作用下，箱体中的冷水或未达设定温度的循环水，经水过滤器、循环水单向阀后，一路进入不锈钢板式换热器的水路与高温润滑油气进行热交换，水升温后进入箱体，另一路进入壳管式换热器的水路与高温压缩空气进行热交换，水升温后进入箱体；（5）经不停循环，待箱体中的水温达到设定温度时，水温温度计向控制器发出信号控制循环水泵停止运转，同时供热水泵开始运转，在供热水泵作用下，箱体中的热水经供热单向阀和供热截止阀抽至终端用户；（6）当箱体中的水位低至设定值的下限时，压力传感器向控制器发出信号控制供热水泵停止运转，并控制电磁通断阀连通向箱体补水，同时循环水泵开始运转，重新开始冷水循环加热，当箱体中的水位达到设定值时，电磁通断阀断开停止补水；（7）连通两个用于维修的截止阀，并关闭相应的通断截止阀可以进行油换热器、气换热器、循环水箱和循环水组件的维护保养；（8）连通用于排油的截止阀可以从排油口排出不锈钢板式换热器的润滑油；（9）连通用于排气的截止阀可以从排气口排出壳管式换热器的压缩空气；（10）连通排污截止阀可以从排污口排出箱体中的污水。

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