CN105444588A - 离心式和无油螺杆式空压机的直热余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心式和无油螺杆式空压机的余热回收系统。其中,该系统包括空压机、余热回收器，未级冷却器、热回收水管体。余热回收器为立式安装的余热回收器。余热回收器包括立式管壳主体、内传热管、外传热套管、第一管板、进气容纳室和出气容纳室，及沉淀室。本发明具有换热充分和均匀，体积小安装使用灵活，结构耐用，不容易在传热管表面结构水垢并便于清洗，及空压机的回收效率高的效果。

Description

离心式和无油螺杆式空压机的直热余热回收系统

技术领域

本发明属于余热回收设备领域，特别涉及一种离心式和无油螺杆式空压机的直热余热回收系统。

背景技术

常用的离心式空压机和无油螺杆式空压机的余热回收换热器，通常有两种，其中一种是气体走壳程，另一种是气体走管内如图1所示。两者分别存在的问题有：其一、气体走壳程存在换热系数低，体积过大，容易造成空间限制而无法安装。其二、气体走管程的结构主要由卧式管壳主体、在卧式管壳主体内设有多条通入高温压缩空气的传热管、在卧式管壳主体内设有错位分布的折流板，及在卧式管壳主体上设有与卧式管壳主体内部传热管进行热交换的进水管口和出水管口组成。工作方式是，管程走高温压缩空气，壳程走水。上述结构的换热器存在如下缺陷：1、折流板与管壳主体内壁处的水极易形成涡流区，容易生成水垢。2、传热管与折流板处存在一定的间隙，折流板与管壳主体存在一定的间隙，容易造成短流，降低换热效率，特别是采用直热换热时，由于壳程的流量过少，短流严重无法进行彻底换热。3、压缩空气横向流动和水流纵向流动的错流方式，与纯逆流方式对比换热效率较低。4、对于堵塞在卧式管壳主体内水垢，很难进行清洗，不但影响使用的效率，而且整个换热器使用寿命缩短。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种换热充分和均匀，体积小安装使用灵活，结构耐用，不容易在传热管表面结构水垢并便于清洗，及空压机的回收效率高的离心式和无油螺杆式空压机的直热余热回收系统。

为实现上述目的，本发明提供的离心式和无油螺杆式空压机的直热余热回收系统，其中,该系统包括空压机、与空压机管体连接的余热回收器、与余热回收器管体连接的未级冷却器，及与余热回收器管体连接的热回收水管体。余热回收器为立式安装的余热回收器。余热回收器包括立式管壳主体、在立式管壳主体内设有多条等长的内传热管、在内传热管外套有长度与内传热管长度相应的外传热套管、在外传热套管两端分别设有固定外传热套管的第一管板、在立式管壳主体两端上分别设有与立式管壳主体内部隔开的进气容纳室和出气容纳室，及在进气容纳室的端部上设有与进气容纳室内部隔开的热水回收室和在出气容纳室的端部上设有与出气容纳室内部隔开的沉淀室。进气容纳室上设置有与进气容纳室内部相通的进气管口，出气容纳室上设置有与出气容纳室内部相通的出气管口。立式管壳主体上设置有与立式管壳主体内部相通的进水管口，热水回收室上设置有与热水回收室内部相通的出水管口。立式管壳主体上设置有立式管壳主体内部与沉淀室相通的外接管。空压机与未级冷却器之间连接有第一气管，第一气管上连接与进出气管口连接有第二气管，在第二气管与未级冷却器之间的第一气管上连接有第三气管。进水管口上连接有第一水管。出水管口上连接有第二水管。沉淀室上设置有可拆开式的底盖。由此，离心式空压机或者无油螺杆式空压机的高温压缩空气，输送到余热回收器中与水进行充分换热，源源不断输出热水。另外，立式管壳主体和立式余热回收器的结构，更好的保证余热回收器内的水在长期的工作过程，内传热管和外传热套管表面不容易出现结水垢的现象，因为水垢会直接落到沉淀室。及，沉淀室上设置有可拆开式的底盖，内传热管和外传热套管清洗更加方便，延伸余热回收器的使用寿命。并且由于立式结构便于热水向上走的原理，使得水较小流量的时候，可以均匀地充分地接触内传热管和外传热套管表面，达到充分换热的效果。

在一些实施方式中，外传热套管两端的第一管板分别将立式管壳主体内部与进气容纳室和出气容纳室隔开。出气容纳室与沉淀室之间设置有将出气容纳室和沉淀室内部隔开的第二管板，进气容纳室与热水回收室之间设置有将进气容纳室和热水回收室内部隔开的第三管板，内传热管一端延伸至第三管板上与热水回收室内部相通，另一端延伸到第二管板上与沉淀室内部相通。由此，热水回收室与进气容纳室分隔开，但是热水回收室与内传热管是相通。进气容纳室与立式管壳主体内部分隔开，但是进气容纳室与内传热管和外传热套管之间的夹层相通。出气容纳室与立式管壳主体内部分隔开，但是出气容纳室与内传热管和外传热套管之间的夹层相通,也就是进气容纳室和出气容纳室是相通的。出气容纳室与沉淀室分隔开，但是沉淀室与内传热管相通，也就是热水回收室与沉淀室相通的。

在一些实施方式中，第一水管与第二水管之间设置有二级换热器。由此，采用了二级换热器与余热回收器之间用闭式循环方式，并且循环水采用纯净水使得水垢不会在余热回收器中形成。另外，相对于余热回收器而言，二级换热器降低了高温侧的入水温度，使得水垢不易于形成，并且二级换热器采用可拆式板式换热器，便于可拆清理水垢。

在一些实施方式中，空压机为离心式空压机或者无油螺杆式空压机。

在一些实施方式中，离心式空压机包括一级压缩、与一级压缩连通的二级压缩，及一端与二级压缩连通，另一端与第一气管连通的三级压缩。一级压缩上设置有进气管，在进气管上设置有空气过滤器。一级压缩与二级压缩之间设置有一级冷却器，二级压缩与三级压缩之间设置有二级冷却器。一级冷却器和二级冷却器上分别设置有进冷却水管和出冷却水管。未级冷却器上设置有与进冷却水管连通的分流进管，未级冷却器上设置有与出冷却水管连通的分流出管。

在一些实施方式中，出冷却水管的出水端部与第一水管的进水端部之间设置有预热换热器。由此，从离心式空压机排出的冷却水还带一定的温度，可以通过预加热的方式对热水进行加热。这样一来采用直热式换热时，预热换热器与余热回收器相互配合对热水进行两次加热；采用二次交换方式时，预热换热器与和二级换热器相互配合对热水进行两次加热，进一步提高了空压机的回收效率。

在一些实施方式中，进水管口与二级换热器之间的第一水管上设置有内循环水泵。由此，可变成二次交换的方式。

在一些实施方式中，进水管口与内循环水泵之间的第一水管上设置有膨胀水箱。由此，实现闭式循环方式，该膨胀水箱的作用是避免水在换热过程缺水后，能够及时补充水分及排空循环管内产生的气泡。

本发明的有益效果是具有换热充分和均匀，体积小安装使用灵活，结构耐用，不容易传热管表面结构水垢并便于清洗，及空压机的回收效率高的效果。具体效果如下：其一，立式管壳主体和立式管壳主体内部的内传热管和外传热套管都是垂直安装，热水向上走的原理，使得水较小流量的时候，可以均匀地充分地接触内传热管和外传热套管表面，达到充分换热的效果；同时，也更便于水垢垂直沉降于沉淀室内。其二，立式管壳主体内的外传热套管的折流板为错流方式，能够更好地确保水流无滞留区和无泄流。其三，内传热管和立式管壳主体的水是竖直向上流动，之后均匀顺畅地从出水管口排出。高温压缩气体从外传热套管内竖直向下流动，之后再从下方的出气管口排出。即水和气是纯逆流型流动模式，达到最佳的换热效果。其四，余热回收器采用全不锈钢氩弧焊接，强度高，不易发生泄漏现象，使用寿命可达10年以上。其五，采用的纯逆流换热低温水走壳程，高温水走管程，达到壳程不容易结水垢，高温水走管程污垢会沉积在沉淀室。其六,沉淀室底部采用可拆开式的底盖结构，若出现结水垢，拆开底盖就可以进行内部清洗，延长了余热回收器的使用寿命，节省了余热回收器的使用成本。综上所述，本发明实现了换热充分和均匀，体积小安装使用灵活，结构耐用，不容易传热管表面结构水垢并便于清洗，及空压机的回收效率高的效果。

附图说明

图1为传统的离心式换热器的结构示意图；

图2为本明中实施例1的结构示意图；

图3为本明中实施例2的结构示意图；

图4为余热回收器的结构示意图；

图5为余热回收器的内部结构示意图；

图6为图4中A的局部放大结构示意图；

图7为图4中B的局部放大结构示意图；

图8为图4中C的局部放大结构示意图；

图9为余热回收器俯视的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步详细的说明。

实施例1直热式是没有安装二级换热器、内循环水泵和膨胀水箱。

如图2所示，离心式和无油螺杆式空压机的直热余热回收系统，包括空压机01、与空压机01管体连接的余热回收器02、与余热回收器02管体连接的未级冷却器03，及与余热回收器02管体连接的热回收水管体04。余热回收器02为立式安装的余热回收器02。余热回收器02包括立式管壳主体21、在立式管壳主体21内设有多条等长的内传热管22、在内传热管22外套有长度与内传热管22长度相应的外传热套管23、在外传热套管23两端分别设有固定外传热套管23的第一管板24、在立式管壳主体21两端上分别设有与立式管壳主体21内部隔开的进气容纳室25和出气容纳室26，及在进气容纳室25的端部上设有与进气容纳室25内部隔开的热水回收室27和在出气容纳室26的端部上设有与出气容纳室26内部隔开的沉淀室28。进气容纳室25上设置有与进气容纳室25内部相通的进气管口251，出气容纳室26上设置有与出气容纳室26内部相通的出气管口261。立式管壳主体21上设置有与立式管壳主体21内部相通的进水管口211，热水回收室27上设置有与热水回收室27内部相通的出水管口271。立式管壳主体21上设置有立式管壳主体21内部与沉淀室28相通的外接管272。空压机01与未级冷却器03之间连接有第一气管11，第一气管11上连接与进出气管口261连接有第二气管12，在第二气管12与未级冷却器03之间的第一气管11上连接有第三气管13。进水管口211上连接有第一水管2111。出水管口271上连接有第二水管2711。沉淀室28上设置有可拆开式的底盖281。离心式空压机或者无油螺杆式空压机的高温压缩空气，输送到余热回收器02中与水进行充分换热，源源不断输出热水。另外，立式管壳主体01和立式余热回收器02的结构，更好的保证余热回收器02内的水在长期的工作过程，内传热管22和外传热套管23表面不容易出现结水垢的现象，因为水垢会直接落到沉淀室28。及，沉淀室28上设置有可拆开式的底盖，内传热管22和外传热套管23清洗更加方便，延伸余热回收器03的使用寿命。并且由于立式结构便于热水向上走的原理，使得水较小流量的时候，可以均匀地充分地接触内传热管22和外传热套管23表面。

如图4-9所示，外传热套管23两端的第一管板24分别将立式管壳主体21内部与进气容纳室25和出气容纳室26隔开。出气容纳室26与沉淀室28之间设置有将出气容纳室26和沉淀室28内部隔开的第二管板29，进气容纳室25与热水回收室27之间设置有将进气容纳室25和热水回收室27内部隔开的第三管板30，内传热管22一端延伸至第三管板30上与热水回收室27内部相通，另一端延伸到第二管板29上与沉淀室28内部相通。热水回收室27与进气容纳室25分隔开，但是热水回收室27与内传热管22是相通。热水回收室27与进气容纳室25分隔开，但是热水回收室27与内传热管22是相通。进气容纳室25与立式管壳主体01内部分隔开，但是进气容纳25室与内传热管22和外传热套管23之间的夹层相通。出气容纳室26与立式管壳主体01内部分隔开，但是出气容纳室26与内传热管22和外传热套管23之间的夹层相通,也就是进气容纳室25和出气容纳室26是相通的。出气容纳室26与沉淀室28分隔开，但是沉淀室28与内传热管22相通，也就是热水回收室27与沉淀室27相通的。空压机01为离心式空压机01或者螺杆式空压机01。离心式空压机01包括一级压缩14、与一级压缩14连通的二级压缩15，及一端与二级压缩15连通，另一端与第一气管11连通的三级压缩16。一级压缩14上设置有进气管17，在进气管17上设置有空气过滤器18。一级压缩14与二级压缩15之间设置有一级冷却器19，二级压缩15与三级压缩16之间设置有二级冷却器20。一级冷却器19和二级冷却器20上分别设置有进冷却水管191和出冷却水管192。未级冷却器03上设置有与进冷却水管191连通的分流进管31，未级冷却器03上设置有与出冷却水管192连通的分流出管32。出冷却水管192的出水端部与第一水管2111的进水端部之间设置有预热换热器33。从离心式空压机排出的冷却水还带一定的温度，可以通过预加热的方式对热水进行加热。这样一来采用直热式换热时，水通过预热换热器33后，直接与余热回收器03换热，空气的出气口温底低，换热效率高。

实施例2二次交换式是安装了二级换热器、内循环水泵和膨胀水箱。

如图3所示，离心式和无油螺杆式空压机的直热余热回收系统，包括空压机01、与空压机01管体连接的余热回收器02、与余热回收器02管体连接的未级冷却器03，及与余热回收器02管体连接的热回收水管体04。余热回收器02为立式安装的余热回收器02。余热回收器02包括立式管壳主体21、在立式管壳主体21内设有多条等长的内传热管22、在内传热管22外套有长度与内传热管22长度相应的外传热套管23、在外传热套管23两端分别设有固定外传热套管23的第一管板24、在立式管壳主体21两端上分别设有与立式管壳主体21内部隔开的进气容纳室25和出气容纳室26，及在进气容纳室25的端部上设有与进气容纳室25内部隔开的热水回收室27和在出气容纳室26的端部上设有与出气容纳室26内部隔开的沉淀室28。进气容纳室25上设置有与进气容纳室25内部相通的进气管口251，出气容纳室26上设置有与出气容纳室26内部相通的出气管口261。立式管壳主体21上设置有与立式管壳主体21内部相通的进水管口211，热水回收室27上设置有与热水回收室27内部相通的出水管口271。立式管壳主体21上设置有立式管壳主体21内部与沉淀室28相通的外接管272。空压机01与未级冷却器03之间连接有第一气管11，第一气管11上连接与进出气管口261连接有第二气管12，在第二气管12与未级冷却器03之间的第一气管11上连接有第三气管13。进水管口211上连接有第一水管2111。出水管口271上连接有第二水管2711。沉淀室28上设置有可拆开式的底盖281。离心式空压机或者无油螺杆式空压机的高温压缩空气，输送到余热回收器03中与水进行充分换热，源源不断输出热水。另外，立式管壳主体01和立式余热回收器03的结构，更好的保证余热回收器03内的水在长期的工作过程，内传热管22和外传热套管23表面不容易出现结水垢的现象，因为水垢会直接落到沉淀室。及，沉淀室28上设置有可拆开式的底盖281，内传热管22和外传热套管23清洗更加方便，延伸余热回收器03的使用寿命。并且由于立式结构便于热水向上走的原理，使得水较小流量的时候，可以均匀地充分地接触内传热管22和外传热套管23表面。

如图4-9所示，外传热套管23两端的第一管板24分别将立式管壳主体21内部与进气容纳室25和出气容纳室26隔开。出气容纳室26与沉淀室28之间设置有将出气容纳室26和沉淀室28内部隔开的第二管板29，进气容纳室25与热水回收室27之间设置有将进气容纳室25和热水回收室27内部隔开的第三管板30，内传热管22一端延伸至第三管板30上与热水回收室27内部相通，另一端延伸到第二管板29上与沉淀室28内部相通。热水回收室27与进气容纳室25分隔开，但是热水回收室27与内传热管22是相通。热水回收室27与进气容纳室26分隔开，但是热水回收室27与内传热管22是相通。进气容纳室25与立式管壳主体01内部分隔开，但是进气容纳室25与内传热管22和外传热套管23之间的夹层相通。出气容纳室26与立式管壳主体01内部分隔开，但是出气容纳室26与内传热管22和外传热套管23之间的夹层相通,也就是进气容纳室25和出气容纳室26是相通的。出气容纳室26与沉淀室28分隔开，但是沉淀室28与内传热管22相通，也就是热水回收室27与沉淀室28相通的。第一水管2111与第二水管2711之间设置有二级换热器05。采用了二级换热器05与余热回收器03之间用闭式循环方式，并且循环水采用纯净水使得水垢不会在余热回收器03中形成。另外，相对于余热回收器03而言，二级换热器05降低了高温侧的入水温度，使得水垢不易于形成，并且二级换热器05采用可拆式板式换热器。空压机01为离心式空压机01或者螺杆式空压机01。离心式空压机01包括一级压缩14、与一级压缩14连通的二级压缩15，及一端与二级压缩15连通，另一端与第一气管11连通的三级压缩16。一级压缩14上设置有进气管17，在进气管17上设置有空气过滤器18。一级压缩14与二级压缩15之间设置有一级冷却器19，二级压缩15与三级压缩16之间设置有二级冷却器20。一级冷却器19和二级冷却器20上分别设置有进冷却水管191和出冷却水管192。未级冷却器03上设置有与进冷却水管191连通的分流进管31，未级冷却器03上设置有与出冷却水管192连通的分流出管32。出冷却水管192的出水端部与第一水管2111的进水端部之间设置有预热换热器33。从离心式空压机排出的冷却水还带一定的温度，可以通过预加热的方式对热水进行加热。这样一来采用直热式换热时，预热换热器与余热回收器相互配合对热水进行两次加热；采用二次交换方式时，预热换热器33与和二级换热器05相互配合对热水进行两次加热，进一步提高了空压机的回收效率。进水管口211与二级换热器05之间的第一水管2111上设置有内循环水泵51，可变成二次交换的方式。进水管口211与内循环水泵51之间的第一水管2111上设置有膨胀水箱52。该膨胀水箱52的作用是避免水在换热过程缺水后，能够及时补充水分。实现闭式循环方式，该膨胀水箱52的作用是避免水在换热过程缺水后，能够及时补充水分及排空循环管内产生的气泡。

实施例3离心式空压机的实施例：

按照相同的原理，可对压缩机各级产生的高温压缩气体的余热进行回收。高温压缩气体从进气管口251进入气容纳室25中，之后压缩空气再从内传热管22与外传热套管23之间夹层流到另一头的出气容纳室26,经过换热后的压缩空气从出气管口261排出。

若采用直热式的结构时，水从进水管口211进入后，直接与余热回收器03进行换热。如此，热水进入立式管壳主体21内部与外传热套管23外表面进行换热。当热水升至立式管壳主体21上的外接管272处时，热水从该管流出，并流到沉淀室28内。再由沉淀室28从纯逆流结构的内传热管22向上流，直到汇集热水回收室27内，从出水管口271排出。整个过程，不但实现水和高温压缩空均匀充分换热，而且水垢沉淀于沉淀室内，便于维护清洗。水通过预热换热器后，直接与余热回收器换热，空气的出气口温底低，换热效率高。

若采用二次交换式的结构时，水从进水管口211进入后，先与预热换热器33和二次交换器05进行换热，如此，热水进入立式管壳主体21内部与外传热套管23外表面进行换热。当热水升至立式管壳主体21上的外接管272处时，热水从该管流出，并流到沉淀室28内。再由沉淀室28从纯逆流结构的内传热管22向上流，直到汇集热水回收室27内，从出水管口271排出。采用这种方式适合于压缩空气进气温度较高水质相对比较差的场合，二级换热器05与余热回收器03之间用闭式循环方式，并且循环水采用纯净水使得水垢不会在余热回收器03中形成。另外，相对于余热回收器03而言，二级换热器03降低了高温侧的入水温度，使得水垢不易于形成，并且二级换热器采用可拆式板式换热器，便于可拆清理水垢。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。

Claims (8)

1.离心式和无油螺杆式空压机的直热余热回收系统，其特征在于,该系统包括空压机、与空压机管体连接的余热回收器、与余热回收器管体连接的未级冷却器，及与余热回收器管体连接的热回收水管体；所述的余热回收器为立式安装的余热回收器；

所述的余热回收器包括立式管壳主体、在立式管壳主体内设有多条等长的内传热管、在内传热管外套有长度与内传热管长度相应的外传热套管、在外传热套管两端分别设有固定外传热套管的第一管板、在立式管壳主体两端上分别设有与立式管壳主体内部隔开的进气容纳室和出气容纳室，及在进气容纳室的端部上设有与进气容纳室内部隔开的热水回收室和在出气容纳室的端部上设有与出气容纳室内部隔开的沉淀室；

所述的进气容纳室上设置有与进气容纳室内部相通的进气管口；所述的出气容纳室上设置有与出气容纳室内部相通的出气管口；所述的立式管壳主体上设置有与立式管壳主体内部相通的进水管口；所述的热水回收室上设置有与热水回收室内部相通的出水管口；所述的立式管壳主体上设置有立式管壳主体内部与沉淀室相通的外接管；

所述的空压机与未级冷却器之间连接有第一气管；所述的第一气管上连接与进出气管口连接有第二气管；在第二气管与未级冷却器之间的第一气管上连接有第三气管；

所述的进水管口上连接有第一水管；所述的出水管口上连接有第二水管；

所述的沉淀室上设置有可拆开式的底盖。

2.根据权利要求1所述的离心式和无油螺杆式空压机的直热余热回收系统，其特征在于，所述外传热套管两端的第一管板分别将立式管壳主体内部与进气容纳室和出气容纳室隔开；

所述的出气容纳室与沉淀室之间设置有将出气容纳室和沉淀室内部隔开的第二管板；

所述的进气容纳室与热水回收室之间设置有将进气容纳室和热水回收室内部隔开的第三管板；

所述的内传热管一端延伸至第三管板上与热水回收室内部相通，另一端延伸到第二管板上与沉淀室内部相通。

3.根据权利要求2所述的离心式和无油螺杆式空压机的直热余热回收系统，其特征在于，所述的第一水管与第二水管之间设置有二级换热器。

4.根据权利要求1、2或3所述的离心式和无油螺杆式空压机的直热余热回收系统，其特征在于，所述的空压机为离心式空压机或者无油螺杆式空压机。

5.根据权利要求4所述的离心式和无油螺杆式空压机的直热余热回收系统，其特征在于，所述的离心式空压机包括一级压缩、与一级压缩连通的二级压缩，及一端与二级压缩连通，另一端与第一气管连通的三级压缩；

所述的一级压缩上设置有进气管；在进气管上设置有空气过滤器；

所述的一级压缩与二级压缩之间设置有一级冷却器；所述的二级压缩与三级压缩之间设置有二级冷却器；

所述的一级冷却器和二级冷却器上分别设置有进冷却水管和出冷却水管；

所述的未级冷却器上设置有与进冷却水管连通的分流进管；所述的未级冷却器上设置有与出冷却水管连通的分流出管。

6.根据权利要求5所述的离心式和无油螺杆式空压机的直热余热回收系统，其特征在于，所述出冷却水管的出水端部与第一水管的进水端部之间设置有预热换热器。

7.根据权利要求3所述的离心式和无油螺杆式空压机的直热余热回收系统，其特征在于，所述进水管口与二级换热器之间的第一水管上设置有内循环水泵。

8.根据权利要求7所述的离心式和无油螺杆式空压机的直热余热回收系统，其特征在于，所述进水管口与内循环水泵之间的第一水管上设置有膨胀水箱。