空气压缩机用除湿节能系统的制作方法

1.本实用新型涉及空气压缩机系统，具体涉及一种空气压缩机用进气端除湿节能系统。


背景技术：

2.空气压缩机的应用场合极为广泛，包括工业、动力、甚至生活等多个领域中都需要空气压缩机，空气压缩机可谓是不可或缺。在压缩空气的过程中，会产生热量；通常的空气压缩机系统都是压缩机将空气压缩成高温高压的空气进入空气储筒，形成湿度高及高热的被压缩空气；在使用频繁或大型工业场合，若需求是低湿度的输出空气，则需另行设置冷冻式干燥机；若要求更低湿度(含水率更低)时，则会加装吸附式干燥机等设备。而对于空气压缩机运作时所产生的高温热气，一般都借由风扇排放至大气中，造成能源的浪费。
3.传统空气压缩机系统如图4所示,空气压缩机10直接吸入大气压缩后,再利用冷冻式干燥机300及吸附式干燥机400去除水分，压缩空气储存于空气储筒20中，空气压缩机的热能则直接排放大气。


技术实现要素：

4.现有技术中传统空气压缩机于运作过程中，水分高的空气直接进入空气压缩机压缩,由于水的不可压缩性会造成耗电量上升，并且易与空气压缩机的润滑油混合,造成润滑油的提前劣化，减少空气压缩机寿命，还会带出空气压缩机内的润滑油,增加后续的除油成本。
5.有鉴于此，本实用新型人经不断研究、实验，得到一种空气压缩机进气端除湿节能系统，显示出有效的空气压缩机进气端除湿功能，进而达到节能及降低空气压缩机运作成本的效果。
6.本实用新型的首要目的是提供经过除湿的低湿度空气给空气压缩机。本实用新型的再一目的是利用空气压缩机产生的热量供前段除湿之用，从而实现节能，防止热能的浪费。再一目的是不使水分进入空气压缩机，以降低电耗，维持润滑油的润滑性能，提高空气压缩机寿命，不使空气压缩机内的润滑油被水分带出，从而降低除油成本。
7.具体来说，本实用新型提供了如下技术方案：
8.技术方案1：一种空气压缩机用除湿节能系统，设置有两个空气流通道和除湿装置、热泵系统；第一空气流通道将外部空气引入至空气压缩机，第二空气流通道由空气压缩机的后冷却器及油冷却器将热量导出，这两个空气流通道有一段并排；将除湿装置的除湿轮设置于两个空气流通道上，将热泵系统的冷凝器及冷媒压缩机设置于第二空气流通道上；第一空气流通道为空气压缩机提供去除水分的空气，空气压缩机工作时产生的热能回收后流经第二空气流通道带走除湿轮吸附的湿气；第三空气流通道(e)连通第一空气流通道(40)的上下游,作为开机前旁通用通道,使得空气压缩机(10)启动时吸入空气为干燥空气。
9.技术方案2：优选地，根据技术方案1所述的空气压缩机用除湿节能系统，其中，在第一空气流通道上还设置有热泵系统的蒸发器，蒸发器位于除湿轮的上游。
10.技术方案:3：更优选地，根据技术方案1或2所述空气压缩机用除湿节能系统，其中，第一空气流通道和第二空气流通道并排的一段共享隔墙。
11.技术方案4：更优选地，根据技术方案1-3任一项所述空气压缩机用除湿节能系统，其中，除湿轮设置于第一空气流通道和第二空气流通道共享的隔墙上。
12.技术方案5：更优选地，根据技术方案1-4任一项所述空气压缩机用除湿节能系统，其中，除湿轮以一定的速率转动，使得其在第一空气流通道中吸附的水分在第二空气流通道中被除去。
13.技术方案6：更优选地，根据技术方案1-4任一项所述空气压缩机用除湿节能系统，其中，第一流通道上还设置有直交式热交换器，并设置一交会流通道至第二空气流通道。
14.技术方案7：更优选地，根据技术方案6所述的空气压缩机用除湿节能系统，其中，直交式热交换器设置于除湿轮和空气压缩机的入口之间。
15.技术方案8：更优选地，根据技术方案6或7所述空气压缩机用除湿节能系统，其中，直交式热交换器有两个信道，一个信道的入口连接外部空气，出口连接第二空气流通道，另一个通道的入口连接第一空气流通道出口连接空气压缩机的入口。
16.技术方案9：更优选地，根据技术方案8所述空气压缩机用除湿节能系统，其中，直交式热交换器的两个通道是垂直但分层隔开的。
17.技术方案10：更优选地，根据技术方案1-9任一项所述空气压缩机用除湿节能系统，在后冷却器下游还设置有空气储筒，用于储存压缩空气。
18.技术方案11：更优选地，根据技术方案1-10任一项所述空气压缩机用除湿节能系统，其中，空气压缩机为水冷式空压机，在第二空气流通道内设置热水热交换器，在第一空气流通道内设置冷却水热交换器，在第一空气流通道和第二空气流通道外设置冷却水塔。
19.采用本实用新型的该空气压缩机用除湿节能系统，能利用空气压缩机产生的热量供前段除湿之用，从而实现节能，防止热能的浪费。
附图说明
20.图1为本实用新型的构成示意图；
21.图2为本实用新型另一技术方案的构成示意图。
22.图3为本实用新型针对水冷式空压机的另一技术方案的构成示意图。
23.图4为传统空气压缩机系统的构成示意图。
24.其中，10-空气压缩机，101-吸入口，20-空气储筒，30-后冷却器，31-油冷却器，301-开口，40-第一空气流通道，41-入口，41a-启闭口，42-隔墙，43-风扇，44-a隔间，44b-启闭口，45-b隔间，46-c隔间，47-d隔间，50-第二空气流通道，51-出口，52-风扇，52a-风扇，53-f隔间，54-g隔间，55-h隔间，56-j隔间，57-k隔间，60-除湿轮，70-蒸发器，80-压缩机，90-冷凝器，100-直交式热交换器，100a-入口，100b-x隔间，100c-y隔间，100d-启闭口，100g-启闭口，100j-风扇，300-冷冻式干燥机，400-吸附式干燥机，e-第三空气流通道，f-热水热交换器，h-冷却水塔，i-冷却水热交换器。
具体实施方式
25.本实用新型提供一种空气压缩机用除湿节能系统，其特征在于设置三个空气流通道，分别是第一空气流通道、第二空气流通道及第三空气流通道，第一空气流通道将外部空气引入至空气压缩机，第二空气流通道由空气压缩机的后冷却器及油冷却器将热能以排气或水循环方式导出，第一及第二空气流通道有一段并排；将除湿装置的除湿轮设置于两个空气流通道上，将热泵系统的蒸发器设置于第一空气流通道，将热泵系统的冷凝器及冷媒压缩机设置于第二空气流通道；第一空气流通道为空气压缩机提供去除水分的空气，空气压缩机工作时产生的热能回收后流经第二空气流通道带走除湿轮吸附的湿气。第三空气流通道连通第一空气流通道上下游,作为开机前旁通用通道,确保空压机启动时,吸入空气为已经干燥之空气。
26.如图1所示，具体地，本实用新型包含空气压缩机组、两个空气流通道、除湿装置及热泵系统。空气压缩机组包括空气压缩机10、空气储筒20、后冷却器30及油冷却器31。两个空气流通道包括第一空气流通道40及第二空气流通道50，这两个空气流通道40、50有部分并排，以在此并排段设置除湿轮60。除湿装置，包括除湿轮60。热泵系统包括蒸发器70、冷媒压缩机80及冷凝器90、以及有关管线等。
27.第一空气流通道40，是指空气由空气入口41至空气压缩机10之间的空间，除入口41外，大致呈封闭状态，并以隔墙42与第二空气流通道50形成并排段，第一空气流通道40的内部依序设有蒸发器70、除湿轮60、风扇43及空气压缩机10，其空间大致分成a隔间44、b隔间45及c隔间46。
28.第二空气流通道50，除前端设有出口51和后冷却器30及油冷却器31附近设有开口301外，大致呈封闭状态,并以隔墙42与第一空气流通道40形成并排段，其内部依序设有后冷却器30及油冷却器31、压缩机80、冷凝器90、除湿轮60及至少一风扇52，其空间大致可分成f隔间53、g隔间54、h隔间55、j隔间56及k隔间57，f隔间53与g隔间54之间设有一风扇52a。
29.空气压缩机10是压缩空气的设备，为常用设备，主要是以机械能压缩空气备用，其不局限于特定的压缩方式。空气储筒20用于储存空气以备应用，是常用装置，具有空气输入及输出用的构件。后冷却器30及油冷却器31是空气压缩机10将被压缩的空气传送至空气储筒20之间的装置，当空气压缩机10运作时，后冷却器30及油冷却器31将逐渐形成高温状态(一般约为80℃～100℃，不限于此)。
30.在工作状态时，空气由入口41进入a隔间44，经蒸发器70冷凝出水，并将水液导出，空气经蒸发器70进入b隔间45，经除湿轮60再进一步吸附湿气，该部位的除湿轮60将转动进入第二空气流通道50，空气进入c隔间46后以风扇43导引进入空气压缩机10的吸入口101。风扇43的主要作用是导引空气在第一空气流通道40内流通。空气经过蒸发器70及除湿轮60的作用后，空气中的水分(即湿气)即被大量带走，形成干燥状态的空气，以供空气压缩机10压缩。
31.在工作状态时，第二空气流通道50的空气，如箭头所示，热空气由后冷却器30及油冷却器31及附近位置的f隔间53流经g隔间54，再流向h隔间55，经冷媒压缩机80、冷凝器90的增温，而进入j隔间56，高温空气经过除湿轮60带走除湿轮60上的水分湿气，进入k隔间57以风扇52将湿热空气送出出口51。风扇52a可设置于f隔间53与g隔间54之间。风扇52、52a的主要作用是导引空气在第二空气流通道50内流通。
32.机组的运转顺序有下列方式及情况：
33.1.空气压缩机10在运转开始前，因后冷却器30及油冷却器31尚未能提供热能，因此，可以用公知的各种方法为空气压缩机10先提供干燥空气，也可以采用下述手段为空气压缩机10提供干燥空气：蒸发器70、冷媒压缩机80及冷凝器90先启动以提供除湿轮60除湿所需的再生热能，开启第三空气流通道e的启闭口44b，同时关闭入口41，造成第三空气流通道e封闭循环，从而能在空气压缩机10运转初期，即能立即提供已除湿的空气，当空气压缩机10启动后，则关闭启闭口44b，开启入口41，恢复到空气流经第一空气流通道40的工作状态。
34.2.当空气压缩机10已启动，后冷却器30及油冷却器31的热能供应至除湿轮60再生侧，其风量及热量足以供除湿轮再生时，热泵加卸除调控作为辅助热源。
35.3.当空气压缩机10已启动，后冷却器30及油冷却器31的热能供应至除湿轮60再生侧，其风量及热量不足以供除湿轮60再生时，则需另寻风量，以补足除湿轮所需再生风量，之后热泵加卸除调控，作为辅助热源。
36.4.如图2所示，当欲补足风量时，于第一空气流通道40内的流通路径中设置一直交式热交换器100(其具有层迭的构件，形成两个方向的空气通道，为常用构件，主要是使两个空气流通方向可交换热能)，其设置于除湿轮60与空气压缩机10的入口之间；于直交式热交换器100的另一方向，则引导外气流通至h隔间55；其主要是提供空气给第二空气流通道50；如图2所示，其构成包括一个空气入口100a、x隔间100b、y隔间100c及一启闭口100d；于x隔间100b与y隔间100c之间设置直交式热交换器100；当启闭口100d呈开启状态且风扇52呈工作状态时，外气由入口100a被引入x隔间100b，流经直交式热交换器100，再经过y隔间100c及启闭口100d而进入第二空气流通道50。上述设置的目的是补足第二空气流通道50的空气流量，并且，第一空气流通道40的除湿轮60的下游空气是中温空气，其流经直交式热交换器100后，因与交叉通道的空气隔层交会而降低温度，使传送给空气压缩机10的空气温度降低。同时，由空气入口100a引入的空气温度将因流过直交式热交换器100而提高。上述与直交式热交换器100隔层交会的空气是外部空气由入口100a被引入x隔间100b，流经直交式热交换器100，再经过y隔间100c及启闭口100d而进入第二空气流通道50的h隔间55。
37.y隔间100c设有一启闭口100g及风扇100j，当吸入空气压缩机10前的d隔间47的空气温度超过空气压缩机10进口标准温度时，开启启闭口100g及风扇100j，增加从100a引入经直交式热交换器100的风量，借以冷却c隔间46到d隔间47的空气温度。
38.除湿轮60安装在第一空气流通道40与第二空气流通道50共享的隔墙42上或附近，使除湿轮60跨置于第一空气流通道40与第二空气流通道50上；转动的除湿轮60在第一空气流通道40时吸附水分湿气，其转动进入第二空气流通道50时则散失水分湿气，形成干燥状态后再转回第一空气流通道40吸附水分湿气；如此反复，不断的带走第一空气流通道40的水分湿气。
39.空气压缩机10是公知设备，可以是气冷式空气压缩机或水冷式空气压缩机，如果是气冷式空气压缩机，则按照图1或图2运行即可，如果是水冷式空气压缩机，则其结构图如图3所示，若应用于水冷式空气压缩机10，则于第一空气流通道40及第二空气流通道50中，分别增设冷却水热交换器i和热水热交换器f及冷却水塔h，及附属配管等，借以将空气压缩机10的热能导引至55空间应用，以及冷却d隔间47进入空气压缩机10的温度。
40.本实用新型先将大气干燥除湿降温后，再进入空压机压缩，并且回收空气压缩机热能作为前端除湿轮再生用热能，与传统空气压缩机系统较之，至少具备下列优点：1、因减少水分压缩，可降低空气压缩机的电耗。2、因减少水分压缩，可使空压机润滑油含水率下降，减缓油品劣化，进而增加空气压缩机的寿命。3、因减少水分压缩，可降低空气压缩机润滑油被携出量，相对降低后段除油处理的成本。4、因回收空气压缩机的热能，可使全系统耗电量大幅下降。5、随除湿轮性能的提升或多个多级除湿轮及多循环流道的应用，本系统可逐一取代冷冻式干燥机或吸附式干燥机，达成设备精简，进而降低设备成本。
41.上述实施方案仅用来例举本实用新型，以用于阐释本实用新型的技术特征，并非用来限制本实用新型的保护范围。任何本领域技术人员可轻易完成的改变或等同性的安排均属于本实用新型所主张的保护范围。