專利名稱：節(jié)能型空氣預(yù)處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及發(fā)酵工業(yè)的壓縮空氣預(yù)處理工藝，具體為一種節(jié)能型空氣預(yù)處理裝置。
(二)
背景技術(shù)：
好氧性發(fā)酵工業(yè)需要持續(xù)的無菌干燥壓縮空氣供應(yīng)。空氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后會(huì)變成
高溫、高濕的空氣，不能直接供發(fā)酵罐使用，必須經(jīng)過空氣預(yù)處理裝置降溫、去除水份、變成
干燥空氣后，才可送入下一道的過濾系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的壓縮空氣預(yù)處理工藝流程，如圖1所示 從壓縮機(jī)出來的120°C 17(TC的壓縮空氣一進(jìn)入一級(jí)列管式冷卻器l冷卻至50°C 70°C —進(jìn)入一級(jí)旋風(fēng)分水器2分水一進(jìn)入二級(jí)列管式冷卻器3冷卻至25°C 30°C —進(jìn)入二級(jí)旋風(fēng)分水器4分水一進(jìn)入列管式加熱器5加熱至60°C 75°C—最后進(jìn)入過濾系統(tǒng)過濾成無菌空氣一進(jìn)入種子罐、發(fā)酵罐使用。 由于列管式冷卻器與空氣的換熱效率較低，所以空氣必須采用二級(jí)冷卻后才能達(dá)
到工藝所要求(水分凝結(jié)出來)的溫度；同時(shí)由于旋風(fēng)分水器分離冷凝水效果差、也必須采
用二級(jí)旋風(fēng)分水器來分水。整個(gè)預(yù)處理系統(tǒng)存在著風(fēng)阻大、壓力降大(空壓機(jī)載荷大)、送
風(fēng)效率低、冷卻效果差、分水效果差、冷卻水耗量大、蒸汽耗量高等弊病。 另外，上述工藝流程中，從壓縮機(jī)出來的120°C 17(TC的高溫空氣的余熱一直都
在白白的浪費(fèi)掉。如果能把這一熱量利用，將會(huì)起到十分顯著的節(jié)能效果。 近年來，也有在傳統(tǒng)的空氣預(yù)處理系統(tǒng)上嘗試采用將空壓機(jī)出口處的部分高溫空
氣通入列管式加熱器對(duì)冷卻后的低溫空氣進(jìn)行加熱，以達(dá)到節(jié)省蒸汽的目的，但實(shí)際試驗(yàn)
效果很不理想，有種得不償失的結(jié)果。分析原因如下 (1)由于列管式加熱器對(duì)空氣的換熱效率低，因此熱量吸收率也低，所以空氣升溫效率差； (2)由于空氣的熱烚很小，同時(shí)熱空氣在列管內(nèi)流速很高，因此用熱空氣直接對(duì)冷卻后的空氣加熱時(shí)，熱功率很低(必須用50%以上的總熱空氣量作為熱源才能滿足加熱器所需要的熱能)，所以，加熱器的換熱面積將與空冷器的換熱面積差不多，因此設(shè)備投資要增加好多； (3)由于熱空氣先有一大部份進(jìn)入加熱器加熱，然后再回到前面的空冷器進(jìn)行冷卻，因此風(fēng)阻增大許多、造成送風(fēng)效率降低。

發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提供一種節(jié)能型空氣預(yù)處理裝置，采用該裝置，可以充
分利用從空壓機(jī)出來的高溫空氣的余熱，節(jié)能環(huán)保。 其技術(shù)方案是其包括串連在一起的空氣冷卻器及空氣加熱器，所述空氣冷卻器采用翅片式空氣冷卻除水器裝置，所述空氣加熱器采用翅片式空氣加熱器；所述翅片式空氣冷卻除水器裝置的第一組管箱的冷卻水出口分別與制冷機(jī)組的熱源進(jìn)口及所述翅片式 空氣加熱器的進(jìn)水口相連；所述制冷機(jī)組的熱源出口及所述翅片式空氣加熱器的出水口分 別與所述翅片式空氣冷卻除水器裝置的第一組管箱的冷卻水進(jìn)口相連；所述制冷機(jī)組的冷 凍水出口與所述翅片式空氣冷卻除水器裝置的最后一組管箱的冷卻水進(jìn)口相連；所述翅片 式空氣冷卻除水器裝置的最后一組管箱的冷卻水出口與所述制冷機(jī)組的冷凍水進(jìn)口相連。 本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)方案是 所述制冷機(jī)組采用溴化鋰制冷機(jī)組；所述制冷機(jī)組的熱源出口及所述翅片式空氣 加熱器的出水口分別與儲(chǔ)水罐相連，所述儲(chǔ)水罐與所述翅片式空氣冷卻除水器裝置的第一 組管箱的冷卻水進(jìn)口相連；所述儲(chǔ)水罐與所述翅片式空氣冷卻除水器裝置的第一組管箱的 冷卻水進(jìn)口之間設(shè)置有水泵；所述翅片式空氣冷卻除水器裝置的第一組管箱的換熱面積比 其他管箱的換熱面積大10% 20%;所述翅片式空氣冷卻除水器裝置的第一組管箱以及最 后一組管箱所對(duì)應(yīng)的外殼上設(shè)置有保溫層。 本實(shí)用新型利用翅片式空氣冷卻除水器裝置的冷卻水來吸收壓縮空氣的余熱，使 其變成熱水，并將熱水作為制冷機(jī)組和空氣加熱器的熱源，節(jié)能環(huán)保；采用翅片式空氣冷卻 除水器裝置和翅片式空氣加熱器，換熱效率高。

圖1為傳統(tǒng)的壓縮空氣預(yù)處理工藝流程圖； 圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型是以本發(fā)明人的專利號(hào)為200820186662. 2，發(fā)明名稱為"改良的空氣 冷卻除水器裝置"的實(shí)用新型專利為基礎(chǔ)作出的。 參見圖2，本實(shí)用新型包括串連在一起的空氣冷卻器及空氣加熱器，本裝置的特點(diǎn) 是空氣冷卻器采用專利號(hào)為200820186662. 2的實(shí)用新型專利中的翅片式空氣冷卻除水 器裝置l，空氣加熱器采用翅片式空氣加熱器15，從空氣壓縮機(jī)出來的高溫高濕壓縮空氣 從翅片式空氣冷卻除水器裝置1的進(jìn)氣口 2進(jìn)入，從翅片式空氣加熱器15的出氣口 16流 出。 翅片式空氣冷卻除水器裝置1可以設(shè)置有多組管箱，本實(shí)施例設(shè)有四組管箱，第 二組管箱10、第三組管箱12共用一個(gè)進(jìn)水口 22和一個(gè)出水口 ll，這兩組管箱中的冷卻水 采用普通工業(yè)用水。翅片式空氣冷卻除水器裝置1的第一組管箱9的冷卻水出口 8分別與 制冷機(jī)組5的熱源進(jìn)口 7及翅片式空氣加熱器15的進(jìn)水口 17相連；制冷機(jī)組5的熱源出 口 4及翅片式空氣加熱器的出水口 18分別與翅片式空氣冷卻除水器裝置1的第一組管箱 9的冷卻水進(jìn)口 23相連；制冷機(jī)組5的冷凍水出口 3與翅片式空氣冷卻除水器裝置1的最 后一組管箱13的冷卻水進(jìn)口 20相連；翅片式空氣冷卻除水器裝置1的最后一組管箱13的 冷卻水出口 14與制冷機(jī)組5的冷凍水進(jìn)口 6相連。 翅片式空氣冷卻除水器裝置1采用翅片式換熱管，比列管式換熱管與空氣的接觸 率高8 12倍以上，因此對(duì)空氣熱量的吸收也高8倍以上；另外，翅片式空氣冷卻除水器裝 置1的管箱是分 獨(dú)立的，可十分容易的將第一組管箱9中的冷卻水變成高溫?zé)崴挥绊懫溆嗟难h(huán)水管箱。 本實(shí)用新型裝置中，制冷機(jī)組5優(yōu)先采用溴化鋰制冷機(jī)組。 制冷機(jī)組5的熱源出口 4及翅片式空氣加熱器的出水口 18還可以分別與儲(chǔ)水罐19相連，儲(chǔ)水罐19與翅片式空氣冷卻除水器裝置1的第一組管箱9的冷卻水進(jìn)口 23相連。儲(chǔ)水罐19的作用一是用來補(bǔ)充循環(huán)水；二是對(duì)循環(huán)系統(tǒng)起到穩(wěn)壓、調(diào)節(jié)的作用。[0024] 在儲(chǔ)水罐19與翅片式空氣冷卻除水器裝置1的第一組管箱9的冷卻水進(jìn)口 23之間還可以設(shè)置有水泵21，用來增大冷卻水的流速，增強(qiáng)冷卻效果。 為了保證翅片式空氣冷卻除水器裝置1的第一組管箱9的冷卻水出口 8水溫控制為90°C 95t:，第一組管箱9的換熱面積比其他管箱的換熱面積大10% 20%。具體的換熱面積增加范圍如下 (1)當(dāng)壓縮空氣的溫度在150°C 17(TC，處理后的空氣溫度在45°C 5(TC時(shí)，需增加約10%的換熱面積； (2)當(dāng)壓縮空氣的溫度在130°C 14(TC，處理后的空氣溫度在50°C 55"時(shí)，需增加約15%的換熱面積； (3)當(dāng)壓縮空氣的溫度在120°C 125"，處理后的空氣溫度在55°C 6(TC時(shí)，需增加約20%的換熱面積。 在第一組管箱9的冷卻水出口 8處還可以設(shè)置溫度計(jì)，以顯示水溫。[0030] 在翅片式空氣冷卻除水器裝置1的第一組管箱9以及最后一組管箱13所對(duì)應(yīng)的外殼上設(shè)置有保溫層24用以保溫。第一組管箱9的出水管道、最后一組管箱13的進(jìn)水管道以及翅片式空氣加熱器15的外殼上也可以設(shè)置保溫層。 如圖2所示，與本實(shí)用新型相對(duì)應(yīng)的節(jié)能型空氣預(yù)處理方法，該方法將從空氣壓縮機(jī)出來的高溫高濕壓縮空氣通入串連在一起的空氣冷卻器及空氣加熱器，使其變成低溫干燥壓縮空氣。該方法中空氣冷卻器采用專利號(hào)為200820186662. 2的實(shí)用新型專利中的翅片式空氣冷卻除水器裝置l，空氣加熱器采用翅片式空氣加熱器15，方法的步驟如下[0032] a.高溫高濕壓縮空氣進(jìn)入翅片式空氣冷卻除水器裝置1后，與其第一組管箱9中的冷卻水進(jìn)行換熱，在冷卻空氣的同時(shí)，使第一組管箱9的冷卻水出口 8水溫升高，然后將該熱水分成兩部分一部分進(jìn)入制冷機(jī)組5作為能源來生產(chǎn)冷凍水；另一部分進(jìn)入翅片式空氣加熱器15作為熱源來加熱空氣； b.經(jīng)制冷機(jī)組5換熱后的熱水返回翅片式空氣冷卻除水器裝置1的第一組管箱9 ; c.經(jīng)翅片式空氣加熱器15換熱后的熱水也返回翅片式空氣冷卻除水器裝置1的第一組管箱9 ; d.制冷機(jī)組5產(chǎn)生的冷凍水進(jìn)入翅片式空氣冷卻除水器裝置1的最后一組管箱13，作為冷卻水來冷卻空氣； e.經(jīng)翅片式空氣冷卻除水器裝置1的最后一組管箱13換熱后的冷凍水，返回制冷機(jī)組5重新制冷，如此形成循環(huán)工作。 上述方法中，制冷機(jī)組5優(yōu)先采用溴化鋰制冷機(jī)組。 從空氣壓縮機(jī)出來的高溫高濕壓縮空氣的溫度約為120°C 17(TC，翅片式空氣冷卻除水器裝置1的第一組管箱9的冷卻水出口水溫控制為90°C 95°C ，制冷機(jī)組5產(chǎn)生的冷凍水的溫度控制為10°C 12°C。 步驟b中經(jīng)制冷機(jī)組5換熱后的熱水，以及步驟c中經(jīng)翅片式空氣加熱器15換熱 后的熱水，可以先進(jìn)入儲(chǔ)水罐19混合后再返回翅片式空氣冷卻除水器裝置1的第一組管箱 9。 下面以一套風(fēng)量為2500mVmin的節(jié)能空氣預(yù)處理裝置為例說明本實(shí)用新型的節(jié) 能效果 1、采用翅片式空氣冷卻除水器裝置1產(chǎn)生的熱水代替蒸汽作為溴化鋰制冷機(jī)組 5的熱源，生產(chǎn)冷凍水，翅片式空氣冷卻除水器裝置1的最后一組管箱13把空氣溫度從 40°C (先經(jīng)過前三組循環(huán)水冷卻后的空氣溫度)降至2(TC，冷卻量為81.0萬Kcal/h(理論 值)，可省蒸汽1528Kg/h， 一天按24小時(shí)計(jì)算，可省蒸汽36672Kg/D ;—年300天，可省蒸汽 11001. 6t/y，折合標(biāo)準(zhǔn)煤約1571. 6t。 2、若用戶采用深井水來冷卻空氣，空氣溫度從40°C降至20°C ，深井水水溫從16°C 上升至23t:(升溫7t:)，需水量約115. 7t/h，一天24小時(shí)約2776. 8t/D，一年300天約 83. 3萬t/y深井水(此水不能進(jìn)空冷器循環(huán)使用)！現(xiàn)采用溴化鋰制冷機(jī)組5的冷凍水冷 卻后，可進(jìn)行全封閉內(nèi)循環(huán)冷卻，因此水損耗量極少(可忽略不計(jì))。 3、采用翅片式空氣冷卻除水器裝置1產(chǎn)生的熱水來加熱空氣，空氣溫度從2(TC上 升至55°C ，需熱量為141. 75Kcal/h (理論值)，可節(jié)省蒸汽約2942Kg/h (實(shí)際)， 一天24小 時(shí)約70608Kg/D ;—年300天約21182. 4t/y ;折合標(biāo)準(zhǔn)煤為3026t。 從上述例子可知，本實(shí)用新型充分利用了壓縮空氣的余熱，節(jié)能效果十分顯著，并 且大大減少了地下水資源的開采量，可實(shí)現(xiàn)發(fā)酵工業(yè)的節(jié)能、減排、降低運(yùn)行成本的目標(biāo)。
權(quán)利要求用于權(quán)利要求1所述方法的節(jié)能型空氣預(yù)處理裝置，該裝置包括串連在一起的空氣冷卻器及空氣加熱器，其特征在于所述空氣冷卻器采用翅片式空氣冷卻除水器裝置，所述空氣加熱器采用翅片式空氣加熱器；所述翅片式空氣冷卻除水器裝置的第一組管箱的冷卻水出口分別與制冷機(jī)組的熱源進(jìn)口及所述翅片式空氣加熱器的進(jìn)水口相連；所述制冷機(jī)組的熱源出口及所述翅片式空氣加熱器的出水口分別與所述翅片式空氣冷卻除水器裝置的第一組管箱的冷卻水進(jìn)口相連；所述制冷機(jī)組的冷凍水出口與所述翅片式空氣冷卻除水器裝置的最后一組管箱的冷卻水進(jìn)口相連；所述翅片式空氣冷卻除水器裝置的最后一組管箱的冷卻水出口與所述制冷機(jī)組的冷凍水進(jìn)口相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型空氣預(yù)處理裝置，其特征在于所述制冷機(jī)組采用溴 化鋰制冷機(jī)組。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型空氣預(yù)處理裝置，其特征在于所述制冷機(jī)組的熱源 出口及所述翅片式空氣加熱器的出水口分別與儲(chǔ)水罐相連，所述儲(chǔ)水罐與所述翅片式空氣 冷卻除水器裝置的第一組管箱的冷卻水進(jìn)口相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的節(jié)能型空氣預(yù)處理裝置，其特征在于所述儲(chǔ)水罐與所述翅 片式空氣冷卻除水器裝置的第一組管箱的冷卻水進(jìn)口之間設(shè)置有水泵。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型空氣預(yù)處理裝置，其特征在于所述翅片式空氣冷卻 除水器裝置的第一組管箱的換熱面積比其他管箱的換熱面積大10% 20%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型空氣預(yù)處理裝置，其特征在于所述翅片式空氣冷卻 除水器裝置的第一組管箱以及最后一組管箱所對(duì)應(yīng)的外殼上設(shè)置有保溫層。
專利摘要本實(shí)用新型涉及發(fā)酵工業(yè)用節(jié)能型空氣預(yù)處理裝置，其包括串連在一起的翅片式空氣冷卻器及翅片式空氣加熱器；翅片式空氣冷卻除水器裝置的第一組管箱的冷卻水出口分別與制冷機(jī)組的熱源進(jìn)口及翅片式空氣加熱器的進(jìn)水口相連；制冷機(jī)組的熱源出口及翅片式空氣加熱器的出水口分別與第一組管箱的冷卻水進(jìn)口相連；制冷機(jī)組的冷凍水出口與翅片式空氣冷卻除水器裝置的最后一組管箱的冷卻水進(jìn)口相連；最后一組管箱的冷卻水出口與制冷機(jī)組的冷凍水進(jìn)口相連。本實(shí)用新型利用翅片式空氣冷卻除水器裝置來吸收壓縮空氣的余熱，并將熱水作為制冷機(jī)組和空氣加熱器的熱源，節(jié)能環(huán)保；采用翅片式空氣冷卻除水器裝置和翅片式空氣加熱器，換熱效率高。
文檔編號(hào)C12M1/00GK201534837SQ2009202684
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者劉振海, 劉曄 申請(qǐng)人:劉振海