[打印] [關(guān)閉] 發(fā)布時間：[2016-08-25 15:17]

　　空壓機余熱回收利用原理及效益探討

　　隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展而引發(fā)的源能危機和環(huán)境污染，已成為世界各國急待解決的嚴(yán)重問題。我國對環(huán)保工作越來越重視，節(jié)能減排被作為政府的重要工作來抓。

　　作為生產(chǎn)企業(yè)不可缺少的設(shè)備，工礦企業(yè)耗電量較大的往往是空壓機，并且經(jīng)常占到全廠用電量的50%。經(jīng)測算，空壓機年耗電量約為全國工業(yè)用電量的9.6%?？諌簷C在重點應(yīng)用領(lǐng)域的耗能更是驚人，其中煤化工、石化、化肥、電力、冶金等行業(yè)中，空壓機的耗電約占6%以上，氮氫空壓機的耗電占合成氨裝置電耗的70%;乙烯“三機”(裂解氣空壓機、乙烯空壓機和丙烯空壓機)的耗電占乙烯裝置電耗的30%以上，一套10萬空分裝置中配套的泵、風(fēng)機、空壓機的用電近8萬千瓦。

　　我們知道，空壓機在運行時要產(chǎn)生大量的熱量，風(fēng)冷機組要把熱量排入大氣中;水冷機組要通過冷卻塔把熱量排入大氣中。根據(jù)美國能源署統(tǒng)計：空壓機在運行時，真正用于增加空氣勢能所消耗的電能，在總耗電量中只占很小的一部分15%，大約85%的電能轉(zhuǎn)化為熱量，通過風(fēng)冷或者水冷的方式排放到空氣中。

　　空壓機的熱量如果不排放，將影響空壓機的正常工作，影響壓縮空氣的質(zhì)量。當(dāng)然，這些熱量如果直接排放掉，不僅浪費了大量的熱能(可惜)又加劇大氣“溫室效應(yīng)”，造成熱污染。其實對于這些被浪費的熱量，采用空壓機熱能回收技術(shù)，這些看似多余的熱量，其中有很大部分是可以被回收利用的!

　　如何利用好這些余熱，是企業(yè)節(jié)能減排的重要工作，可為企業(yè)創(chuàng)造良好的效益同時，也能為保護環(huán)境盡一份力。

　　經(jīng)濟效益分析

　　空壓機通過風(fēng)冷卻器或水冷卻器向大自然排放大量的廢熱，如果我們用電熱水器和柴油鍋爐加熱這些熱量所需的電費和油費來計算，就可以清楚地知道這些廢熱的價值。

　　下面我們用一臺100HP(75kW)的空壓機，一天工作8小時，一年工作300天來計算。

　　100HP空壓機，功率75kW，油流量75L/min，油溫度80℃，冷卻后溫度為58℃

　　產(chǎn)生的熱量:75×(80-58)×0.45×0.85×60=37868kcal/hr

　　1、用電熱水器加熱空壓機一年所產(chǎn)生的這些熱量所需金額，按0.8元每度電計算，電熱水器的效率為80% 則需要用：

　　1度電=1千瓦小時=860.42千卡

　　37868千卡÷(860.421千卡/度×0.8)×0.8 元/度=44元/小時

　　按一天工作8小時，一年工作300天計算：44×8×300=105600元

　　2、柴油的熱值為每公斤1×104千卡，柴油鍋爐與熱交換器的總效率以0.75計算，則柴油通過鍋爐的燃燒取得的有效熱值約為每公斤柴油7,500kcal。要產(chǎn)生37868千卡熱量需要5公斤柴油。

　　按一天工作8小時，一年工作300天，每公斤柴油5.5元計算

　　5公斤/小時×8小時/天×300天/年×5.5元/公斤=66000元/年

　　鍋爐的維護和管理還需要一個專職人員，按一年20000元算，一年的總費用為66000元/年+20000元/年=86000元/年。可見每年從空壓機浪費的能源折算成電費或油費非常嚴(yán)重，如果能夠把這些熱量利用起來，將創(chuàng)造不小的效益(見表1、2)。

　　空壓機余熱回收系統(tǒng)節(jié)能原理

　　螺桿空壓機的工作原理是由一對相互平行嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子(或稱螺桿)在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)子齒槽之間的空氣不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化，空氣則沿著轉(zhuǎn)子軸線由吸入側(cè)輸送至輸出側(cè)，從而實現(xiàn)空壓機的吸氣、壓縮和排氣的全過程。螺桿空氣空壓機在長期連續(xù)的運行過程中，把電能轉(zhuǎn)換為機械能，機械能轉(zhuǎn)換為風(fēng)能，在機械能轉(zhuǎn)換為風(fēng)能過程中，空氣得到強烈的高壓壓縮，使之溫度驟升，這是普通物理學(xué)機械能量轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，機械螺桿的高速旋轉(zhuǎn)，同時也摩擦發(fā)熱，這些產(chǎn)生的高熱由空壓機潤滑油的加入混合成油、氣蒸汽排出機體，這部分高溫油、氣的熱量相當(dāng)于空壓機輸入功率的25～30%，它的溫度通常在80℃(冬季)～100℃(夏秋季)。由于機器運行溫度的要求，這些熱能通過空壓機的散熱系統(tǒng)作為廢熱排往大氣中。

　　螺桿空壓機節(jié)能系統(tǒng)就是利用熱能轉(zhuǎn)換原理，把空壓機散發(fā)的熱量回收轉(zhuǎn)換到水里，水吸收了熱量后，水溫就會升高。使空壓機組的運行溫度降低，不僅提高了空壓機運行效率，延長空壓機潤滑油使用壽命，回收的熱水還可用于員工熱水洗澡、辦公室及生產(chǎn)車間采暖、鍋爐補充水、金屬涂裝清潔處理、無塵室恒溫恒濕車間及其它需要使用熱水的地方，從而降低了企業(yè)為福利生活用熱水、工業(yè)用熱水而長期支付的經(jīng)營成本，工作原理如圖1。

　　熱回收系統(tǒng)包含兩個組成部分：空壓機內(nèi)部油路改造;外部加裝熱交換器?？諌簷C在運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的熱能通過回收系統(tǒng)回收，然后通過循環(huán)泵把熱水循環(huán)至保溫水箱，待需要熱水時直接通過熱水泵從水箱取熱水。熱回收系統(tǒng)是安裝在空壓機外部的系統(tǒng)，通過油管以及連接件與空壓機進行相連，再通過對空壓機的改造，可以滿足：

　　● 空壓機正常的工作油溫;

　　● 不破壞空壓機的正常工作;

　　● 整潔的外表，安全可靠的系統(tǒng)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行;

　　● 余熱利用，節(jié)能環(huán)保，減少溫室氣體排放，良好的經(jīng)濟和社會效益。

　　空壓機余熱回收方式

　　空壓機余熱回收不僅節(jié)省了能量，而且還可以延長空壓機的使用壽命，減少了維修的幾率。但是空壓機余熱回收不是只有一種換熱方式，要選擇合適的換熱方式才會得到事半功倍的效果?？諌簷C最常用的余熱回收方式就是循環(huán)式和直熱式。

　　1、熱風(fēng)直接回收利用

　　風(fēng)冷空壓機的冷卻系統(tǒng)由空壓機內(nèi)置油冷卻器、氣冷卻器、排風(fēng)扇換熱器等組成。冷卻用空氣通過強制對流的方式對油和氣進行冷卻，從而保證空壓機的正常運行。由于機組的散熱，冷卻排風(fēng)溫度通常比進風(fēng)溫度高10 ℃～15 ℃?？諌赫痉吭O(shè)計時，空壓機冷卻熱風(fēng)通常經(jīng)風(fēng)管接至室外，將該熱風(fēng)經(jīng)風(fēng)管直接送至需加熱的場所是常用的余熱直接回收利用方式。

　　1.1 熱風(fēng)用于車間的冬季輔助加熱。

　　當(dāng)空壓站貼臨廠房建設(shè)時，空壓機的冷卻熱風(fēng)可直接排放到車間內(nèi)，用于車間的冬季輔助加熱。該余熱利用方式存在如下特點：建設(shè)或改造簡單，投資很小;余熱的利用存在季節(jié)性。該種余熱利用方式特別適用于中部地區(qū)，如江浙一帶，冬季車間不采暖，但氣溫又比較低。這種余熱利用方式在使用過程中應(yīng)該注意噪聲對車間的影響。

　　1.2 熱風(fēng)用于特殊房間的工藝加熱

　　在工業(yè)領(lǐng)域存在著需常年加熱的場所，如后處理車間的油漆房、烘干房等，且其使用時間和空壓站的啟停同步，此時可將冷卻熱風(fēng)引至需加熱房間。此時余熱利用效率較高，不存在季節(jié)性。需注意的是，此時排熱風(fēng)管一般較長，需另設(shè)引風(fēng)機進行引風(fēng)，且應(yīng)在廠房建設(shè)時同步實施。

　　2、熱量間接回收利用

　　熱量的間接回收是指對空壓機內(nèi)部的冷卻系統(tǒng)進行改造，并通過換熱的方式將余熱進行回收。與熱風(fēng)直接回收相比，間接回收應(yīng)用范圍更廣，利用效果更好，不僅可以用于風(fēng)冷型空壓機，也可以用于水冷式空壓機。

　　經(jīng)過濾除塵和除雜質(zhì)后的空氣進入空壓機，在壓縮過程中與噴入的冷卻潤滑油混合，壓縮后的混合氣體從壓縮腔排出，經(jīng)油氣分離器分離為高溫高壓的油和氣。為保證機器正常工作，高溫高壓的油和氣必須分別進入各自的冷卻系統(tǒng)進行冷卻，其中壓縮空氣經(jīng)冷卻器、過濾器后進入使用系統(tǒng);高溫高壓的潤滑油經(jīng)冷卻器冷卻后返回油路重新使用。高溫高壓的潤滑油溫度在80℃～100℃之間，承載了余熱的大部分熱量，將油路系統(tǒng)進行改造，并通過換熱設(shè)備將熱量加以回收利用即為空壓機余熱的間接回收利用。根據(jù)工程經(jīng)驗，潤滑油路系統(tǒng)可回收的熱量約占余熱的60%左右。新增的化熱設(shè)備及其附屬設(shè)施在工程被稱為熱能回收機組，現(xiàn)在各空壓機廠家基本都能提供該類產(chǎn)品。

　　該類余熱利用系統(tǒng)在工廠中有著廣泛的應(yīng)用，尤其是在耗氣量較大的紡織、化纖等行業(yè)，空壓機的余熱可完全滿足整個廠區(qū)的工人淋浴用熱。

　　工程應(yīng)用中，應(yīng)用該系統(tǒng)需增加熱能回水機組，并對原有的淋浴用熱系統(tǒng)進行適當(dāng)改造。因此，熱量間接回收利用系統(tǒng)有著如下特點：增加設(shè)備投資及改造費用;對設(shè)備占用場地有所要求;余熱利用可常年使用;余熱回收利用效率高，經(jīng)濟效益顯著。

　　需注意的是，余熱系統(tǒng)的配置需對空壓機內(nèi)部管道進行改造，因此余熱回收機組一般應(yīng)由空壓機的供應(yīng)商進行成套配置，或由其對既有機組進行改造，否則容易造成空壓機保修方面的糾紛。

　　總結(jié)：

　　如今，節(jié)能被提到一個相當(dāng)重要的高度，有人甚至把節(jié)能稱為“第二能源”。企業(yè)實施節(jié)能改進，不僅可以緩解政府能源供應(yīng)和建設(shè)壓力，減少廢氣污染保護環(huán)境，更重要的是可以讓企業(yè)降低能耗，減少企業(yè)自身運營成本，而空壓機余熱回收正是廣大工礦企業(yè)進行節(jié)能減排、降低運營成本的有力途徑。

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