空壓機余熱應用實例

納鐵福傳動軸有限責任公司 陸愛軍 陳慈平 錢 進

0 前言

壓縮空氣是工業(yè)領域中應用最廣泛的動力源之一。由于其具有安全、無公害、調節(jié)性能好、輸送方便等諸多優(yōu)點，使其在現(xiàn)代工業(yè)領域中應用越來越廣泛，但要得到品質優(yōu)良的壓縮空氣需要消耗大量能源。在大多數(shù)生產型企業(yè)中，壓縮空氣的能源消耗占全部電力消耗的10%～35%。

1 空氣機余熱利用

空壓機余熱是空壓機在生產高壓空氣過程中隨之產生的多余熱量。在空壓機將機械能轉換為內能的過程中，空氣受到強烈的高壓壓縮，溫度驟升，同時壓縮機的高速旋轉也會摩擦發(fā)熱，這些高溫熱量由空壓機潤滑油混合成的油氣、蒸汽攜帶排出機體。這部分高溫油氣流的熱量相當于空壓機輸入電功率的3/4，它的溫度通常在80℃～100℃[1]。高溫油氣流通過空壓機的散熱系統(tǒng)快速的冷卻，以滿足空壓機正常工作的溫度要求。

實現(xiàn)空壓機余熱的利用具有以下優(yōu)點：1）空壓機產生的熱量主要被各種冷卻器和冷卻水或排風帶走，并排放到周圍環(huán)境中。如果這部分熱量能夠得到利用，可以取得節(jié)能效果。2）在室外氣溫偏高的夏季，很多空壓機特別是風冷空壓機往往會高溫報警并停機，影響生產。許多企業(yè)外購冰塊對空壓機房進行降溫。如果對此余熱回收利用，則可以改善空壓機的工作性能。3）空壓機余熱利用至其他需要加熱的地方，可以大大降低原來工藝所需的燃料消耗，減少有害氣體和CO2的排放。

據(jù)統(tǒng)計，目前我國正在使用的空壓機超過400萬臺[2]，余熱利用的潛力非常巨大，如何實現(xiàn)這些空壓機余熱的合理利用對我國的節(jié)能減排工作意義重大。

2 工程概況

上海納鐵福傳動軸有限公司周浦工廠目前配備有EP200空壓機6臺（5用1備）?？諌簷C的詳細運行參數(shù)見表1?？諌簷C房為單層平頂結構，四周墻壁基本暴露在陽光中，造成一到高溫季節(jié)設備就常因高溫而報警。

表1 空壓機運行參數(shù)

另一方面，為了提供職工洗澡用水，工廠建有兩個浴室，分別為南端小浴室和北端大浴室。南端小浴室有兩個水箱，已經使用多年，保溫效果差，考慮更換為1個12m3和1個7 m3的熱水箱。北端為2個25 m3的熱水箱。大、小浴室的運行參數(shù)見表2和表3。原來浴室熱水箱用鍋爐蒸汽加熱，浴室熱水箱的補水和加熱都是人工控制，在日常用能檢查時，常發(fā)現(xiàn)熱水過熱，浪費能源的現(xiàn)象。

表2 大浴室洗浴時間和用水量

表3 小浴室洗浴時間和用水量

3 改造方案及經濟性分析

3.1 改造方案

為了解決洗浴用水的加熱，同時也為了充分利用空壓機余熱，改造方案為利用空壓機余熱來生產洗浴熱水，改造方案見圖1。改造后來自空壓機的冷卻液（溫度為80℃的油）經過板式換熱器將熱量傳遞給洗浴用水，實現(xiàn)余熱的利用。在本項目中首先保證小浴室加熱，在滿足小浴室加熱的情況下，富裕的熱量將自動轉向大浴室供熱。整個控制過程實行全自動控制和部分功能手動控制兩種方式?？刂破髁?個控制點（每個浴室）給用戶現(xiàn)場進行參數(shù)調整，分別為：1）定量補水設定：設定不同班次的補水量；2）水箱溫度設定：根據(jù)季節(jié)的變化設定加熱溫度；3）自動補水時間設定：設定三班的自動補水時間。

鍋爐房為上述兩個浴室的總控室，能對所有相關參數(shù)進行顯示與修改，能開停所有相關設備。在兩個浴室分別安裝能顯示本浴室的水箱溫度和水位高度的顯示屏。液位高度采用高度顯示，極低液位聲光報警，同時無條件自動補水。

改造方案確定后，必須計算在冬、夏季節(jié)下空壓機的余熱量以及洗浴用水的需熱量，以便確定是否需要其他的熱源。計算結果見圖2和圖3。從圖中計算結果可以看出，夏季時空壓機的余熱可以完全滿足洗浴用水的熱量需求，但是冬季時，空壓機的余熱小于洗浴用水的熱量需求，此時大浴室回收的熱量不夠洗浴水溫，將采用人工控制蒸汽輔助加熱。

3.2 經濟性分析

對項目改造前后系統(tǒng)的經濟性進行分析。

按一年8個月夏季（包括春季、秋委）、4個月冬季，燃氣鍋爐效率90%，天然氣熱值按實測值8178kcal/m3，天然氣價格3.63元/m2進行計算，結果見表4。從表4可以看出改造項目總投資52.2萬元，改造后每年可節(jié)約標煤236t，其投資回收期僅10個月，經濟性良好。另外，改造后的2010年夏天高溫時，只要浴室在加熱，空壓機就沒有報警，緩解了夏天空壓機報警停機現(xiàn)象。

4 結論

本文結合具體改造項目，探討空壓機余熱用于生產洗浴熱水的可行性及經濟性，結論如下：

1）空壓機余熱用于生產洗浴熱水不僅可以改善空壓機本身的工作性能，還可以節(jié)約能源，是一種切實可行的方案。

2）本項目改造后，2010年夏天高溫時，只要浴室在加熱，空壓機就沒有報警，緩解了夏天空壓機報警停機現(xiàn)象。

3）本項目改造后，每年可節(jié)約236t標煤，節(jié)約運行費用65.9萬元，項目投資回收期為10個月，經濟效益明顯。

表4 改造項目經濟性評價

[1]張慶營，張新明，孟令楓.空壓機余熱在中央空調節(jié)能設計中的應用[J].建筑節(jié)能，2010（04）

[2]盧東風.空壓機變頻節(jié)能控制[J].油氣田地面工程，2008(08)