空壓機熱能回收與應用的探討

摘 要：針對本企業空氣壓縮機大量余熱散失浪費的現狀，提出了一種余熱利用方案。壓縮機壓縮空氣產生大量的熱能，通過冷卻系統散發到大氣中。如果回收利用，可幫助企業節約能源消耗，又能夠間接減少CO2的排放，有著良好的經濟、環境和社會效益。針對本企業4臺Atlas copco無油螺桿空壓機及現場利用能源情況進行分析，提出熱能回收的改造方案。通過回收空壓機熱能，用于工廠采暖、生活熱水和軟化水加熱等使用，達到節省能源和節約成本費用?？諌簷C熱能回收（按2臺空壓機功率400KW），每年可以節省107萬元，項目改造的回收期為13個月。

關鍵詞：空壓機；余熱回收利用；節能減排；改造

引言

空氣壓縮機（簡稱空壓機）是工業領域應用最廣泛的動力源之一，被廣泛應用于機械制造及其他需要壓縮氣體的場所。實際檢測發現，空壓機排出機體的油氣混合物溫度較高，如果熱量不及時排出，會對設備造成嚴重的損壞，并影響產氣效率。因此，將空壓機產生的余熱回收利用，既可以最大限度地回收能量，減少能耗，又能提高空壓機的產氣效率，延長設備壽命。

本企業是卷煙生產制造工廠，制絲和卷包設備生產需要大量高壓空氣，標準氣壓是0.7MPa。工廠能動車間配備了4臺Atlas copco無油螺桿空壓機，其中ZR200（功率200KW）2臺，ZR160VSD（功率160KW）1臺，ZR250VSD（功率250KW）1臺。生產期間需要2臺ZR200機組或1臺ZR200和1臺ZR250VSD運行保證生產供給（以下計算按2臺空壓機每小時可回收功率318KW計算）。為了保證空壓機正常運行，空壓機組采用水冷方式將壓縮機熱量排出室外環境，造成了能量的極大浪費。

2.2 冬季應用

2.2.2 員工洗浴熱水加熱應用

平均每小時消耗空壓機回收能量38Kw，即利用空壓機熱能回收用于冬季洗浴用熱水可節約的能量總數為91200Kw·h，相當于328320兆焦。

冬季洗浴利用熱能回收折合節省蒸汽為：162噸。

2.3.2 軟化水加熱應用

按實際開機功率每小時可回收能量：318Kw·h，洗浴用熱水每小時用31Kw.h。剩余的空壓機熱回收能量為每小時287Kw用于軟水加熱加熱應用。

因受限于空壓機進出冷卻系統效率要求，溫升要求最佳狀態為10℃，所以其余熱量由輔助冷卻系統排放到室外，不能完全應用按我廠軟化水平均每小時使用20噸，則每小時可利用空壓機熱能為200Mcal，折合能量為233Kw.h，相當于838.8兆焦。則其他季節（按120天生產期）利用空壓機熱能回收加熱軟化水可節能能量總數為：2013120兆焦，即其他季節將回收熱能用于加熱軟化水折合節省蒸汽為：998噸。

3.1 改造冷卻水循環系統

選用配件包括內部管路、溫控閥、連接件、閥門等，使用溫控閥調節出口溫度和水流量，保證出口水溫度在85℃～90℃之間。

3.2 循環泵系統

3.3 熱交換系統

熱水輸送系統并連連接，用總管連接到熱交換系統之中，在進換熱器之前安裝溫控三通調節閥。

3.3.1 使沒有達到回收價值的熱水通過溫控調節閥流回空壓機產生一路循環。

3.3.2 當產生有回收價值的熱水時，打開溫控調節閥進入第一臺換熱器，工廠用水產生熱交換，使工廠用水溫度提高。

3.3.3 當工廠用水在熱量無法消耗時或第一臺換熱器產生故障時，打開溫控二通調節閥，使循環熱水進入第二臺換熱器進行交換，保證空壓機正常；熱交換系統中安裝一臺200升的膨脹水箱用于補水。

3.4 附加的空氣冷卻器系統

在空壓機內部改造時，要求空壓機的壓縮空氣出口溫度超過干燥機的進口溫度，需要在空壓機和干燥機之間加裝壓縮空氣冷卻器。

3.5 熱能回收裝置

設計原理采用了雙回路溫控回路，在保證熱回收效率最大化的同時，也保障了設備的正常運行。在熱水管道上加裝能量表以便顯示回收功率。

4 節能效益分析

項目改造完成后，經2個月（2012年12月～2013年1月）的觀察發現，余熱回收系統運行良好，不影響壓縮機正常工作，具有很好的經濟社會效益。經統計2012年12月-2013年1月鍋爐蒸汽消耗量與上一年同期比較，每天平均節省蒸汽約6噸，基本達到空壓機熱能回收設計能力。按項目投資108萬元計算，整個項目改造的回收期約13個月。又由《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》可知，燃料油的碳排放系數為0.6185噸/噸，按工廠全年節約柴油120噸，可得碳減排約74噸/年，CO2減排約267噸/年。

空壓機系統存在的大量電能轉化為熱量，造成能源浪費的現象，是可以通過全面的系統解決方案來消除和彌補的。結合余熱回收系統對原有的空氣壓縮系統進行改造，既解決了空壓機冷卻散熱的難題，又可以充分利用廢熱，減少燃料的消耗量，具有良好的經濟和社會效益。

作者簡介：張瑋，男，49歲，現任紅塔遼寧煙草有限責任公司營口卷煙廠副廠長，負責工廠卷煙生產過程中各項管理工作。

李廣華，男，43歲，現任紅塔遼寧煙草有限責任公司營口卷煙廠卷包車間主任，負責工廠卷接包車間各項日常管理工作。