空壓機(jī)熱能回收分析

摘要：壓縮機(jī)壓縮空氣產(chǎn)生大量的熱能，通過冷卻器散發(fā)到大氣中。如果回收利用，可幫助企業(yè)節(jié)約能源消耗，又能夠間接減少CO2的排放，有著良好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。本方案通過回收空壓機(jī)熱能，用于工廠采暖和生活熱水使用，另外可用于RO反滲透自來水的升溫、鍋爐補(bǔ)充熱水等，達(dá)到節(jié)省能源，節(jié)約成本。

關(guān)鍵詞：空壓機(jī) 熱能回收

1 無油空壓機(jī)冷卻工作原理

空氣通過過濾器進(jìn)入第一級(jí)低壓轉(zhuǎn)子的加壓和中間冷卻器冷卻，再通過管路系統(tǒng)進(jìn)入第二級(jí)高壓轉(zhuǎn)子的加壓和后冷卻器冷卻，使高油的壓縮空氣降低到可接受的程度。外界的冷卻水進(jìn)入后冷卻器、中間冷卻器和油冷卻器，冷卻高溫壓縮空氣和高溫油。油通過管路系統(tǒng)冷卻低壓轉(zhuǎn)子和高壓轉(zhuǎn)子，高溫油進(jìn)入油冷卻器冷卻后，在內(nèi)部循環(huán)使用。對(duì)于空壓機(jī)空氣經(jīng)過第二級(jí)高壓轉(zhuǎn)子的壓縮，一般可以達(dá)到180℃～190℃的溫度，經(jīng)過冷卻后，壓縮空氣溫度一般控制在40℃～45℃進(jìn)入干燥機(jī)干燥，空壓機(jī)的輸入功率大約有90%（大部分為軸功率）是作為熱量通過冷卻器帶走，消耗在環(huán)境中的。

2 現(xiàn)狀分析

2.1 空壓機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)狀分析（表1）

表1

■

2臺(tái)ZR200回收熱水情況（如表2）。

ZR200熱能回收分析：

回收的效率為85%，加載率為90%，則該2臺(tái)ZR200空壓機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行20小時(shí)可供每天回收的熱量為：6120KWH （400×85%×90%×20=6120KWH.）。

2.2 用熱系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

①冬季。取暖應(yīng)用+洗澡水=綜合應(yīng)用

a取暖應(yīng)用。冬季取暖管道回水溫度為50度左右，進(jìn)水溫度為65度左右，空壓機(jī)可回收溫度：最高90度，空壓機(jī)允許冷卻進(jìn)水溫度最高35度。空壓機(jī)熱能回收加熱取暖出水溫度高于65度（可到90度），回水溫度低于35度，90%加載、回收85%。熱能回收水每天循環(huán)量=174.86噸。400*0.85*0.9*3.6/4.2/（65-35）*20=174.86噸。

Q（T/H）=■

每小時(shí)可用采暖熱量=174.86*1.17/24*（65-50）=153.44KW。

（冬季供暖要求出水溫度65度，回水溫度50度。）可用采暖面積為：153.44/0.12=1278m2。（根據(jù)暖通規(guī)定采暖面積 按照120W/m2計(jì)算）。

每天用于取暖的熱量為：

3068.8KWH.（153.44*20=3068.8KWH）

3068.8KWH相當(dāng)于11047兆焦

180噸蒸汽的熱值為：2520兆焦/噸

每天折合節(jié)省蒸汽為：5.5噸。（蒸汽80%的熱效率利用計(jì)算）

蒸汽按照250元/噸，每天則可以節(jié)省：1375元。

130天取暖計(jì)算，一個(gè)冬季則可以取暖節(jié)省178750元。

b洗澡應(yīng)用

自來水冬季溫度約為0度，需要加熱到50度供工人洗澡。

經(jīng)過取暖加熱后，空壓機(jī)熱水回收的溫度約為50-55度左右，可把洗澡水加熱到45度。

2臺(tái)ZR200空壓機(jī)每小時(shí)可回收熱量：306KWH（400*0.85*0.9=

306）

取暖每小時(shí)用掉：153.44KWH

每小時(shí)可用于洗澡水加熱的熱量為：152KWH。

洗澡水從0度到45度每天可以加熱量為：2.9噸/小時(shí)。

全天可以生產(chǎn)加熱洗澡水為：58噸/天（2.9*20）

Q（T/H）=■

冬季加熱洗澡水可以節(jié)省蒸汽：5.5噸。

一個(gè)取暖冬季綜合應(yīng)用每天可以節(jié)省蒸汽：11噸。

一個(gè)取暖冬季綜合應(yīng)用可以節(jié)省蒸汽：357500元。（130天計(jì)算）

冬季回收應(yīng)用示意圖：

原洗澡應(yīng)用：（圖1）

冬季熱量用于取暖和洗澡應(yīng)用，洗澡水箱加熱完畢后，全部熱量用于取暖應(yīng)用。

②其余季節(jié) 洗澡水=綜合應(yīng)用

洗澡應(yīng)用

自來水溫度約為15度，需要加熱到50度供工人洗澡。

2臺(tái)ZR200空壓機(jī)每小時(shí)可回收熱量：306KWH（400*0.85*0.9=

306）

洗澡水從15度到50度熱水量為：7.5噸/小時(shí)。

全天可以生產(chǎn)加熱洗澡水為：150噸/天（7.5*20）

其余季節(jié)關(guān)閉取暖系統(tǒng)，滿足洗澡系統(tǒng)的應(yīng)用。（如圖2）

其余季節(jié)（200天計(jì)算）如果熱量全部利用，則可以節(jié)省蒸汽：2200噸。（200*11）節(jié)省蒸汽：550000元。

③全年節(jié)省費(fèi)用計(jì)算：

2臺(tái)ZR200熱能全部利用，全年可以節(jié)省蒸汽：907500元。

④冷卻補(bǔ)充水夏季可大大降低，按照每天減少30噸補(bǔ)充量，每噸1.5元，150天計(jì)算可節(jié)省：30×150×1.5=6750元。

⑤總計(jì)可節(jié)省費(fèi)用：

空壓機(jī)熱量應(yīng)用+冷卻水減少量=91.3萬元。

3 改造方案

此次改造的主要內(nèi)容：空壓機(jī)提供優(yōu)質(zhì)的熱源通過改造和控制使之出口水溫度達(dá)到要求溫度，改造空壓機(jī)內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)，循環(huán)泵系統(tǒng)，熱交換系統(tǒng)。如圖3所示。

空壓機(jī)經(jīng)過改造后，熱能通過熱能輸出模塊C進(jìn)行輸出，當(dāng)外部不用熱量時(shí)，通過備用冷卻水（原冷水塔的水）進(jìn)行散熱，保證空壓機(jī)的正常運(yùn)行。空壓機(jī)的空氣出口溫度經(jīng)過再加的后冷器A進(jìn)行降溫，保證空氣出口溫度達(dá)到干燥機(jī)的入口要求。當(dāng)空壓機(jī)開時(shí)，相應(yīng)的電動(dòng)閥DF開啟，提取熱量。空壓機(jī)關(guān)閉時(shí)，相應(yīng)的DF關(guān)閉但留10%的開度，保證空壓機(jī)的余熱散發(fā)。洗澡換熱應(yīng)用，洗澡水箱和洗澡的板式換熱器F1換熱，出口溫度由J1進(jìn)行控制，當(dāng)水箱內(nèi)的溫度達(dá)到要求時(shí)，水泵組G1停止運(yùn)行。洗澡應(yīng)用，洗澡前15分鐘，回水電子閥門H2開啟，定壓水泵G3運(yùn)行，把管道內(nèi)的水預(yù)熱。回水電子閥門H2在15分鐘延時(shí)后關(guān)閉，洗澡進(jìn)行，洗澡完畢定壓水泵G3關(guān)閉。洗澡水箱內(nèi)的水位降到一定的比例時(shí)，補(bǔ)水電子閥門H1開啟，也可手動(dòng)補(bǔ)水。軟水箱加熱，軟水箱的水由原先的水泵到達(dá)F2換熱器后，流回軟水箱。當(dāng)軟水箱的水溫達(dá)到一定的溫度時(shí)，溫控電子閥門H2關(guān)閉。冬季取暖時(shí)，關(guān)閉取軟水箱的閥門，打開G2水泵，把取暖的回水到換熱器F1進(jìn)行加熱，溫度由溫控閥門J2進(jìn)行控制，然后再回到取暖的回水管路上。

空氣壓縮機(jī)是目前的市場上普遍使用的一種動(dòng)力設(shè)備，只需進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑欤梢蕴峁┢肺惠^高的熱源，用于鍋爐進(jìn)水預(yù)熱，生活熱水，空調(diào)供熱等。在保證熱回收效率最大化的同時(shí)，也使設(shè)備的油溫控制在正常合理的范圍，保障了設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)空壓機(jī)不會(huì)產(chǎn)生任何負(fù)面影響。

參考文獻(xiàn)：

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[3]葉聿漳.空壓機(jī)熱能回收器的應(yīng)用[J].能源與環(huán)境，2012（06）.

作者簡介：

欒強(qiáng)（1975-），男，遼寧蓋縣人，工程師，科員，研究方向：電氣設(shè)備及自動(dòng)化控制。