螺桿式空壓機余熱回收及節能分析

郭衷中

摘 要：介紹了螺桿式空氣壓縮機的余熱回收，著重分析了余熱回收的意義，節能計算、節能空間和市場前景。并以某廠為例，進行了實際的節能計算。

關鍵詞：螺桿式空氣壓縮機；余熱回收；節能分析

Waste Heat Recovery and Energy Efficient Analysis of Screw Air Compressors

Guo Zhongzhong

414509 Hunan HuangJinDong Mining Co.， Ltd Hunan Yueyang

Abstract：waste heat recovery of screw air compressor is Introduced， four aspects of waste heat recovery are emphatically analyzed， including significance， energy-efficient computing energy space and market prospect. Take a factory as an example， energy-efficient is computed.

Keywords：Screw Air Compressors；Waste Heat Recovery； Energy Conservation Analysis

引言

螺桿式空氣壓縮機在礦山上是一種很普及的供風設備，其特點是高性能、高效率、維護費用低，但是缺點之一就是很大部分能量被無可避免的轉化成了廢熱而被浪費掉，而余熱回收卻剛好彌補了這一方面的缺陷，可謂變廢為寶，成就了一個很有市場前景的新型項目。

1.空氣壓縮機熱回收工作原理

螺桿式空壓機在長期、連續的運行過程中，把電能轉換為機械能，機械能轉換為高壓壓縮空氣。在機械能轉換為高壓壓縮空氣過程中，空壓機螺桿的高速旋轉產生的大量熱量，經潤滑油帶出機體外，最后以風冷或水冷的形式把熱量散發出去。空壓機的潤滑油溫度通常在80℃（冬季）-97℃（夏秋季），這些熱能都通過空壓機的散熱系統作為廢熱白白地排放到環境中。

螺桿式空氣壓縮機余熱回收節能設備，采用冷熱交換原理，將高溫潤滑油熱量轉換為55℃-75℃熱水，從而解除了企業為解決員工生活熱水及供暖系統所長期承受的經濟負擔。

按工程熱力學理論分析，氣體在等溫壓縮過程中，外界對氣體的功將全部被轉化為熱量，圖1所示的是噴油螺桿壓縮機在工作時能量轉化的分布比例以下。

壓縮機在工作過程中所耗電能轉變熱量后大部分被壓縮后的油氣混合物帶走，這些混合物經過分離，分別在各自的冷卻器（油冷卻和氣冷卻）中被冷卻介質（水或空氣）帶走，白白浪費了，從理論上講，除了4%損耗外，有93%的熱量可以被回收。

2.空壓機余熱工程系統規劃前后之對比

2.1 節能規劃前，存以下能量浪費

（1）空壓機所產生的高能量的熱能白白浪費掉、無法合理利用；

（2）空壓機因高溫而引起的機油碳化，橡膠油管老化，軸油封漏油等一系列故障，帶來的高成本的維修費，并且還影響生產。

2.2 節能規劃后，從以下方面實現節能

（1）無運行成本： 不用燒油、不用耗電，完全利用螺桿空壓機熱能，同時散熱風機很少運轉，對空壓機本身省電。

（2）低成本投入：安裝余熱回收設備后馬上見效，無需再投入其它熱水設備，投資回收期約一年。

2.3 無天氣影響，只要空壓機運行，即可供應免費無成本的熱水。

2.4 改善空壓機運行狀況-安裝余熱回收設備后，可以大大的降低空壓機的油溫，提高產氣率，延長空壓機使用壽命，減少運行費用。（空氣動力學家和空壓機制造廠家給出廠機組額定的每分鐘產氣量m3/min是以80℃的溫度測量定準的，溫度每上升1℃，產氣量就下降0.5%，溫度越高，空壓機效率越低）

2.5 符合環保要求-廢熱零排放，設備穩定，全自動運行，節能、環保、

3.余熱回收的節能分析

以我公司湖南黃金洞礦業有限責任公司為例，我礦區選礦廠有兩臺SA-220A螺桿式空氣壓縮機（一備一用），下面我們就對其進行余熱回收的所產生的效益來算一筆帳。該壓風機額定功率為220KW，根據礦區實際生產情況，單臺壓縮機一年約有340天處于工作狀態，每天工作時間約為20小時，其中包括加載時間約15小時，卸載時間5小時，而加載功率為220KW，卸載功率為加載功率*50%。根據權威測算，空壓機壓縮空氣時可回收廢熱消耗的能量約占總功率的97%，浪費之巨大甚是讓人乍舌，而若為其配置一臺配套的單油路熱回收機（回收率約為70%），以現今煤價1000元/噸，電費0.65元/Kwh為基準做以下計算。

其一：未配置熱回收裝置的SA-220A空壓機每年因廢熱浪費的能量為Q1=（220*15+220*0.5*5）340*97%=1269730KWh=4571028MJ，而熱能回收機每年能回收的熱能Q2=Q1*70%=3197120MJ。而公司生活所用熱水一般為燃煤鍋爐所獲取，一噸標準煤能產生的熱量約為Q=29306MJ，而鍋爐煤熱利用率約為η=40%，熱回收機所回收的熱能相當于 Q2/（ηQ）=272.96噸，也就是說每年可以節約27.296萬元燃煤費用。

其二：若采用了熱回收裝置，則可以取代壓縮機7.5Kw的冷卻風扇電機，一年則可以節約的電量為：340*20*7.5=51000KWh，也就是說這里可以節約3.3萬元用電費用。

由上可知，單從節能方面余熱回收項目每年就可以創造出30.596萬元的效益，經濟之可觀可謂毋庸多言。

4.余熱回收的應用范圍

余熱回收最常用的功能就是制取熱水，能夠利用壓風機余熱將普通水加溫到55至75度，提供給人們生活用水所需。我司鍋爐進水就取用余熱回收后的熱水，大大節約了煤的使用。

5.余熱回收對空氣壓縮機的影響

5.1 保證機油溫度恒定在一定范圍，不易變質，潤滑良好，設備磨損減小，可以延長壽命；

5.2壓風機機溫不高，延長空壓機零部件的使用壽命；

5.3機房溫度低，進氣溫度也降低，進氣量増加，可提高產氣率；

5.4機頭運行溫度低，增加了承載能力，延長了機頭的使用壽命。

6.熱回收原理圖（單油路）

6.結語

結合熱回收系統對原有的空氣壓縮系統進行改造，不但減少燃煤類燃料的消耗，還減少了燃煤等對大氣的污染，將余熱回收所制熱的普通水用于鍋爐進水預熱、生活熱水、生產廠房冬季取暖、生活區供暖等，可以取得很好的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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