淺談空壓機余熱回收技術及其應用

郭成鑫

摘 要：本文主要針對介紹空壓機余熱回收技術進行研究，并對該技術在實際生產中的應用情況進行了闡述。

關鍵詞：空壓機；余熱回收；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.037

1 引言

空壓機余熱回收技術作為一種典型的工廠節能改造技術，能夠對空壓機余熱進行回收，并重新在發電、企業員工的生活熱水及企業生產流體預熱等方面進行利用，從而大大減少了余熱余能的浪費，減少了能源的消耗，起到了節能的效果。

2 空壓機的工作原理

空壓機主要是應用于工廠、建筑及礦山等多個行業之中，并發揮設備的優越性，源源不斷的提供具有一定壓力的壓縮空氣，從而使得工藝流程中對氣源的需求得到更好的滿足。

另外在化工領域，空壓機作為動力源，也發揮著不可替代的作用。空壓機在市場上種類繁多，其中螺桿式空壓機由于獨特的優勢，在諸多行業中得到了較為廣泛的應用，具有一定的代表性。空壓機的應用可以獲得安全無害的壓縮空氣，具有著良好的調節性能，但需要消耗大量的能量是其主要缺陷，一般在企業工業化生產中，空壓機的電量消耗能夠占到企業用電量的十分之一之多。

螺桿式空氣壓縮機主要是在吸氣、密封及輸送、壓縮、排氣這樣四個過程中完成使命。殼體中的齒溝還會存在一個與螺桿嚙合的過程，當螺桿在殼體內進行轉動時，因為齒溝嚙合面的轉動會使得吸入的油氣密封輸送至排氣口，這樣使得進氣口吸入空氣和機油；由于齒溝嚙合過程中的間隙在輸送過程中是不斷變小的，這樣油氣便會受到壓縮；齒溝嚙合面其處于旋轉狀態，當其轉至殼體排氣口時，便會有較高壓力的油氣混合物從機體排出。如圖1為空壓機的結構原理。

空壓機在連續運行時，會出現壓縮機及機油的溫度升高現象，在空壓機系統中，機油有著清潔、密封、防誘、潤滑、緩沖及冷卻的特點，這也使得機油溫度在到達一定程度后，主體的工作溫度便會在風機的作用下降低；在機油溫度下降后，低于一定溫度后停止轉動。

通過上述空壓機的工作原理可以看出，空壓機所需的大量電能大部分用于壓縮空氣，從而將原動機中的一部分機械能實現與氣體壓力能的轉換。同時有大量的熱量在機油、油氣及機體中蓄積，而熱量的來源主要是壓縮空氣時所排放出來的，隨風機運行排放到環境中，這部分約占90%的熱量理論上是可以進行回收再利用的，因此空壓機余熱回收有著廣闊的市場前景。利用余熱回收技術在有效實現回收能量的最大化的同時，還可以促進能量損耗的減少，使得空壓機效率提高，并延長空壓機的使用壽命。

3 空壓機余熱回收技術

為了將機油管路引出，可以在空壓機機油冷卻回路上進行三通電動閥的加裝，也就是將空壓機中的機油冷卻裝置外置，實現水冷系統的改造成功，但改造后原風冷系統并沒有去掉，而是作為冷卻系統的備用而存在，具體改造示意圖如圖2為所示。

因為水冷要比風冷能產生更為優質的效果，自然在對空壓機應用余熱回收技術后，空壓機的正常工作和性能是不會受到任何干擾和影響，此外，該技術的應用有效減少設備的維護成本，延長空壓機的壽命。其中還會有可以用于洗澡或生活用水的中溫水產生，這是通過水冷系統換熱所得到的，這樣便實現了余熱的回收利用。

空壓機余熱回收是在原有的油路管道中接入換熱器，具體操作為加裝三通電磁閥，主要安裝位置為原油路系統的進出口處。再將機油引出后，換熱器就可以發揮換熱的作用。為了使得系統的安全性更高，可將在繼續保留原有風冷系統的同時，并聯空壓機余熱回收系統。當實現油氣系統分離后，便會產生高溫氣。將高溫氣直接通向原有的氣冷卻系統。這樣在經過溫度感應器時，便會得到一個準確的溫度。如果得到的高溫油溫度大于76℃，就可以再熱交換后，再次進入油路循環系統，從而有效地減少了機油的消耗量。在整個系統中，還設置了保溫水箱和儲水箱，分別用于供水水箱和用戶水箱。另外，為了預防特殊情況，在控制系統中還設置了緊急處理工作模式、防凍模式等一系列的保護措施。

4 空壓機余熱回收技術的應用實例

空壓機余熱回收技術適用于各化工企業及生產制造企業，如原料藥發酵制藥企業，企業為了提供發酵菌種合適的生長環境，需要進行大量的壓縮空氣操作。

4.1 利用裝置壓縮熱能回收

熱能回收該項目主要是對在壓縮空氣時所產生的熱能利用余熱回收的裝置來實現再利用，當空壓機組排氣溫度至130度時，在該熱空氣下，對熱媒水進行加熱至85度，這樣便可以得到可供回收的熱源，夏季該熱源可作用于吸收式制冷機中，冬季可以用于供熱，從而可以實現熱能回收再利用的目標，還可以對壓縮的空氣降溫。真正實現了節能環保的作用。

4.2 安裝施工裝置

在調整好空壓機組的供氣系統后，要對空壓機組進行停機改造，也就是拆除機組中原來存在的冷卻器，并在冷卻器的后端安裝余熱回收裝置。

4.3 施工吸收式制冷機組

安裝好獨立的余熱回收一次水煤循環系統，并實現真空熱能回收機組與一次水熱媒管路的對接，安裝好空壓機中的冷卻器及熱能回收裝置，從而當一次水熱媒進入裝置時，利用泵組的輸送，將一次水熱媒由真空熱能回收機系統送至吸收式制冷機組蒸發器，對吸收式制冷機組的安裝地點可以獨立選擇，要注意的是在進行管道的鋪設時，對制冷機組中的總管路與冷水出水管路的連接進行檢查。

4.4 采暖管道的對接

在空壓機余熱回收技術應用后，對接暖氣水泵進口管路與真空熱能回收機組中的一次水熱媒管路，這要花費約2天的時間完成，而施工的關鍵是鋪設和安裝管路。

在整個空壓機余熱回收技術應用過程中，吸收式冷水機組是制作周期最長的設備，約要90天。設備的安裝需要17天左右，最后為3天的調試，從而整個空壓機余熱回收技術的具體實施工作完成。

4.5 空壓機余熱回收經濟效益的核算

采用空壓機余熱回收改造后，能夠實現較大的經濟效益，現對前一年未使用余熱回收技術與今年改造后的相關數據進行對比計算。在夏季，制冷機組需要7個月的運行時間，而且是不停止工作的，一天24小時不間斷，夏季的制冷量為2600kw/h，電制冷機耗電量是450kw/h，空壓機余熱回收技術的應用使得改造后的運行電費節約了105.2萬元；在冬季可以供熱，越有4個月的供熱時間，也是每天24小時不間斷，每小時要用3噸蒸汽，一頓蒸汽價值為190元/噸，通過前后兩年對比，在蒸汽費用上余熱回收技術的應用共節約了164.3萬元。

由于空壓機余熱回收技術的實際應用需要對換熱器、吸收式溴化鋰和余熱回收機組進行投資，這些前期投資費用約為500萬元，運行一年后可以節約269.4萬元的運行成本，通過上圖可以看出，兩年內即可以收回投資成本，并且隨著使用時間的增加，余熱回收技術帶來的經濟效益不斷凸顯，有著較強的實際應用價值，另外還具有著較高的環境效益和社會效益。

5 結束語

應用余熱回收技術，對壓縮空氣壓縮熱能進行有效的回收利用，使得壓縮空氣冷卻的投入成本得到減少，還可以將回收的熱能進行供熱制冷使用，可謂實現了一箭雙雕的雙重目的，是極具市場潛力的一項節能技術。隨著我國的不斷發展，能源供需矛盾的狀況仍將長期存在，因此大力推行節能減排改造，構建資源節約型和環境良好型社會十分必要。空壓機余熱回收技術作為一種典型的節能改造，在諸多行業中都有著成功的案例，其不僅不會對空壓機的正常運行造成不利影響，反而能夠促進設備穩定運行。余熱回收再利用大大減少了能源物質的消耗，降低了企業的運行成本，并且還有著較強的社會和環境效益，相信隨著相關技術的不斷發展，空壓機余熱回收技術也一定會得到更為廣泛的推廣和應用。

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