聚酯廠空氣壓縮機熱能的回收利用

摘 要：文章研究了空氣壓縮機熱能回收利用的原理，并介紹了空氣壓縮機熱回收的優(yōu)點和空氣壓縮機日常的保養(yǎng)和維護方法，最后通過某型號空氣壓縮機能耗的計算，更加說明空壓機熱能利用的必要性，既能夠給人民群眾的生活帶來益處，同時可以降低企業(yè)的運營成本。

關(guān)鍵詞：聚酯廠；壓縮機；熱量；回收利用

前言

聚酯在我們?nèi)粘Ｉ钪袕V泛應(yīng)用，像工程塑料、塑料纖維等的原料均為聚酯。經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，聚酯行業(yè)發(fā)展進入一個瓶頸期，如何降低生產(chǎn)成品，提高產(chǎn)品利潤，成為廣大企業(yè)面臨的一個難題[1]。

1 空壓機熱量回收技術(shù)

1.1 空氣能量的變化

熱運動，是構(gòu)成物質(zhì)的大量分子、原子等所進行的不規(guī)則運動。熱運動越劇烈，物體的溫度越高。根據(jù)能量守恒定律（熱力學(xué)第一定律），一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。

U=W+Q

在做功和熱傳遞同時存在的過程中，系統(tǒng)內(nèi)能的變化，則要由做功和所傳遞的熱量共同決定。在這種情況下，系統(tǒng)內(nèi)能的增量U就等于從外界吸收的熱量Q和外界對系統(tǒng)做功W之和。

1.2 空氣壓縮機冷卻系統(tǒng)

空氣壓縮機一般分為空冷和水冷兩種方式，中小型空氣壓縮機通常采用空冷形式，風(fēng)冷型是利用風(fēng)道把空氣壓縮機產(chǎn)生的熱量輸出到室外。而大型空氣壓縮機通常采用水冷形式，當(dāng)進水閥門開啟時，冷卻液匯入總進水管，然后經(jīng)過中間冷卻器、后冷卻器和油冷卻器等進入出口管道[2]。當(dāng)出口閥開啟時，再流出管道進行冷卻處理。

冷卻水的作用，是保證壓縮氣體和潤滑油溫度保持在設(shè)計的范圍內(nèi)。中間冷卻器的冷卻管被設(shè)計成帶翅片型式的殼管；潤滑油冷卻器為殼管式。冷卻水從管內(nèi)流過，潤滑油及壓縮氣體從管外通過，以達到冷卻的目的。

2 空壓機熱量回收解決方案

1937年，空氣壓縮機首先由瑞典科學(xué)家Alf Lysholm研制成功。經(jīng)過持續(xù)的基礎(chǔ)理論研究和產(chǎn)品開發(fā)試驗，空氣壓縮機的技術(shù)得到進一步發(fā)展，螺桿壓縮機在日常生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。空氣壓縮機按照運行方式不同，可以分為噴油壓縮機和無油壓縮機兩類，噴油螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子直接嚙合傳動，容積效率高，單級壓比可以做到10以上。

2.1 空壓機熱回收系統(tǒng)

空氣壓縮機的工作原理如圖1所示，當(dāng)空氣壓縮機剛剛啟動時，由于未進行熱車工作，故冷卻液溫度較低，溫度控制閥門1開啟，油氣桶里面的潤滑油進入機頭，此時，油冷和熱能回收換熱器是相通的。當(dāng)空氣壓縮機工作一段時間后，潤滑油的溫度開始上升，當(dāng)潤滑油溫度觸發(fā)溫度控制閥門1的控制溫度時，潤滑油進入熱能回收換熱器，把熱量傳遞給需要加熱的水。如果換熱后，潤滑油溫度低于溫度控制閥門2的觸發(fā)溫度，則潤滑油通過旁通閥繼續(xù)進入機頭。當(dāng)潤滑油溫度達到溫度控制閥2的觸發(fā)溫度時，則進入油冷，再經(jīng)油濾進入機頭。油冷換熱后若油溫下降，經(jīng)溫控閥1、溫控閥2依次判斷，如此周而復(fù)始進行循環(huán)[3]。

2.2 空壓機熱回收系統(tǒng)保養(yǎng)問題

為了保證空氣壓縮機熱回收系統(tǒng)高效和安全的運行，日常的維護不可避免，主要有以下幾方面：

2.2.1 安全操作規(guī)章

（1）開機前檢查空氣壓縮機熱回收系統(tǒng)各部分是否處于正常狀態(tài)，緊固件有沒有松動等。（2）檢查皮帶的松緊是否合適，曲軸箱內(nèi)的潤滑油位是否正常。（3）手動旋轉(zhuǎn)空氣壓縮機風(fēng)扇，檢查是否有卡滯或異響。（4）機器運行過程中，檢查機器的振動、溫度和聲音等是否正常，有無漏油和漏氣等現(xiàn)象。

2.2.2 保養(yǎng)注意事項

（1）仔細觀察各類儀表，如壓力表、油位和溫度控制器等。（2）仔細聽辨機器聲音，如活塞、氣閥和曲軸等部位。（3）仔細觸別機器各部位，感知空氣壓縮機的溫度變化和振動變化情況，如排氣管的溫度和振動情況等。（4）仔細認真貫徹6S，注意機房安全衛(wèi)生，保持空氣壓縮機系統(tǒng)的清潔和空氣流暢。

2.2.3 熟知簡單故障排除，如空壓機無壓力空氣排出，應(yīng)檢查空壓機松壓閥或閥片變形或斷裂。

2.3 項目案例

對于空壓機來說，其輸入能源的80%左右將轉(zhuǎn)化為熱能，并由各種冷卻器排風(fēng)扇帶走，排放到環(huán)境中，這些熱能并沒有得到很好的利用。如果可以根據(jù)相應(yīng)類型壓縮機的結(jié)構(gòu)和原理，適當(dāng)?shù)剡M行改造，將其熱量回收，結(jié)合工廠實際情況將這些熱源進行利用，那么就可以變廢為寶。以某型號的空氣壓縮機為列計算其節(jié)約成本。

表1 某空氣壓縮機性能指標(biāo)參數(shù)

首先，計算空氣冷卻器可以回收的能力，

P=P0×？濁=400×60%=240kW

式中，P0為空氣壓縮機總功率；？濁為空氣壓縮機功率回收率。

其次，計算每天回收熱量；

Q=P×t=240kW×3600×24=20736×106J

假設(shè)，進水溫度為25℃，出水溫度為55℃，則水溫升高30℃，則一臺空氣壓縮機一天可以加熱的水的量為：

m=Q÷C÷dt÷1000=20736×106÷4.2÷30÷1000=164.57噸

其中，C表示水的比熱容；

每天回收20736000KJ取鍋爐效率0.8，相當(dāng)每天節(jié)約重油：

20736000÷9800÷0.8=2644.90kg

日節(jié)約柴油消耗費用=2644.90×2.5元/kg =6612.25元

年節(jié)約鍋爐耗油費用=6612.25×300天=1983675元

年節(jié)約折合燃油費用計198.3675萬元（燃油2.5元/kg）

3 結(jié)束語

空氣壓縮機對于聚酯廠來講屬于高功率和高消耗設(shè)備，通過對空氣壓縮機組中大量熱能通過散熱系統(tǒng)余熱回收利用，不但使得該地區(qū)一定范圍內(nèi)居民的生活用熱水及冬季空調(diào)的供熱負荷減小，使得冷卻塔能耗降低，而且使得整個空氣壓縮機運行環(huán)境得到了改善，使得空氣壓縮機運行功耗降低，生產(chǎn)力得到提高，而對余熱回收系統(tǒng)采取一些必要的控制措施，使得余熱回收系統(tǒng)的工作效率更高。

參考文獻

[1]徐樹風(fēng).螺桿壓縮機的能量回收[J].流體機械，2000（10）：35-36.

[2]歐陽焰肅.空壓機的節(jié)能改造方式[J].石油和化工節(jié)能，2009（5）：18-19.

[3]朱立民，閔圣愷.噴油螺桿空壓機熱能回收節(jié)能實踐[J].通用機械，2009（2）：79-81.

作者簡介：彭玉滸（1989，09-），男，滿族，助理工程師，中國昆侖工程有限公司，主要從事聚酯工廠的綜合動力站，空分站、冷凍站等工廠的工程設(shè)計工作。