壓風機余熱利用的應用

摘 要：空壓機壓縮熱非常大，機組運行時排氣溫度接近98 ℃應冷卻器，預防機組高溫造成停機。通過對空壓機的熱能回收，不僅為機組降溫，同時可以實現熱/水的能量轉換，替代鍋爐，提供洗浴熱水。

關鍵詞：空壓機；熱能回收；能量轉換

空壓機是生產領域廣泛應用的機械產品，待載的壓風機輸入電能約80%以上轉變為壓縮熱，熱量直接被散熱系統排放至空氣中，這部分熱量直接浪費了，如加以回收利用，既節約能源消耗，又減少CO2排放，有良好的環保、經濟和社會效益。

一、空壓機工作的原理

我單位安裝五臺二級壓縮螺桿式空壓機。由于空壓機壓縮熱非常大，對冷卻劑及散熱器要求高。機組在運行時的主機排氣溫度接近或超過98 ℃應及時清潔油冷卻器。每年的夏季空壓機都要定時對散熱器進行清理，預防機組高溫造成停機。機組壓縮空氣過程中，會把所有的電能轉換成熱能，為確保機組正常運行，必須有良好的降溫系統。對空壓機的熱能進行回收，不僅能為機組進行降溫，同時可以實現熱/水的能量轉換。

二、空壓機熱量能力計算

五臺空壓機，四用一備，每天開24小時，單臺功率為200kW，機組每日待載率約80%。則空壓機每日可提供的熱量為：

Q日=200×4×80%×24×3600×80%÷106=44.24GJ

職工浴室分男女兩部，男工浴室設90個淋浴器。女浴室設31個淋浴器。兩浴室每日滿足1800余人洗浴。根據公共浴室設計規程（CESC108：2000）中規定，設計洗浴水溫44℃。職工浴室洗浴用水量約350m3/d，自來水溫度按15℃。

熱負荷公式：Q= C×M×△T

C-水的比熱，4.2kJ/（㎏·℃）；

M-每班用水總量，㎏；

△T-水溫差，（℃）

職工浴室每日洗浴用水加熱熱負荷：

Q日=C×M×△T=4.2×350×1000×（44-15）=42.63GJ

根據計算完全可以滿足350m3/d的需求用量。

三、空壓機余熱利用的工作原理

空壓機余熱利用包含幾部分：一級油水換熱系統、軟化水系統、閉式循環系統保護、二級水水換熱系統、自動化控制系統，五臺空氣壓縮機全部安裝余熱回收裝置，配備和空壓機臺份數一對一的專用熱能回收機組。

（一）一級油水換熱系統

一級油水換熱系統配置一套定壓的軟化水閉式循環系統，軟化水作為中間熱工傳熱媒質。每臺壓風機配備的換熱系統要有電磁閥用于切換壓風機油路系統與換熱系統油路，電磁閥出現故障能切換到原壓風機油路系統，確保壓風機安全運行。壓風機運行發出信號使閥打開，同時循環泵啟動，循環軟化水進入主機換熱。壓縮機停止，閥關閉，切斷水流，循環水泵停。

（二）軟化水系統

地下水硬度高，為避免一級油水換熱裝置結垢，一次側油水換熱補水要采用硬度低于0.03mmol水源。所以補水采用鈉離子交換器制軟化水，軟化水箱安裝一臺水質硬度檢測儀，監測水質硬度，硬度超過設定值上位機報警，預防換熱器結堿。

（三）閉式循環系統保護

軟化水閉式循環系統管路裝有進回水溫度、壓力監測，超過溫度旁通電動閥打開，卸載部分熱源，避免水溫超溫，旁通掉的熱水由補水泵一次側進行補水，防止系統缺水導致空壓機過熱。

（四）二級水水換熱系統

二級水水換熱系統采用高效率換熱器，換熱器材質要求不易穿透、結垢、效率不會逐年下降。水水換熱系統直接與保溫水箱連接，經過換熱器水與水換熱，通過循環泵將水箱內涼水加熱至設定溫度。

（五）自動化控制系統

系統全自動，無人值守，可提示現有洗浴熱水量，再次加熱準備所需時間。系統具備循環、補水流量、存水量等在線監視功能。值班室計算機采集現場設備的各類數據，實現數據存儲、報警等，還可對現場設備進行直接控制。

四、空壓機余熱利用的經濟效益

壓風余熱未投入前，若每日提供洗浴熱水350t，需要使用一臺4t/h燃氣鍋爐，年消耗天然氣約100萬m3，按天然氣單價4.2元/ m3計算，年耗資約420萬元。空壓機余熱利用，其能源消耗僅為循環水泵及電控系統電耗。電費=年用水量×噸水電耗×平均電價（0.56元/度）=350×365×7×0.56=50.7萬元，每年減少投資約369.3萬元。

利用空壓機熱能替代燃氣鍋爐，提供洗浴熱水。環保效益突出、經濟效益可觀、社會效益顯著，具體分析如下：

（1）環保效益：實現廢熱回收，變廢為寶。符合國家節能減排等政策要求。

（2）經濟效益：噸水電耗僅7度，年運行費用遠遠低于燃氣鍋爐費用，極大降低企業運行成本。

（3）社會效益：實現污染物零排放，為國家碧水藍天目標做出貢獻，既是德政工程，也是民心工程。

作者簡介：高志偉（1982-），男，漢族，江蘇沛縣人，中級工程師，研究方向：礦井提升系統、空壓機、礦井排水、鍋爐供暖、水處理系統。