空壓機(jī)熱能回收系統(tǒng)改造案例分析

韓甜甜 高志粉 趙麗娜 張豪豪

摘要：空壓機(jī)系統(tǒng)存在的大量電能轉(zhuǎn)化為熱量，從而造成能源浪費(fèi)的現(xiàn)象，是可以通過全面的系統(tǒng)解決方案來消除和彌補(bǔ)的。結(jié)合余熱回收系統(tǒng)對(duì)原有的空氣壓縮系統(tǒng)進(jìn)行改造，既可以解決空壓機(jī)冷卻散熱的難題，又可以充分利用廢熱，減少常規(guī)燃料的消耗量，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。本文主要針對(duì)雙螺桿空壓機(jī)熱能回收與利用進(jìn)行分析，提高空氣壓縮機(jī)的工作效率節(jié)約能源。

關(guān)鍵詞：空氣壓縮機(jī)；螺桿空壓機(jī)；熱能回收

空氣壓縮機(jī)目前在石油化工、機(jī)械制造以及礦山開采等工業(yè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。螺桿式空壓機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，機(jī)械能在轉(zhuǎn)換為熱能的過程中，空氣得到高壓的強(qiáng)烈壓縮，溫度急劇驟升，機(jī)械螺桿高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)摩擦并產(chǎn)生出大量熱能，產(chǎn)生的熱能由于機(jī)組運(yùn)行溫度要求，被排放到大氣中，用空壓機(jī)的散熱系統(tǒng)來保證機(jī)器運(yùn)行的溫度要求，螺桿空壓機(jī)余熱再通過裝置把這些熱能收集起來，回收利用加熱生活用水。

1 螺桿空壓機(jī)熱能回收利用設(shè)計(jì)方案可行性分析

工業(yè)領(lǐng)域中大多數(shù)空氣壓縮機(jī)都存在空氣泄氣，在使用過程中操作不正確等問題，長(zhǎng)期就會(huì)造成持續(xù)下去能源消耗量增大，資源短缺，同時(shí)空氣中產(chǎn)生的大量熱能也會(huì)造成電能損耗。這些損耗的電能如果轉(zhuǎn)變?yōu)樗訜峋涂梢院芎玫睦糜谌藗儫崴?yīng)，通常情況下壓縮機(jī)的能量可以經(jīng)機(jī)組水冷系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到大氣中。因此空氣壓縮機(jī)熱能回收系統(tǒng)可以進(jìn)行全面的改造，將回收到的熱能量充分使用，不僅減少了能源消耗，而且還使回收的人能得到合理的應(yīng)用。螺桿式空壓機(jī)在長(zhǎng)期連續(xù)工作過程中機(jī)械螺桿的高速旋轉(zhuǎn)同時(shí)也摩擦產(chǎn)生大量的熱能，這些產(chǎn)生的高熱由空壓機(jī)潤(rùn)滑油加入混合成油/氣蒸汽排出機(jī)體，這部分高溫油氣流的熱量相當(dāng)于空壓機(jī)輸入功率的3/4。它的溫度通常在80℃（冬天）～100℃（夏天）。這些熱能都由于機(jī)組運(yùn)行溫度的要求，被無端的當(dāng)做廢氣排放到大氣中，即空壓機(jī)的散熱系統(tǒng)來完成機(jī)器運(yùn)行的溫度要求，螺桿空壓機(jī)余熱再利用裝置采用同程截流式反串使冷熱交換效果增大到1.8～2倍。尤其是在冬季，熱水大量使用，在車間上運(yùn)行的工人用水加熱一般都是通過燃煤爐提供。如果工人們一使用大約300元燃煤進(jìn)行水加熱，一年的費(fèi)用基本在十幾萬以上。但是熱能回收系統(tǒng)裝置的改造，可以利用空壓機(jī)回收的熱能為工人提供熱水，不但減少了開支，同時(shí)也使能源得到充分利用，提高了能源使用效率。空氣壓縮機(jī)熱能回收系統(tǒng)的改造也為社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來了良好的效益，是資源節(jié)約，技術(shù)改進(jìn)效果的有效體現(xiàn)。

2 螺桿空氣壓縮機(jī)熱能回收利用設(shè)計(jì)改造分析

螺桿空氣壓縮機(jī)是通過空氣轉(zhuǎn)換物理學(xué)概念進(jìn)行改造的熱能回收利用。把這部分熱能收集起來，回收利用加熱生活用水，為工廠工人用水帶來方便。螺桿空壓機(jī)余熱再利用裝置并非是傳統(tǒng)的冷熱交換形式，現(xiàn)采用同程截流式反串，可使得冷熱交換效果增大到1.8～2倍。

熱能在合理的回收后會(huì)提供大量的熱水，減少了燃煤使用，也減少了開支。其主要是將熱能轉(zhuǎn)換到水中，然后水溫就會(huì)增加，為工廠工人用水帶、工廠生產(chǎn)采暖以及其他方面熱水使用提供了有效途徑。

3 螺桿空氣壓縮機(jī)熱能回收設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性及其參數(shù)分析

空氣壓縮機(jī)在經(jīng)過改造之后的熱能回收系統(tǒng)溫度一般設(shè)定為85℃之內(nèi)，在運(yùn)行過程可以有效的減少空壓機(jī)組的熱量，主要是能降低二氧化碳的含量，減少耗材，避免機(jī)油乳化。熱能回收系統(tǒng)將熱能排放利用之后，也大大降低了散熱風(fēng)扇運(yùn)行的時(shí)間。螺桿空氣壓縮機(jī)這種比較高端的設(shè)備，一般耗材費(fèi)用基本上每小時(shí)1.6元。如果在特殊情況下，延時(shí)運(yùn)行基本上耗材費(fèi)用每小時(shí)1.2元。螺桿空氣壓縮機(jī)的溫度控制在85℃之內(nèi)，可以防止機(jī)器過熱損壞，節(jié)約設(shè)備保養(yǎng)費(fèi)用，也是減少設(shè)備運(yùn)行故障的良好方式。經(jīng)設(shè)計(jì)試驗(yàn)分析，熱能回收利用系統(tǒng)可以安裝在任何螺桿空氣壓縮機(jī)中運(yùn)行。

4、 螺桿式空壓機(jī)余熱回收利用具體實(shí)例分析？

4.1員工洗浴熱水加熱應(yīng)用

自來水冬季溫度約為 8℃，需要加熱到 45℃供工人洗澡。經(jīng)過加熱采暖系統(tǒng)回水后 ，空壓機(jī)熱水回收的溫度約為50℃～55℃左右，可把洗澡水加熱到 45℃。按平均洗澡人數(shù)為 300 人/天 ，每人次用水量按60 L計(jì)算。滿足每天 300 人洗浴所需要的熱量為 ：300×0.06t×（45-8）=666 Mcal，折合消耗能量為 777 Kw.h。平均每小時(shí)消耗空壓機(jī)回收能量38 Kw，即利用空壓機(jī)熱能回收用于冬季洗浴用熱水可節(jié)約的能量總數(shù)為38 Kw×20h×120=91200 Kw·h。91200 Kw·h相當(dāng)于328320兆焦 ，180℃蒸汽的熱值為2520兆焦/噸。冬季洗浴利用熱能回收（120 天）折合節(jié)省蒸汽為162噸。（按蒸汽80%的熱效率）一個(gè)冬季用于采暖和洗浴共可節(jié)省蒸汽684+162=846噸。如鍋爐實(shí)際平均耗油產(chǎn)汽比為1：15（噸柴油/噸蒸汽）換算，冬季120天采暖、洗浴用熱水可通過空壓機(jī)熱能回收減少柴油消耗為846/15=56.4噸。

4.2軟化水加熱應(yīng)用

按實(shí)際開機(jī)功率每小時(shí)可回收能量318 Kw·h，洗浴用熱水每小時(shí)用 31 Kw·h。剩余的空壓機(jī)熱回收能量為每小時(shí)287 Kw用于軟水加熱應(yīng)用。因受限于空壓機(jī)進(jìn)出冷卻系統(tǒng)效率要求，溫升要求最佳狀態(tài)為10℃，所以其余熱量由輔助冷卻系統(tǒng)排放到室外，不能完全應(yīng)用。按該廠軟化水平均每小時(shí)使用20噸 ，則每小時(shí)可利用空壓機(jī)熱能為200 Mcal，折合能量為233 Kw·h，相當(dāng)于838.8兆焦。則其他季節(jié)（按120天生產(chǎn)期）利用空壓機(jī)熱能回收加熱軟化水可節(jié)能能量總數(shù)為2013120 兆焦。180℃蒸汽的熱值為2520兆焦/噸 ，即其他季節(jié)120天將回收熱能用于加熱軟化水折合節(jié)省蒸汽為998噸。（蒸汽80%的熱效率利用計(jì)算）按該廠鍋爐實(shí)際平均耗油產(chǎn)汽比為1：15（噸柴油/噸蒸汽）換算，其他季節(jié)將回收熱能用于加熱軟化水減少柴油消耗為66噸。按照柴油8000元/噸，利用空壓機(jī)回收熱能加熱軟化水計(jì)算，可以節(jié)省528000元。

5、 結(jié)束語

對(duì)螺桿式空壓機(jī)進(jìn)行熱能回收改造，具有很多優(yōu)點(diǎn)?？諝鈮嚎s機(jī)熱能回收系統(tǒng)經(jīng)過改造后可以應(yīng)用了大多數(shù)工業(yè)或是其他制造業(yè)，有效的減少了能源使用，節(jié)約了成本。同時(shí)改造后的熱能回收系統(tǒng)可以安裝在任何一種螺桿式空氣壓縮機(jī)內(nèi)使用，是值得推廣的節(jié)能減排熱能回收利用系統(tǒng)。其中最主要的就是節(jié)能環(huán)保，同時(shí)還可以有效控制空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行溫度，在一定程度上延長(zhǎng)其使用壽命，只要螺桿式空壓機(jī)開機(jī)，就可以源源不斷的提供生活用的熱水，高效穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]茹更生，李英姿，劉曉峰.以合成烴為基礎(chǔ)油研制的機(jī)車螺桿式空氣壓縮機(jī)潤(rùn)滑油[J].內(nèi)燃機(jī)車，2006（12）.

[2]顏立永，劉毅，王吉云，林槑.噴油雙螺桿空壓機(jī)裝置中板翅換熱器與軸流風(fēng)扇匹配的試驗(yàn)研究[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2003（2）.

[3]雷濤.噴油水冷式雙螺桿空氣壓縮機(jī)超溫故障解析及處理[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2010（6）.

（作者單位：龍蟒佰利聯(lián)集團(tuán)股份有限公司）