空壓站余熱回收 熱泵機組顯效

李冬云，方 哲 ，黃曉明

（上海外高橋造船有限公司工務保障部，上海 2 00137）

一、改造前狀況

空壓站運行時會產生大量熱能，這些熱能需經冷卻塔后釋放到大氣中，造成浪費。上海外高橋造船有限公司生活熱水加熱系統原采用蒸汽盤管入水箱直接加熱，換熱效率比較低。為了節能，需對空壓站廢熱進行回收，用于生活熱水的加熱。

二、設計要求

(1)余熱回收系統設計以空壓站循環冷卻水為熱源(夏季溫度在32℃，冬季溫度在28℃)，以水源熱泵為換熱裝置，配以循環泵組和管路組成加熱系統。

(2)系統水源熱泵的選型及容量按照8h加熱完成100t熱水進行設計選型。

(3)系統設計配套1個中央熱水箱(容水100t)，儲備系統預熱的熱水溫度60℃。水箱材質為不銹鋼，保溫層為聚氨酯整體發泡。

(4)預熱水儲存在中央熱水箱中，經變頻泵組加壓后通過熱水管道送至原供熱水箱。

(5)系統熱媒水管道為無縫鋼管。

(6)熱泵至中央水箱、中央水箱至熱水管道材質均為內襯塑鋼制管道，設計熱水管道熱水溫度應高于60℃，所有供熱水管道采用鋁皮外保溫，內保溫材料為聚氨酯整體發泡。

(7)系統控制系統應能實現自動運行，包括液位自動控制、壓力自動控制和溫度自動控制等。

三、系統原理圖(圖1)

圖1 原理圖

四、改造方案

項目通過安裝水源熱泵系統，將空壓站的冷卻循環水作為熱源，以水源熱泵為換熱裝置，配以循環泵組和管路組成加熱系統。加熱系統和中央熱水箱安裝在空壓站外綠化帶上。加熱系統由3個小系統組成，即熱泵加熱系統、補水系統、供水系統。整個系統為自動運行。

熱泵加熱系統由水箱、循環泵、空氣源熱泵熱水器(以下簡稱“主機”）3大部分組成，受主控柜控制。當系統檢測到水箱水位低時給主機開關信號，主機接到開機信號后命令循環泵工作，加熱水箱里的水，當控制系統檢測到水箱水位和溫度達標后，自動停止運行，進入待機狀態。

補水系統由液位檢測器、液位控制器、電動閥3部分組成，系統同時設有強行補水和補水旁通管道，以備應急使用。

工作過程：空壓站循環水通過加壓泵組連接到水源熱泵進水口，熱泵出水送到空壓站冷卻水池，加壓泵組安裝在原空壓站砂慮裝置平臺上。預熱水儲存在中央熱水箱中，經變頻泵組加壓后送至生產輔助樓的原供熱水箱。原熱水箱進出口之間分別都增加旁路，以實現兩種供水方式：(1)輸送至原熱水箱，由原熱水箱流向浴室供水；(2)可通過水箱旁路以變頻泵壓力直接向浴室供水。原熱水箱下游的配水管網不變。加熱設備通過夜間低谷電段加熱生活熱水，以降低成本。

五、經濟效益分析

1.能耗計算

(1)熱泵系統。實際每天運行時間6.9h，實際每天耗電量1 055kW·h。

(2)蒸汽系統。實際每天耗氣量8.25t，蒸汽全年運行耗氣量3 011t。

2.能耗對比(表1)

表1

根據表1計算，使用熱泵余熱回收系統與原系統相比，每年可節約費用41萬元，2年多就可收回改造項目的投資。

六、實際效果

改造前全年蒸汽耗量2 310t，年能耗費用為55萬元。余熱回收項目實施后，系統全年耗電量為29 200kW·h，年能耗費用為23萬元，年節約能耗費用32萬元。目前使用效果良好，完全達到預期目的。