熱能回收的分析及應用

摘 要：本文主要介紹空壓機熱能回收系統的應用分析及機械原理構成，從節能的角度闡述在各個行業的可行性應用。

關鍵詞：空壓機；能量回收；節能；應用分析

1 空壓機熱能回收概述

在全球能源需求持續增長而實際供應相對不斷下降的嚴峻形勢下，節能減排已勢在必行，眾多工廠也已在不斷尋求潛在的節能空間，而壓縮空氣系統正是蘊藏了巨大的能源節省的空間。空壓機在工礦企業的平均耗能占整個企業的約30%，部分行業的空壓機耗電量占總耗電量的比例高達70%。從投資成本結構分析，空壓機的節能重心在能耗上，針對于電機驅動類型的壓縮機，能耗可以近似等于電耗。

對于電驅動的空壓機而言，可近似把它看成是一臺電加熱器，因為其在壓縮空氣的過程中，幾乎將所有的電能將轉換成熱能，這些熱能的產生將影響空壓機的正常運行，所以，為確保空壓機的正常運行，必須給空壓機安裝良好的散熱系統，來確保空壓機的正常、安全運行。這些熱能非但沒有被利用，而且還需要消耗額外的能源來幫助冷卻。可以提供完整而成熟的熱回收系統，通過對壓縮機的改造，以熱水的形式回收利用壓縮熱。對空壓機的熱能進行回收，將大大提高能源的綜合利用，可實現熱/氣聯產。

2 空壓機熱能回收空間分析

空壓機熱能分布分析（見圖1）：

3 空壓機熱能回收客戶利用分析

（1）空壓機熱能回收可用于如下用途：冬季取暖（熱水空調、暖氣片取暖）、生活用水（洗澡、洗手、食堂）、生產用水加熱、鍋爐水預熱、原水加熱、純水加熱、工藝水加熱、除濕、工件清洗等。

（2）空壓機配置：序號：1#；機型：110千瓦；實際工作壓力：8.5 bar

（3）空壓機熱能回收分析（見表1）：

加熱熱水需要的熱量：P = Q X △T X 4.2 ÷3.6

（由熱力學公式以及熱功當量 W=Pt Q=cm△T W=Q）

P —需要的能量（kWH）

?t—所需的冷卻水溫升（出水溫-進水溫）

Q—熱水量（T）

（4）空壓機回收熱量產生熱水用于洗澡分析（見表2）：

加熱熱水需要的熱量：P = Q X △T X 4.2 ÷3.6

（由熱力學公式以及熱功當量 W=Pt Q=cm△T W=Q）

P—需要的能量（kWH）

?t—所需的冷卻水溫升（出水溫-進水溫）

Q—熱水量（T）

（5）空壓機熱能回收節能計算（見表3、表4）

備注：1KWH的熱量=860大卡=3600千焦；1噸水溫度上升1℃需要熱量1，000kCal；夏/冬季補水平均溫度25 ℃/ 10 ℃；生活熱水常規蓄熱溫度50～55 ℃； 洗澡熱水常規用量50-80升/人·次；RO反滲透純水生產溫度25 ℃； 鍋爐補水常規預熱溫度60～70 ℃。

綜合以上分析，將產生極大的經濟效益。

4 空壓機熱能回收解決方案

4.1 噴油螺桿熱能回收改造內容（見圖2）

4.2 熱能回收裝置功能

熱能回收裝置為完整成熟的產品，在歐美國家早已廣泛使用，并作為整機可選裝置，可隨整機成套銷售。其設計原理采用了雙回路溫控回路，在保證熱回收效率最大化的同時，也使設備的油溫控制在正常合理的范圍，保障了設備的正常運行，對空壓機不會產生任何負面影響。

該能量回收系統包括：油/水熱交換器， 全不銹鋼換熱器；機械式固定閥芯的溫度控制閥；電動可調式水溫控制閥（高配）；電動可調油溫控制閥（高配）；進/出水溫度、壓力就地儀表監測；用于監控進、出水水溫的溫度傳感器（高配）；單位時間節能量統計和單位時間節省成本統計（高配）；累計節能量統計和累計節省成本統計（高配）；PLC自動控制油溫、水溫（高配）；液晶觸屏操作，油溫、水溫數據調整、顯示（高配）；權限人操作進入，防止意外修改；風扇變頻控制（風冷、高配）；可接入遠程數據顯示（高配）；常規旁路系統，用于關閉能量回收系統；必要的管道、支架及螺栓等。

5 空壓機熱能回收改造客戶收益分析

（1）通過AtlasCopco公司的專業熱能回收改造，客戶免費獲得大量的熱水，節省其他加熱費用，降低企業的運行成本。

（2）降低空壓機的工作溫度，減少故障，延長空壓機的使用壽命。（GA機型）

（3）在夏季時，可以減少空壓機的高溫，防止設備高溫跳機，同時壓縮空氣露點降低，管道含水量減少，生產設備故障率減少，維護費用也會減少，保證公司安全供氣。

（4）空壓機故障率降低，維修成本減少。保養備件使用壽命延長，保養費用降低，壓縮機潤滑油碳化幾率降低。

（5）減少冷塔熱負荷，減少冷塔的循環水量，減少冷塔的維護費用、減少冷塔蒸發水量等。（水冷機組）

（6）可有效防止空壓機冷卻器的結垢，影響空壓機的運行。

（7）響應國家的節能減排號召，獲得國家節能減排的獎勵，減少CO2排放，減少大氣的污染。

（8）綠色環保，一次性投資，長久受益。

作者簡介：余輝（1971-），男，吉林遼源人，本科，中級工程師，研究方向：機械工程。endprint