淺談空壓機(jī)余熱回收技術(shù)及其應(yīng)用

郭成鑫

摘 要：本文主要針對(duì)介紹空壓機(jī)余熱回收技術(shù)進(jìn)行研究，并對(duì)該技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用情況進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：空壓機(jī)；余熱回收；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.037

1 引言

空壓機(jī)余熱回收技術(shù)作為一種典型的工廠節(jié)能改造技術(shù)，能夠?qū)諌簷C(jī)余熱進(jìn)行回收，并重新在發(fā)電、企業(yè)員工的生活熱水及企業(yè)生產(chǎn)流體預(yù)熱等方面進(jìn)行利用，從而大大減少了余熱余能的浪費(fèi)，減少了能源的消耗，起到了節(jié)能的效果。

2 空壓機(jī)的工作原理

空壓機(jī)主要是應(yīng)用于工廠、建筑及礦山等多個(gè)行業(yè)之中，并發(fā)揮設(shè)備的優(yōu)越性，源源不斷的提供具有一定壓力的壓縮空氣，從而使得工藝流程中對(duì)氣源的需求得到更好的滿足。

另外在化工領(lǐng)域，空壓機(jī)作為動(dòng)力源，也發(fā)揮著不可替代的作用。空壓機(jī)在市場上種類繁多，其中螺桿式空壓機(jī)由于獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在諸多行業(yè)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，具有一定的代表性。空壓機(jī)的應(yīng)用可以獲得安全無害的壓縮空氣，具有著良好的調(diào)節(jié)性能，但需要消耗大量的能量是其主要缺陷，一般在企業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)中，空壓機(jī)的電量消耗能夠占到企業(yè)用電量的十分之一之多。

螺桿式空氣壓縮機(jī)主要是在吸氣、密封及輸送、壓縮、排氣這樣四個(gè)過程中完成使命。殼體中的齒溝還會(huì)存在一個(gè)與螺桿嚙合的過程，當(dāng)螺桿在殼體內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)辇X溝嚙合面的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使得吸入的油氣密封輸送至排氣口，這樣使得進(jìn)氣口吸入空氣和機(jī)油；由于齒溝嚙合過程中的間隙在輸送過程中是不斷變小的，這樣油氣便會(huì)受到壓縮；齒溝嚙合面其處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)其轉(zhuǎn)至殼體排氣口時(shí)，便會(huì)有較高壓力的油氣混合物從機(jī)體排出。如圖1為空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)原理。

空壓機(jī)在連續(xù)運(yùn)行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)壓縮機(jī)及機(jī)油的溫度升高現(xiàn)象，在空壓機(jī)系統(tǒng)中，機(jī)油有著清潔、密封、防誘、潤滑、緩沖及冷卻的特點(diǎn)，這也使得機(jī)油溫度在到達(dá)一定程度后，主體的工作溫度便會(huì)在風(fēng)機(jī)的作用下降低；在機(jī)油溫度下降后，低于一定溫度后停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

通過上述空壓機(jī)的工作原理可以看出，空壓機(jī)所需的大量電能大部分用于壓縮空氣，從而將原動(dòng)機(jī)中的一部分機(jī)械能實(shí)現(xiàn)與氣體壓力能的轉(zhuǎn)換。同時(shí)有大量的熱量在機(jī)油、油氣及機(jī)體中蓄積，而熱量的來源主要是壓縮空氣時(shí)所排放出來的，隨風(fēng)機(jī)運(yùn)行排放到環(huán)境中，這部分約占90%的熱量理論上是可以進(jìn)行回收再利用的，因此空壓機(jī)余熱回收有著廣闊的市場前景。利用余熱回收技術(shù)在有效實(shí)現(xiàn)回收能量的最大化的同時(shí)，還可以促進(jìn)能量損耗的減少，使得空壓機(jī)效率提高，并延長空壓機(jī)的使用壽命。

3 空壓機(jī)余熱回收技術(shù)

為了將機(jī)油管路引出，可以在空壓機(jī)機(jī)油冷卻回路上進(jìn)行三通電動(dòng)閥的加裝，也就是將空壓機(jī)中的機(jī)油冷卻裝置外置，實(shí)現(xiàn)水冷系統(tǒng)的改造成功，但改造后原風(fēng)冷系統(tǒng)并沒有去掉，而是作為冷卻系統(tǒng)的備用而存在，具體改造示意圖如圖2為所示。

因?yàn)樗湟蕊L(fēng)冷能產(chǎn)生更為優(yōu)質(zhì)的效果，自然在對(duì)空壓機(jī)應(yīng)用余熱回收技術(shù)后，空壓機(jī)的正常工作和性能是不會(huì)受到任何干擾和影響，此外，該技術(shù)的應(yīng)用有效減少設(shè)備的維護(hù)成本，延長空壓機(jī)的壽命。其中還會(huì)有可以用于洗澡或生活用水的中溫水產(chǎn)生，這是通過水冷系統(tǒng)換熱所得到的，這樣便實(shí)現(xiàn)了余熱的回收利用。

空壓機(jī)余熱回收是在原有的油路管道中接入換熱器，具體操作為加裝三通電磁閥，主要安裝位置為原油路系統(tǒng)的進(jìn)出口處。再將機(jī)油引出后，換熱器就可以發(fā)揮換熱的作用。為了使得系統(tǒng)的安全性更高，可將在繼續(xù)保留原有風(fēng)冷系統(tǒng)的同時(shí)，并聯(lián)空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)。當(dāng)實(shí)現(xiàn)油氣系統(tǒng)分離后，便會(huì)產(chǎn)生高溫氣。將高溫氣直接通向原有的氣冷卻系統(tǒng)。這樣在經(jīng)過溫度感應(yīng)器時(shí)，便會(huì)得到一個(gè)準(zhǔn)確的溫度。如果得到的高溫油溫度大于76℃，就可以再熱交換后，再次進(jìn)入油路循環(huán)系統(tǒng)，從而有效地減少了機(jī)油的消耗量。在整個(gè)系統(tǒng)中，還設(shè)置了保溫水箱和儲(chǔ)水箱，分別用于供水水箱和用戶水箱。另外，為了預(yù)防特殊情況，在控制系統(tǒng)中還設(shè)置了緊急處理工作模式、防凍模式等一系列的保護(hù)措施。

4 空壓機(jī)余熱回收技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

空壓機(jī)余熱回收技術(shù)適用于各化工企業(yè)及生產(chǎn)制造企業(yè)，如原料藥發(fā)酵制藥企業(yè)，企業(yè)為了提供發(fā)酵菌種合適的生長環(huán)境，需要進(jìn)行大量的壓縮空氣操作。

4.1 利用裝置壓縮熱能回收

熱能回收該項(xiàng)目主要是對(duì)在壓縮空氣時(shí)所產(chǎn)生的熱能利用余熱回收的裝置來實(shí)現(xiàn)再利用，當(dāng)空壓機(jī)組排氣溫度至130度時(shí)，在該熱空氣下，對(duì)熱媒水進(jìn)行加熱至85度，這樣便可以得到可供回收的熱源，夏季該熱源可作用于吸收式制冷機(jī)中，冬季可以用于供熱，從而可以實(shí)現(xiàn)熱能回收再利用的目標(biāo)，還可以對(duì)壓縮的空氣降溫。真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的作用。

4.2 安裝施工裝置

在調(diào)整好空壓機(jī)組的供氣系統(tǒng)后，要對(duì)空壓機(jī)組進(jìn)行停機(jī)改造，也就是拆除機(jī)組中原來存在的冷卻器，并在冷卻器的后端安裝余熱回收裝置。

4.3 施工吸收式制冷機(jī)組

安裝好獨(dú)立的余熱回收一次水煤循環(huán)系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)真空熱能回收機(jī)組與一次水熱媒管路的對(duì)接，安裝好空壓機(jī)中的冷卻器及熱能回收裝置，從而當(dāng)一次水熱媒進(jìn)入裝置時(shí)，利用泵組的輸送，將一次水熱媒由真空熱能回收機(jī)系統(tǒng)送至吸收式制冷機(jī)組蒸發(fā)器，對(duì)吸收式制冷機(jī)組的安裝地點(diǎn)可以獨(dú)立選擇，要注意的是在進(jìn)行管道的鋪設(shè)時(shí)，對(duì)制冷機(jī)組中的總管路與冷水出水管路的連接進(jìn)行檢查。

4.4 采暖管道的對(duì)接

在空壓機(jī)余熱回收技術(shù)應(yīng)用后，對(duì)接暖氣水泵進(jìn)口管路與真空熱能回收機(jī)組中的一次水熱媒管路，這要花費(fèi)約2天的時(shí)間完成，而施工的關(guān)鍵是鋪設(shè)和安裝管路。

在整個(gè)空壓機(jī)余熱回收技術(shù)應(yīng)用過程中，吸收式冷水機(jī)組是制作周期最長的設(shè)備，約要90天。設(shè)備的安裝需要17天左右，最后為3天的調(diào)試，從而整個(gè)空壓機(jī)余熱回收技術(shù)的具體實(shí)施工作完成。

4.5 空壓機(jī)余熱回收經(jīng)濟(jì)效益的核算

采用空壓機(jī)余熱回收改造后，能夠?qū)崿F(xiàn)較大的經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)對(duì)前一年未使用余熱回收技術(shù)與今年改造后的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比計(jì)算。在夏季，制冷機(jī)組需要7個(gè)月的運(yùn)行時(shí)間，而且是不停止工作的，一天24小時(shí)不間斷，夏季的制冷量為2600kw/h，電制冷機(jī)耗電量是450kw/h，空壓機(jī)余熱回收技術(shù)的應(yīng)用使得改造后的運(yùn)行電費(fèi)節(jié)約了105.2萬元；在冬季可以供熱，越有4個(gè)月的供熱時(shí)間，也是每天24小時(shí)不間斷，每小時(shí)要用3噸蒸汽，一頓蒸汽價(jià)值為190元/噸，通過前后兩年對(duì)比，在蒸汽費(fèi)用上余熱回收技術(shù)的應(yīng)用共節(jié)約了164.3萬元。

由于空壓機(jī)余熱回收技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用需要對(duì)換熱器、吸收式溴化鋰和余熱回收機(jī)組進(jìn)行投資，這些前期投資費(fèi)用約為500萬元，運(yùn)行一年后可以節(jié)約269.4萬元的運(yùn)行成本，通過上圖可以看出，兩年內(nèi)即可以收回投資成本，并且隨著使用時(shí)間的增加，余熱回收技術(shù)帶來的經(jīng)濟(jì)效益不斷凸顯，有著較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，另外還具有著較高的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

5 結(jié)束語

應(yīng)用余熱回收技術(shù)，對(duì)壓縮空氣壓縮熱能進(jìn)行有效的回收利用，使得壓縮空氣冷卻的投入成本得到減少，還可以將回收的熱能進(jìn)行供熱制冷使用，可謂實(shí)現(xiàn)了一箭雙雕的雙重目的，是極具市場潛力的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)。隨著我國的不斷發(fā)展，能源供需矛盾的狀況仍將長期存在，因此大力推行節(jié)能減排改造，構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境良好型社會(huì)十分必要。空壓機(jī)余熱回收技術(shù)作為一種典型的節(jié)能改造，在諸多行業(yè)中都有著成功的案例，其不僅不會(huì)對(duì)空壓機(jī)的正常運(yùn)行造成不利影響，反而能夠促進(jìn)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。余熱回收再利用大大減少了能源物質(zhì)的消耗，降低了企業(yè)的運(yùn)行成本，并且還有著較強(qiáng)的社會(huì)和環(huán)境效益，相信隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，空壓機(jī)余熱回收技術(shù)也一定會(huì)得到更為廣泛的推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣強(qiáng).空壓機(jī)余熱回收利用及節(jié)能效益分析[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2015（09）.

[2]朱佳偉.空壓機(jī)余熱利用及節(jié)能效益分析[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2015（03）.

[3]王春，肖涌洪，張晏銘.礦用空壓機(jī)余熱高效回收利用技術(shù)與應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2015（01）.

[4]蔡秀凡，李洪彪.空壓機(jī)余熱回收技術(shù)在梨園礦的應(yīng)用[J].江西煤炭科技，2014（03）.