空壓機余熱回收利用

李永杰

摘 要：鋁板帶廠以生產高精鋁板帶箔產品為主，生產設備有熔煉爐、加熱爐、熱軋機、冷軋機等。在生產過程中產生豐富的熱源，主要有煙氣余熱、空壓機余熱、循環水余熱。這些熱源有的被排放到環境，有的需要二次消耗能源循環降溫，如果能有效利用剩余的熱能代替不可再生的能源，既可以大幅降低企業的生產成本，又減少排放廢熱和廢氣對環境的影響，在實現節能減排的同時也提高了企業經濟效益和社會效益。

關鍵詞：空壓機；余熱回收；熱值

1 空壓機運行產熱過程

螺桿空氣壓縮機由于本身的設計結構和工作原理決定，它的絕熱效率在0.75-0.85之間，設計壓縮機供油溫度一般在60-70℃，運行時的排氣（油氣混合物）溫度在80-100℃之間?？諌簷C運行時，壓縮機輸入的功率只有15-18%轉換成氣體的勢能對用氣設備做功，其余功率均轉換成熱能被排到大氣中，其中冷卻油帶出75%的熱量、壓縮氣體帶出25%的熱量。吸入的氣體具備一定的焓值，根據環境的溫度及相對濕度的不同其焓值也不同，壓縮空氣的壓力越大、排氣溫度越低，氣體中釋放出來的焓值越大。壓縮空氣的壓力越小、排氣溫度越高，氣體中釋放出來的焓值越小。

2 余熱回收原理

熱能回收系統，是一種利用壓縮中的高溫油、氣的熱能，通過熱交換將熱能傳遞給常溫水，實現熱能利用的節能設備。系統將高溫循環油及排出的高溫氣體進入油氣雙回收高效熱交換器內，將空壓機運行過程中所產生的熱能充分吸收，給水加熱及廠區供暖。

回收冷卻油中的熱能，將油的熱能回收使其溫度降至65℃再回到壓縮機內。熱能組成有兩部分：一部分為電功率轉換成的熱能，占壓縮機輸入功率的53%（冬天）至72%（夏天）；一部分為少數的氣體焓值對油的加熱。

回收氣體中的熱能，常規的空壓機運行中，冷卻后的排氣溫度在50-70℃，采用高性能的換熱器，在氣體進出口壓差接近為零（不增加動力消耗）的情況下使冷卻后的排氣溫度達到15-18℃（根據自來水溫度）。熱能組成有兩部分：一部分為電功率轉換成的熱能，占壓縮機輸入功率的25%。一部分為氣體中的自然焓值，占壓縮機輸入功率的-12.8%（冬天）至35%（夏天）。

3 余熱回收方案

4臺350kW的空壓機分別用兩臺安裝一套油、氣雙回收熱交換器機組，兩臺空壓機公用一套換熱器的氣回路給水加熱，油回路給供暖循環水加熱。在進水管安裝電子除垢儀，生產的熱水儲存在浴室保溫水箱中，供暖循環水安裝一臺加壓泵，一臺加水泵，輸氣閥，逆止閥等，采取封閉式管網，關閉空壓機散熱風扇。

空壓機散熱工作流程：潤滑油及空氣→壓縮機頭→油氣分離器→高溫油、高溫氣體→熱交換器油、氣通道→空壓機散熱器的油、氣通道→油進壓縮機頭、氣進儲藏罐。

冷水加熱流程：冷水→供水泵組→電子除垢儀→高效熱交換器水通道→比例電動調節閥→電磁閥→不銹鋼保溫水箱→熱水輸送管道→洗浴房。

供暖循環水加熱流程：循環水→供水泵組→高效熱交換器水通道→比例電動調節閥→管網→暖氣片→回水管網。

自動補水流程：壓力控制器→注水泵→管網。

4 熱能回收計算

本廠使用的英格索蘭空壓機，能耗等級為一級，額定運行產生的總熱量是功率的0.72（冬）-1.19（夏）倍，平均回收熱能折合功率可達到電機輸出功率的95%。4臺350kW的空壓機，每天運行2臺，平均排氣壓力0.68Mpa，額定排氣壓力0.7Mpa，負載率66%。氣體冷卻后排氣溫度15-18℃（冬-夏），環境溫度-10-35℃（冬-夏），環境相對濕度40-70%（冬-夏）。

每小時回收空壓機的熱量（冬天環境溫度-10℃）

a空壓機加載時段的發熱量=c空壓機電功率發熱量+d空氣焓值（冬天為負值，夏天為正值）

c空壓機電功率發熱量=（輸入功率-氣體勢能耗功率）×95%×860

d空氣焓值（冬天華東地區-10℃，相對濕度40%，排氣溫度15℃）

干空氣的焓值=（環境溫度-回氣溫度）×干空氣的比熱×空氣的比重×空壓機平均排氣量×60min/h×加載率

5 當前用能消耗費用

6 增加的能耗費用

循環水泵、注水水泵、乳化液循環泵增加的電費：

按循環水泵3kW運行2880小時、注水水泵1.5kW運行120小時、乳化液泵10kW運行5880小時，每度電費0.87元計算，增加能耗費用為：（3×2880+1.5×120+10×5880）×0.87=5.9萬元

7 經濟效益

通過以上計算余熱回收方案實施后，每年可接約費用119.7-5.9=113.8萬元。

8 結束語

綜上所述，對空壓機余熱回收利用將產生顯著的經濟效益和社會效益。該方案流程簡單，增加設備少、投資少，據估計總投資在80萬元左右，在回收余熱的同時關閉空壓機散熱系統，進一步達到節能減排的目的，保證了空壓機安全穩定運行。

參考文獻

[1]王建兵，要長維.空壓機余熱回收的研究與應用[J].中國水運月刊，2013（11）：198-199.

[2]蔣強.空壓機余熱回收利用及節能效益分析[J].自動化應用，2015（9）：57-58.