空壓機余熱回收節能改造

邵 慧 查明彥 吳 振

（山推工程機械股份有限公司，濟寧 272000）

1 空壓機余熱回收必要性分析

現代工業領域，由于壓縮空氣具有安全、無公害、調節性能好以及輸送方便等特點，故壓縮空氣成為安全生產使用最廣泛的動力源之一，但要得到品質優良的壓縮空氣需要消耗大量能源。在工程機械企業中，壓縮空氣的能源消耗最高可能占全部電力消耗的45%。

據統計，在壓縮機運行的過程中，輸入電能的85%變成熱量消耗，真正用于增加空氣勢能所消耗的電能，只占15%，其余變成熱量，在壓縮后的油氣混合物經過油冷卻器和氣冷卻器后，大部分熱量被被冷卻水和空氣帶走，熱量白白浪費。

在實際使用中，螺桿空壓機溫度每上升1℃，產氣量下降0.5%，即溫度每升高10℃，產氣量下降5%。一般風冷散熱的空壓機運行溫度都在80～100℃，這樣的話產氣量降幅為4%～8%，因此增加空壓機余熱回收系統，可以使空壓機油溫降低，提高產氣量，進而提高空壓機的運行效率。

經查閱資料和參考改造案例，螺桿空壓機消耗電能的方式主要有以下3種。

一是85%的電能轉化成熱能存于熱油和壓縮空氣中，通過冷卻器冷卻帶走；二是10%的電能轉化成熱能后，出現輻射損失及不可控的壓縮內耗損失；三是5%的電能轉化成空壓機馬達熱量損失。

由此可以看出，對于噴油式螺桿壓縮機，約有85%的能量在熱回路中消耗掉。因此，山推工程機械股份有限公司通過增加熱能回收裝置，以熱水或溫水的形式回收消耗掉的大部分熱能。

2 空壓機余熱回收原理及實施方案

改造余熱回收機主機換熱器時，本次采用阿法拉伐或丹尼爾國際板式換熱器，控制部分采用WICC自主研發的編程，PLC控制變頻泵自動開啟和停止，進水溫度和出水溫度均可實時顯示，隨時了解溫度動態，保證空壓機安全運行。余熱回收機設備自帶變頻循環泵，使用變頻控制，保證空壓機油在合理運行溫度，保證不會過高或過低。

2.1 余熱回收原理

熱回收系統包含兩個組成部分。一是空壓機內部油路改造，二是外部加裝余熱回收機組。

空氣通過進氣過濾器將大氣中的雜質和灰塵濾除后，由進氣控制閥被吸入螺桿空壓機，在壓縮過程中與循環油混合形成高壓高溫油氣混合氣體，進入油氣分離器。油氣混合氣體經壓縮腔排入油氣分離罐，之后被分離得到高壓油氣和空氣，再送入各自的冷卻系統，其中高溫高壓的潤滑油經冷卻器冷卻后，凝結成液態，再經前冷卻器散熱及過濾器過濾，回到壓縮機，完成一個循環過程。高溫高壓的油氣所攜帶的熱量大致相當于空氣壓縮機功率的3/4，其中溫度通常在80～100℃。

2.2 油溫控制

空壓機開機運行后，內部潤滑油溫度會逐漸上升，當上升到熱水機設定值時，熱水機自動開啟水泵，使循環水箱和熱水機內的水進行循環換熱。

當熱水消耗量小于產生量時，熱水機停止工作，空壓機油溫升高。當升至空壓機自身設定溫度，一般為85℃（此溫度為空壓機出廠設定溫度，節能改造不需在空壓機上加裝任何溫控裝置），空壓機本身的冷卻系統自動啟動，防止油溫過高，可保證空壓機的正常工作。

空壓機停止工作后，內部潤滑油溫度下降，低于熱水機溫度設定值時，自動停止水泵工作，循環換熱停止。

3 空壓機余熱回收效果評價

山推工程機械股份有限公司現有2臺132kW空壓機和2臺250kW空壓機，一起使用，每天24h工作可回收熱能約4958.98萬kJ，考慮到空壓機實際使用率等因素，取總熱負荷為4901.63萬kJ。該公司可以把空壓機總功率的70%進行回收，4臺空壓機可以回收574kW，相當于574kW加熱器在連續加熱。

3.1 節能評估及收益

空壓機余熱回收節能改造完成后，據統計，2017年1-12月節電4683840kW·h，以平均電價0.8元計算，節省3747072元。其余富余熱量可給車間供暖或者淋浴使用，節省其他加熱費用，降低企業的運行成本。

螺桿空壓機余熱改造后，減少了其他燃料消耗及環境污染，回收的空壓機熱能可供應熱水，降低了企業生產成本。

改造后可降低空壓機的工作溫度，防止設備因高溫跳閘，減少設備故障的發生率，延長空壓機的使用壽命，從而降低空壓機運行成本。