空壓機余熱回收節能分析

洪川

摘? 要：余熱回收節能改造是空壓機設計人員重點研究項目，加強余熱回收，可在保證空氣壓縮效率的同時，減少電能消耗，這起到良好的節能效果，符合綠色節能理念。在空壓機應用研究中，研究人員可從空壓機運行能耗、余熱回收改造及節能等方面入手，找到余熱回收的最佳實施方案，使空壓機的節能量最大。

關鍵詞：空壓機;余熱回收;節能

中圖分類號：TH45? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

在空壓機余熱回收改造中，需要利用余熱回收原理，還需要結合實際工程需求，改善空壓機的運行系統，使余熱回收系統能處于高效運轉狀態，這樣空壓機工作中產生的大量熱能才不會浪費。在余熱回收系統改造完善過程中，還要結合其他運行系統，使其不會對空壓機運行產生負面影響。余熱回收系統設計應用應多次實踐，在實踐中，提高系統的余熱回收效率。該文主要針對空壓機余熱回收的節能進行分析。

1 案例概況

某公司擁有4臺功率不同的空壓機，其中2臺功率為132 kW，另2臺功率較大，為250 kW。因生產要求，4臺空壓機需要同時處于工作狀態，其不僅要滿足車間供暖或生產要求，還要滿足員工宿舍或淋浴場所的淋浴要求。生產線對空氣壓力的要求不同，耗氣量也不同，其對空壓機的運行效率和類型、參數等要求也有差異。在淋浴方面，淋浴場所與空壓機房的距離，洗浴時間段、工作天數、淋浴噴頭數量及員工數量等，會影響洗澡用水量，而洗浴熱水需熱量也與這些因素有關，空壓機余熱回收量需要滿足該熱水所需熱量。為了同時供應生產要求和洗浴要求，空壓機的余熱回收系統需要得到有效改造，以達到更好的節能效果。

2 空壓機余熱回收改造

在余熱回收改造中，研究人員以提升余熱回收系統的熱量回收效率為主，主要將主機換熱器作為改造對象，換熱器可以采用阿法拉伐不銹鋼板式，其中的控制編程為山立自主研發，PLC編程會控制變頻泵的運行情況，使進出水溫度受控，相關人員可借助計算機，觀察空壓機運行過程中的溫度變化以及時調整溫度，使空壓機運行穩定。余熱回收機中的油液溫度需要控制在合理范圍內，如此余熱回收效率才能得到保證。余熱回收設備中的循環泵為變頻控制方式，其可以控制油溫。

2.1 余熱回收原理

余熱回收主要依賴于相關的回收系統，對其改造，主要從內部油路和外部的回收機組入手。在噴油螺桿空壓機壓縮空氣時，入口吸氣過濾器會對進入機組的空氣進行過濾清理，使其成分純度高一些。進氣控制閥開啟，將空氣吸入空壓機中。空壓機作用過程中，壓縮對象會與循環油氣結合起來，形成混合物質，其溫度和壓力會上升，油氣分離器會將油和氣分離開。壓縮腔連接油氣分離器，成為油氣混合體的傳送通道。分離后的油氣和空氣會在高壓狀態下，分別進入對應的冷卻系統。冷卻系統會使潤滑油發生液化現象，油冷卻器會對其高溫高壓狀態進行處理，使其熱量散失，過濾器會對其進行二次處理，使干凈的油氣重新回到壓縮機。該過程一直處于循環狀態，所以在壓縮過程中，相關的熱量一直被消散吸收。高溫高壓狀態下的油氣熱量較高，占空氣壓縮機功率的85%以上，溫度最高時能達到100 ℃，最低也在70 ℃以上。

2.2 余熱回收改造實施方案

在余熱回收系統改造實施中，主要對油溫進行控制。當空壓機壓縮空氣時，機組內部的潤滑油處于高效運行狀態，其溫度會直接飆升至熱水機設定數值。當其真正處于設定數值狀態時，熱水機自行運動，水泵開啟，釋放循環箱中的水，使該水體與熱水機內部的水混合在一起，發生換熱反應。該反應屬于循環反應。以熱水產生量為參考，該數值小于熱水消耗量，熱水機處于運行狀態，反之處于停工狀態，此時空壓機油溫會逐漸升高。空壓機的油溫設定參數為85 ℃，該參數不需要成為節能改造對象，所以不用在空壓機中設置多余的溫控設備。在油溫超過設定溫度后，冷卻系統會收到信號，自行啟動，降低油溫，使空壓機一直處于正常運行狀態。

空壓機不再壓縮空氣時，內部機組運轉速度逐漸降低，直到恢復平靜，在此過程中，潤滑油的溫度也會降低，一直降低到熱水機設定溫度，此時油溫處于正常狀態，所以水泵不用再支持循環換熱過程，所以其會停止運行。

3 空壓機余熱回收的節能分析

對空壓機余熱回收進行改造，其節能效果非常顯著。如果該公司的4臺空氣機全天處于運行狀態，其在一天內回收的熱能可以達到4 958.98萬kJ，這是理論數值，在實際應用中，空壓機的實際使用率達不到理想狀態，所以其總熱量比理論數值小，取4 901.64萬kJ。這些熱量可回收70%，4臺空壓機回收的熱量可以應用在加熱器中，這意味著加熱器可以一直處于連續加熱狀態，直到將回收的574 kW熱量消耗殆盡。

根據具體的計算數值和節能情況，相關人員需要對空壓機余熱回收節能改造效果進行仔細分析，做好節能評估及收益分析工作。在公司內部應用余熱回收改造后的空壓機，其在一年內消耗的電能會大幅度降低，按照《供暖通風設計手冊》標準進行計算，發現改造后的空壓機每年最少可以節約電能468.38萬kW·h，公司所在區域的電價為0.8元，這意味著公司可以節省375萬元。而回收的余熱可應用在其他方面，象車間供暖或宿舍淋浴供熱等，供暖費用及供熱費用都會得到有效節約，公司整體的運營成本會大幅度下降。

該公司應用的空壓機為螺桿類型，其在采用雙回路溫控方案進行改造后，消耗的燃料類型和數量會減少，空壓機運行中二氧化碳的排放量也會減少，這體現了余熱回收改造的生態效益，這對于環境保護大有裨益。從經濟角度看，回收的熱量轉化為熱水熱量，可節約成本。另外該種改造方案可以使空壓機余熱回收效率最大化，空壓機本身也不會受到任何損失，使用壽命反而會延長，對環境的適應性也會變強。

空壓機改造后，內部機組的油溫下降，空氣機整體的工作溫度也隨之降低，當空壓機本身溫度和運行環境溫度皆受控后，空壓機發生高溫跳閘問題的概率會減少，與其相關的故障也會減少許多，從長遠角度看，空壓機的使用極限會上升，使用時間會增多，所以最終公司花費在空壓機運行維護中的成本會大幅度降低。

4 結語

對空壓機余熱進行回收，是相關行業節能環保的切入點，行業研究人員應從經濟、環境及社會效益角度出發，設計出最符合行業生產要求的余熱回收系統。在空壓機節能改造中，會涉及很多新技術或新輔助設備，設計人員還要解決這些新型要素帶來的問題，使其與整個空壓機的匹配度更高，使空壓機整體的運行過程更加穩定可靠，如此空壓機的節能效果會更加顯著。

參考文獻

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