空壓機熱能回收系統改造案例分析

韓甜甜 高志粉 趙麗娜 張豪豪

摘要：空壓機系統存在的大量電能轉化為熱量，從而造成能源浪費的現象，是可以通過全面的系統解決方案來消除和彌補的。結合余熱回收系統對原有的空氣壓縮系統進行改造，既可以解決空壓機冷卻散熱的難題，又可以充分利用廢熱，減少常規燃料的消耗量，具有良好的經濟和社會效益。本文主要針對雙螺桿空壓機熱能回收與利用進行分析，提高空氣壓縮機的工作效率節約能源。

關鍵詞：空氣壓縮機；螺桿空壓機；熱能回收

空氣壓縮機目前在石油化工、機械制造以及礦山開采等工業領域中被廣泛應用。螺桿式空壓機是把電能轉換為機械能，機械能在轉換為熱能的過程中，空氣得到高壓的強烈壓縮，溫度急劇驟升，機械螺桿高速旋轉的同時摩擦并產生出大量熱能，產生的熱能由于機組運行溫度要求，被排放到大氣中，用空壓機的散熱系統來保證機器運行的溫度要求，螺桿空壓機余熱再通過裝置把這些熱能收集起來，回收利用加熱生活用水。

1 螺桿空壓機熱能回收利用設計方案可行性分析

工業領域中大多數空氣壓縮機都存在空氣泄氣，在使用過程中操作不正確等問題，長期就會造成持續下去能源消耗量增大，資源短缺，同時空氣中產生的大量熱能也會造成電能損耗。這些損耗的電能如果轉變為水加熱就可以很好的利用于人們熱水供應，通常情況下壓縮機的能量可以經機組水冷系統轉換到大氣中。因此空氣壓縮機熱能回收系統可以進行全面的改造，將回收到的熱能量充分使用，不僅減少了能源消耗，而且還使回收的人能得到合理的應用。螺桿式空壓機在長期連續工作過程中機械螺桿的高速旋轉同時也摩擦產生大量的熱能，這些產生的高熱由空壓機潤滑油加入混合成油/氣蒸汽排出機體，這部分高溫油氣流的熱量相當于空壓機輸入功率的3/4。它的溫度通常在80℃（冬天）～100℃（夏天）。這些熱能都由于機組運行溫度的要求，被無端的當做廢氣排放到大氣中，即空壓機的散熱系統來完成機器運行的溫度要求，螺桿空壓機余熱再利用裝置采用同程截流式反串使冷熱交換效果增大到1.8～2倍。尤其是在冬季，熱水大量使用，在車間上運行的工人用水加熱一般都是通過燃煤爐提供。如果工人們一使用大約300元燃煤進行水加熱，一年的費用基本在十幾萬以上。但是熱能回收系統裝置的改造，可以利用空壓機回收的熱能為工人提供熱水，不但減少了開支，同時也使能源得到充分利用，提高了能源使用效率。空氣壓縮機熱能回收系統的改造也為社會經濟帶來了良好的效益，是資源節約，技術改進效果的有效體現。

2 螺桿空氣壓縮機熱能回收利用設計改造分析

螺桿空氣壓縮機是通過空氣轉換物理學概念進行改造的熱能回收利用。把這部分熱能收集起來，回收利用加熱生活用水，為工廠工人用水帶來方便。螺桿空壓機余熱再利用裝置并非是傳統的冷熱交換形式，現采用同程截流式反串，可使得冷熱交換效果增大到1.8～2倍。

熱能在合理的回收后會提供大量的熱水，減少了燃煤使用，也減少了開支。其主要是將熱能轉換到水中，然后水溫就會增加，為工廠工人用水帶、工廠生產采暖以及其他方面熱水使用提供了有效途徑。

3 螺桿空氣壓縮機熱能回收設計經濟性及其參數分析

空氣壓縮機在經過改造之后的熱能回收系統溫度一般設定為85℃之內，在運行過程可以有效的減少空壓機組的熱量，主要是能降低二氧化碳的含量，減少耗材，避免機油乳化。熱能回收系統將熱能排放利用之后，也大大降低了散熱風扇運行的時間。螺桿空氣壓縮機這種比較高端的設備，一般耗材費用基本上每小時1.6元。如果在特殊情況下，延時運行基本上耗材費用每小時1.2元。螺桿空氣壓縮機的溫度控制在85℃之內，可以防止機器過熱損壞，節約設備保養費用，也是減少設備運行故障的良好方式。經設計試驗分析，熱能回收利用系統可以安裝在任何螺桿空氣壓縮機中運行。

4、 螺桿式空壓機余熱回收利用具體實例分析？

4.1員工洗浴熱水加熱應用

自來水冬季溫度約為 8℃，需要加熱到 45℃供工人洗澡。經過加熱采暖系統回水后 ，空壓機熱水回收的溫度約為50℃～55℃左右，可把洗澡水加熱到 45℃。按平均洗澡人數為 300 人/天 ，每人次用水量按60 L計算。滿足每天 300 人洗浴所需要的熱量為 ：300×0.06t×（45-8）=666 Mcal，折合消耗能量為 777 Kw.h。平均每小時消耗空壓機回收能量38 Kw，即利用空壓機熱能回收用于冬季洗浴用熱水可節約的能量總數為38 Kw×20h×120=91200 Kw·h。91200 Kw·h相當于328320兆焦 ，180℃蒸汽的熱值為2520兆焦/噸。冬季洗浴利用熱能回收（120 天）折合節省蒸汽為162噸。（按蒸汽80%的熱效率）一個冬季用于采暖和洗浴共可節省蒸汽684+162=846噸。如鍋爐實際平均耗油產汽比為1：15（噸柴油/噸蒸汽）換算，冬季120天采暖、洗浴用熱水可通過空壓機熱能回收減少柴油消耗為846/15=56.4噸。

4.2軟化水加熱應用

按實際開機功率每小時可回收能量318 Kw·h，洗浴用熱水每小時用 31 Kw·h。剩余的空壓機熱回收能量為每小時287 Kw用于軟水加熱應用。因受限于空壓機進出冷卻系統效率要求，溫升要求最佳狀態為10℃，所以其余熱量由輔助冷卻系統排放到室外，不能完全應用。按該廠軟化水平均每小時使用20噸 ，則每小時可利用空壓機熱能為200 Mcal，折合能量為233 Kw·h，相當于838.8兆焦。則其他季節（按120天生產期）利用空壓機熱能回收加熱軟化水可節能能量總數為2013120 兆焦。180℃蒸汽的熱值為2520兆焦/噸 ，即其他季節120天將回收熱能用于加熱軟化水折合節省蒸汽為998噸。（蒸汽80%的熱效率利用計算）按該廠鍋爐實際平均耗油產汽比為1：15（噸柴油/噸蒸汽）換算，其他季節將回收熱能用于加熱軟化水減少柴油消耗為66噸。按照柴油8000元/噸，利用空壓機回收熱能加熱軟化水計算，可以節省528000元。

5、 結束語

對螺桿式空壓機進行熱能回收改造，具有很多優點。空氣壓縮機熱能回收系統經過改造后可以應用了大多數工業或是其他制造業，有效的減少了能源使用，節約了成本。同時改造后的熱能回收系統可以安裝在任何一種螺桿式空氣壓縮機內使用，是值得推廣的節能減排熱能回收利用系統。其中最主要的就是節能環保，同時還可以有效控制空氣壓縮機的運行溫度，在一定程度上延長其使用壽命，只要螺桿式空壓機開機，就可以源源不斷的提供生活用的熱水，高效穩定。

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（作者單位：龍蟒佰利聯集團股份有限公司）