螺桿式空壓機余熱回收的節(jié)電與減排效果

賈建波

(上海東方低碳科技產(chǎn)業(yè)股份有限公司， 上海 200052)

1 概述

空壓機廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，對空壓機余熱進行回收，能夠降低企業(yè)能耗。本文介紹螺桿式空壓機余熱回收原理，結(jié)合工程實例，對螺桿式空壓機余熱回收系統(tǒng)用于制備工廠宿舍洗浴熱水的節(jié)電及減排效果進行探討。

2 余熱回收原理

目前，工業(yè)生產(chǎn)中主要使用的空壓機有螺桿式空壓機、離心式空壓機，而螺桿式空壓機使用更為廣泛[1]。螺桿式空壓機主要由進氣系統(tǒng)、機頭、潤滑油系統(tǒng)、后冷卻系統(tǒng)組成，余熱包含在高溫潤滑油及高溫壓縮空氣中。高溫潤滑油中余熱的回收：通過對油氣分離器的改造，將分離出的高溫潤滑油引入換熱器，可回收其中的的余熱。高溫壓縮空氣中余熱的回收：經(jīng)油氣分離器分離出的高溫壓縮空氣進入后冷卻器中，通過改造后冷卻器，回收高溫壓縮空氣中的余熱。

螺桿式空壓機余熱回收流程見圖1。電動機帶動機頭中的螺桿旋轉(zhuǎn)，空氣經(jīng)過進氣系統(tǒng)的過濾后被吸入機頭中進行壓縮[2]，與潤滑油混合后形成高溫(110 ℃)高壓油氣混合物排出機頭。高溫高壓油氣混合物經(jīng)過油氣分離器后，分離得到高溫潤滑油和高溫壓縮空氣。高溫壓縮空氣經(jīng)氣-水換熱器，將余熱水預(yù)熱，隨后進入壓縮空氣冷卻器冷卻至常溫后外供，預(yù)熱后的余熱水經(jīng)油-水換熱器升溫至所需溫度。高溫潤滑油經(jīng)油-水換熱器放熱后溫度降低，但仍不滿足返回機頭的溫度，還需再次冷卻。油-水換熱器出口潤滑油與來自冷卻塔的冷卻水在潤滑油冷卻器中進行換熱后溫度進一步降低，從而達到返回機頭的溫度要求[3]。經(jīng)潤滑油冷卻器升溫的冷卻水經(jīng)壓縮空氣冷卻器再次升溫后返回冷卻塔進行冷卻。

圖1 螺桿式空壓機余熱回收流程

3 工程實例

3.1 項目概況

項目所在地為我國南部發(fā)達城市，年平均氣溫在20 ℃以上。廠區(qū)宿舍常年有洗浴熱水需求，原方案采用水源熱泵機組制備熱水。廠區(qū)內(nèi)有5臺軸功率為250 kW的螺桿式空壓機，考慮對其中3臺進行余熱回收改造，并配置智能控制系統(tǒng)。

3.2 改造方案

改造后的洗浴熱水制備系統(tǒng)流程見圖2。由圖2可知，改造后的方案在原方案基礎(chǔ)上并聯(lián)了螺桿式空壓機余熱回收系統(tǒng)。以螺桿式空壓機余熱回收系統(tǒng)制熱為主，當產(chǎn)能不足時，水源熱泵機組作為補充。改造前的洗浴熱水制備系統(tǒng)單獨安裝了電能表用于計量用電設(shè)備的耗電量，改造后為螺桿式空壓機余熱回收系統(tǒng)也單獨安裝了電能表，用于計量余熱回水裝置的耗電量。

圖2 改造后的洗浴熱水制備系統(tǒng)流程

3.3 節(jié)電與減排效果

改造前后(2019年、2020年)各月耗電量均來自電能表，改造前后洗浴熱水制備系統(tǒng)的各月耗電量見表1。由表1數(shù)據(jù)可計算得到，改造后年節(jié)電率為59.96%。電網(wǎng)單位發(fā)電量的二氧化碳排放因子取0.997 kg/(kW·h)，可計算得到改造后年減排量為442.86 t。

表1 改造前后洗浴熱水制備系統(tǒng)的各月耗電量

4 結(jié)論

原方案采用水源熱泵機組制備洗浴熱水，改造后的方案在原方案基礎(chǔ)上并聯(lián)了螺桿式空壓機余熱

回收系統(tǒng)。以螺桿式空壓機余熱回收系統(tǒng)制熱為主，當產(chǎn)能不足時，水源熱泵機組作為補充。改造后年節(jié)電率為59.96%，二氧化碳年減排量為442.86 t。