螺桿式空壓機余熱回收的節電與減排效果

賈建波

(上海東方低碳科技產業股份有限公司， 上海 200052)

1 概述

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

2 余熱回收原理

目前，工業生產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、機頭、潤滑油系統、后冷卻系統組成，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，空氣經過進氣系統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。高溫壓縮空氣經氣-水換熱器，將余熱水預熱，隨后進入壓縮空氣冷卻器冷卻至常溫后外供，預熱后的余熱水經油-水換熱器升溫至所需溫度。高溫潤滑油經油-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]。經潤滑油冷卻器升溫的冷卻水經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達城市，年平均氣溫在20 ℃以上。廠區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。廠區內有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。

3.2 改造方案

改造后的洗浴熱水制備系統流程見圖2。由圖2可知，改造后的方案在原方案基礎上并聯了螺桿式空壓機余熱回收系統。以螺桿式空壓機余熱回收系統制熱為主，當產能不足時，水源熱泵機組作為補充。改造前的洗浴熱水制備系統單獨安裝了電能表用于計量用電設備的耗電量，改造后為螺桿式空壓機余熱回收系統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流程

3.3 節電與減排效果

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的各月耗電量見表1。由表1數據可計算得到，改造后年節電率為59.96%。電網單位發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的各月耗電量

4 結論

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上并聯了螺桿式空壓機余熱

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