空壓機(jī)余熱回收利用

李永杰

摘 要：鋁板帶廠以生產(chǎn)高精鋁板帶箔產(chǎn)品為主，生產(chǎn)設(shè)備有熔煉爐、加熱爐、熱軋機(jī)、冷軋機(jī)等。在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生豐富的熱源，主要有煙氣余熱、空壓機(jī)余熱、循環(huán)水余熱。這些熱源有的被排放到環(huán)境，有的需要二次消耗能源循環(huán)降溫，如果能有效利用剩余的熱能代替不可再生的能源，既可以大幅降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，又減少排放廢熱和廢氣對(duì)環(huán)境的影響，在實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的同時(shí)也提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：空壓機(jī)；余熱回收；熱值

1 空壓機(jī)運(yùn)行產(chǎn)熱過程

螺桿空氣壓縮機(jī)由于本身的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和工作原理決定，它的絕熱效率在0.75-0.85之間，設(shè)計(jì)壓縮機(jī)供油溫度一般在60-70℃，運(yùn)行時(shí)的排氣（油氣混合物）溫度在80-100℃之間?？諌簷C(jī)運(yùn)行時(shí)，壓縮機(jī)輸入的功率只有15-18%轉(zhuǎn)換成氣體的勢(shì)能對(duì)用氣設(shè)備做功，其余功率均轉(zhuǎn)換成熱能被排到大氣中，其中冷卻油帶出75%的熱量、壓縮氣體帶出25%的熱量。吸入的氣體具備一定的焓值，根據(jù)環(huán)境的溫度及相對(duì)濕度的不同其焓值也不同，壓縮空氣的壓力越大、排氣溫度越低，氣體中釋放出來(lái)的焓值越大。壓縮空氣的壓力越小、排氣溫度越高，氣體中釋放出來(lái)的焓值越小。

2 余熱回收原理

熱能回收系統(tǒng)，是一種利用壓縮中的高溫油、氣的熱能，通過熱交換將熱能傳遞給常溫水，實(shí)現(xiàn)熱能利用的節(jié)能設(shè)備。系統(tǒng)將高溫循環(huán)油及排出的高溫氣體進(jìn)入油氣雙回收高效熱交換器內(nèi)，將空壓機(jī)運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的熱能充分吸收，給水加熱及廠區(qū)供暖。

回收冷卻油中的熱能，將油的熱能回收使其溫度降至65℃再回到壓縮機(jī)內(nèi)。熱能組成有兩部分：一部分為電功率轉(zhuǎn)換成的熱能，占?jí)嚎s機(jī)輸入功率的53%（冬天）至72%（夏天）；一部分為少數(shù)的氣體焓值對(duì)油的加熱。

回收氣體中的熱能，常規(guī)的空壓機(jī)運(yùn)行中，冷卻后的排氣溫度在50-70℃，采用高性能的換熱器，在氣體進(jìn)出口壓差接近為零（不增加動(dòng)力消耗）的情況下使冷卻后的排氣溫度達(dá)到15-18℃（根據(jù)自來(lái)水溫度）。熱能組成有兩部分：一部分為電功率轉(zhuǎn)換成的熱能，占?jí)嚎s機(jī)輸入功率的25%。一部分為氣體中的自然焓值，占?jí)嚎s機(jī)輸入功率的-12.8%（冬天）至35%（夏天）。

3 余熱回收方案

4臺(tái)350kW的空壓機(jī)分別用兩臺(tái)安裝一套油、氣雙回收熱交換器機(jī)組，兩臺(tái)空壓機(jī)公用一套換熱器的氣回路給水加熱，油回路給供暖循環(huán)水加熱。在進(jìn)水管安裝電子除垢儀，生產(chǎn)的熱水儲(chǔ)存在浴室保溫水箱中，供暖循環(huán)水安裝一臺(tái)加壓泵，一臺(tái)加水泵，輸氣閥，逆止閥等，采取封閉式管網(wǎng)，關(guān)閉空壓機(jī)散熱風(fēng)扇。

空壓機(jī)散熱工作流程：潤(rùn)滑油及空氣→壓縮機(jī)頭→油氣分離器→高溫油、高溫氣體→熱交換器油、氣通道→空壓機(jī)散熱器的油、氣通道→油進(jìn)壓縮機(jī)頭、氣進(jìn)儲(chǔ)藏罐。

冷水加熱流程：冷水→供水泵組→電子除垢儀→高效熱交換器水通道→比例電動(dòng)調(diào)節(jié)閥→電磁閥→不銹鋼保溫水箱→熱水輸送管道→洗浴房。

供暖循環(huán)水加熱流程：循環(huán)水→供水泵組→高效熱交換器水通道→比例電動(dòng)調(diào)節(jié)閥→管網(wǎng)→暖氣片→回水管網(wǎng)。

自動(dòng)補(bǔ)水流程：壓力控制器→注水泵→管網(wǎng)。

4 熱能回收計(jì)算

本廠使用的英格索蘭空壓機(jī)，能耗等級(jí)為一級(jí)，額定運(yùn)行產(chǎn)生的總熱量是功率的0.72（冬）-1.19（夏）倍，平均回收熱能折合功率可達(dá)到電機(jī)輸出功率的95%。4臺(tái)350kW的空壓機(jī)，每天運(yùn)行2臺(tái)，平均排氣壓力0.68Mpa，額定排氣壓力0.7Mpa，負(fù)載率66%。氣體冷卻后排氣溫度15-18℃（冬-夏），環(huán)境溫度-10-35℃（冬-夏），環(huán)境相對(duì)濕度40-70%（冬-夏）。

每小時(shí)回收空壓機(jī)的熱量（冬天環(huán)境溫度-10℃）

a空壓機(jī)加載時(shí)段的發(fā)熱量=c空壓機(jī)電功率發(fā)熱量+d空氣焓值（冬天為負(fù)值，夏天為正值）

c空壓機(jī)電功率發(fā)熱量=（輸入功率-氣體勢(shì)能耗功率）×95%×860

d空氣焓值（冬天華東地區(qū)-10℃，相對(duì)濕度40%，排氣溫度15℃）

干空氣的焓值=（環(huán)境溫度-回氣溫度）×干空氣的比熱×空氣的比重×空壓機(jī)平均排氣量×60min/h×加載率

5 當(dāng)前用能消耗費(fèi)用

6 增加的能耗費(fèi)用

循環(huán)水泵、注水水泵、乳化液循環(huán)泵增加的電費(fèi)：

按循環(huán)水泵3kW運(yùn)行2880小時(shí)、注水水泵1.5kW運(yùn)行120小時(shí)、乳化液泵10kW運(yùn)行5880小時(shí)，每度電費(fèi)0.87元計(jì)算，增加能耗費(fèi)用為：（3×2880+1.5×120+10×5880）×0.87=5.9萬(wàn)元

7 經(jīng)濟(jì)效益

通過以上計(jì)算余熱回收方案實(shí)施后，每年可接約費(fèi)用119.7-5.9=113.8萬(wàn)元。

8 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)空壓機(jī)余熱回收利用將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。該方案流程簡(jiǎn)單，增加設(shè)備少、投資少，據(jù)估計(jì)總投資在80萬(wàn)元左右，在回收余熱的同時(shí)關(guān)閉空壓機(jī)散熱系統(tǒng)，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能減排的目的，保證了空壓機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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