聚酯廠空氣壓縮機(jī)熱能的回收利用

摘 要：文章研究了空氣壓縮機(jī)熱能回收利用的原理，并介紹了空氣壓縮機(jī)熱回收的優(yōu)點(diǎn)和空氣壓縮機(jī)日常的保養(yǎng)和維護(hù)方法，最后通過(guò)某型號(hào)空氣壓縮機(jī)能耗的計(jì)算，更加說(shuō)明空壓機(jī)熱能利用的必要性，既能夠給人民群眾的生活帶來(lái)益處，同時(shí)可以降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。

關(guān)鍵詞：聚酯廠；壓縮機(jī)；熱量；回收利用

前言

聚酯在我們?nèi)粘Ｉ钪袕V泛應(yīng)用，像工程塑料、塑料纖維等的原料均為聚酯。經(jīng)過(guò)幾十年的快速發(fā)展，聚酯行業(yè)發(fā)展進(jìn)入一個(gè)瓶頸期，如何降低生產(chǎn)成品，提高產(chǎn)品利潤(rùn)，成為廣大企業(yè)面臨的一個(gè)難題[1]。

1 空壓機(jī)熱量回收技術(shù)

1.1 空氣能量的變化

熱運(yùn)動(dòng)，是構(gòu)成物質(zhì)的大量分子、原子等所進(jìn)行的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，物體的溫度越高。根據(jù)能量守恒定律（熱力學(xué)第一定律），一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和。

U=W+Q

在做功和熱傳遞同時(shí)存在的過(guò)程中，系統(tǒng)內(nèi)能的變化，則要由做功和所傳遞的熱量共同決定。在這種情況下，系統(tǒng)內(nèi)能的增量U就等于從外界吸收的熱量Q和外界對(duì)系統(tǒng)做功W之和。

1.2 空氣壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)

空氣壓縮機(jī)一般分為空冷和水冷兩種方式，中小型空氣壓縮機(jī)通常采用空冷形式，風(fēng)冷型是利用風(fēng)道把空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的熱量輸出到室外。而大型空氣壓縮機(jī)通常采用水冷形式，當(dāng)進(jìn)水閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)，冷卻液匯入總進(jìn)水管，然后經(jīng)過(guò)中間冷卻器、后冷卻器和油冷卻器等進(jìn)入出口管道[2]。當(dāng)出口閥開(kāi)啟時(shí)，再流出管道進(jìn)行冷卻處理。

冷卻水的作用，是保證壓縮氣體和潤(rùn)滑油溫度保持在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。中間冷卻器的冷卻管被設(shè)計(jì)成帶翅片型式的殼管；潤(rùn)滑油冷卻器為殼管式。冷卻水從管內(nèi)流過(guò)，潤(rùn)滑油及壓縮氣體從管外通過(guò)，以達(dá)到冷卻的目的。

2 空壓機(jī)熱量回收解決方案

1937年，空氣壓縮機(jī)首先由瑞典科學(xué)家Alf Lysholm研制成功。經(jīng)過(guò)持續(xù)的基礎(chǔ)理論研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)試驗(yàn)，空氣壓縮機(jī)的技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，螺桿壓縮機(jī)在日常生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用?？諝鈮嚎s機(jī)按照運(yùn)行方式不同，可以分為噴油壓縮機(jī)和無(wú)油壓縮機(jī)兩類，噴油螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子直接嚙合傳動(dòng)，容積效率高，單級(jí)壓比可以做到10以上。

2.1 空壓機(jī)熱回收系統(tǒng)

空氣壓縮機(jī)的工作原理如圖1所示，當(dāng)空氣壓縮機(jī)剛剛啟動(dòng)時(shí)，由于未進(jìn)行熱車(chē)工作，故冷卻液溫度較低，溫度控制閥門(mén)1開(kāi)啟，油氣桶里面的潤(rùn)滑油進(jìn)入機(jī)頭，此時(shí)，油冷和熱能回收換熱器是相通的。當(dāng)空氣壓縮機(jī)工作一段時(shí)間后，潤(rùn)滑油的溫度開(kāi)始上升，當(dāng)潤(rùn)滑油溫度觸發(fā)溫度控制閥門(mén)1的控制溫度時(shí)，潤(rùn)滑油進(jìn)入熱能回收換熱器，把熱量傳遞給需要加熱的水。如果換熱后，潤(rùn)滑油溫度低于溫度控制閥門(mén)2的觸發(fā)溫度，則潤(rùn)滑油通過(guò)旁通閥繼續(xù)進(jìn)入機(jī)頭。當(dāng)潤(rùn)滑油溫度達(dá)到溫度控制閥2的觸發(fā)溫度時(shí)，則進(jìn)入油冷，再經(jīng)油濾進(jìn)入機(jī)頭。油冷換熱后若油溫下降，經(jīng)溫控閥1、溫控閥2依次判斷，如此周而復(fù)始進(jìn)行循環(huán)[3]。

2.2 空壓機(jī)熱回收系統(tǒng)保養(yǎng)問(wèn)題

為了保證空氣壓縮機(jī)熱回收系統(tǒng)高效和安全的運(yùn)行，日常的維護(hù)不可避免，主要有以下幾方面：

2.2.1 安全操作規(guī)章

（1）開(kāi)機(jī)前檢查空氣壓縮機(jī)熱回收系統(tǒng)各部分是否處于正常狀態(tài)，緊固件有沒(méi)有松動(dòng)等。（2）檢查皮帶的松緊是否合適，曲軸箱內(nèi)的潤(rùn)滑油位是否正常。（3）手動(dòng)旋轉(zhuǎn)空氣壓縮機(jī)風(fēng)扇，檢查是否有卡滯或異響。（4）機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中，檢查機(jī)器的振動(dòng)、溫度和聲音等是否正常，有無(wú)漏油和漏氣等現(xiàn)象。

2.2.2 保養(yǎng)注意事項(xiàng)

（1）仔細(xì)觀察各類儀表，如壓力表、油位和溫度控制器等。（2）仔細(xì)聽(tīng)辨機(jī)器聲音，如活塞、氣閥和曲軸等部位。（3）仔細(xì)觸別機(jī)器各部位，感知空氣壓縮機(jī)的溫度變化和振動(dòng)變化情況，如排氣管的溫度和振動(dòng)情況等。（4）仔細(xì)認(rèn)真貫徹6S，注意機(jī)房安全衛(wèi)生，保持空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的清潔和空氣流暢。

2.2.3 熟知簡(jiǎn)單故障排除，如空壓機(jī)無(wú)壓力空氣排出，應(yīng)檢查空壓機(jī)松壓閥或閥片變形或斷裂。

2.3 項(xiàng)目案例

對(duì)于空壓機(jī)來(lái)說(shuō)，其輸入能源的80%左右將轉(zhuǎn)化為熱能，并由各種冷卻器排風(fēng)扇帶走，排放到環(huán)境中，這些熱能并沒(méi)有得到很好的利用。如果可以根據(jù)相應(yīng)類型壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行改造，將其熱量回收，結(jié)合工廠實(shí)際情況將這些熱源進(jìn)行利用，那么就可以變廢為寶。以某型號(hào)的空氣壓縮機(jī)為列計(jì)算其節(jié)約成本。

表1 某空氣壓縮機(jī)性能指標(biāo)參數(shù)

首先，計(jì)算空氣冷卻器可以回收的能力，

P=P0×？濁=400×60%=240kW

式中，P0為空氣壓縮機(jī)總功率；？濁為空氣壓縮機(jī)功率回收率。

其次，計(jì)算每天回收熱量；

Q=P×t=240kW×3600×24=20736×106J

假設(shè)，進(jìn)水溫度為25℃，出水溫度為55℃，則水溫升高30℃，則一臺(tái)空氣壓縮機(jī)一天可以加熱的水的量為：

m=Q÷C÷dt÷1000=20736×106÷4.2÷30÷1000=164.57噸

其中，C表示水的比熱容；

每天回收20736000KJ取鍋爐效率0.8，相當(dāng)每天節(jié)約重油：

20736000÷9800÷0.8=2644.90kg

日節(jié)約柴油消耗費(fèi)用=2644.90×2.5元/kg =6612.25元

年節(jié)約鍋爐耗油費(fèi)用=6612.25×300天=1983675元

年節(jié)約折合燃油費(fèi)用計(jì)198.3675萬(wàn)元（燃油2.5元/kg）

3 結(jié)束語(yǔ)

空氣壓縮機(jī)對(duì)于聚酯廠來(lái)講屬于高功率和高消耗設(shè)備，通過(guò)對(duì)空氣壓縮機(jī)組中大量熱能通過(guò)散熱系統(tǒng)余熱回收利用，不但使得該地區(qū)一定范圍內(nèi)居民的生活用熱水及冬季空調(diào)的供熱負(fù)荷減小，使得冷卻塔能耗降低，而且使得整個(gè)空氣壓縮機(jī)運(yùn)行環(huán)境得到了改善，使得空氣壓縮機(jī)運(yùn)行功耗降低，生產(chǎn)力得到提高，而對(duì)余熱回收系統(tǒng)采取一些必要的控制措施，使得余熱回收系統(tǒng)的工作效率更高。

參考文獻(xiàn)

[1]徐樹(shù)風(fēng).螺桿壓縮機(jī)的能量回收[J].流體機(jī)械，2000（10）：35-36.

[2]歐陽(yáng)焰肅.空壓機(jī)的節(jié)能改造方式[J].石油和化工節(jié)能，2009（5）：18-19.

[3]朱立民，閔圣愷.噴油螺桿空壓機(jī)熱能回收節(jié)能實(shí)踐[J].通用機(jī)械，2009（2）：79-81.

作者簡(jiǎn)介：彭玉滸（1989，09-），男，滿族，助理工程師，中國(guó)昆侖工程有限公司，主要從事聚酯工廠的綜合動(dòng)力站，空分站、冷凍站等工廠的工程設(shè)計(jì)工作。