空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)在安慶銅礦的應(yīng)用

宋崇耀

（銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司，安徽 銅陵 244000）

1 安慶銅礦概況

安慶銅礦是銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司下屬的分公司，位于安徽省安慶市懷寧縣境內(nèi)。礦區(qū)面積13.7 km2。安慶銅礦是一個(gè)大型銅鐵礦床，設(shè)計(jì)能力年處理礦石量115.5萬t，年產(chǎn)銅量6500t，鐵精礦36萬t。

2 現(xiàn)場情況介紹

安慶銅礦壓風(fēng)機(jī)房共計(jì)安裝OG355S型螺桿式空壓機(jī)6臺，均正常投入使用，根據(jù)安慶銅礦井下供風(fēng)需求，壓風(fēng)機(jī)房日均開機(jī)4到5臺，在空壓機(jī)工作過程中，約85%的耗電轉(zhuǎn)化為熱量，以風(fēng)冷或水冷的方式排放到空氣中，這部分熱量未被回收利用，造成熱能浪費(fèi)。項(xiàng)目改造前安慶銅礦工人洗浴熱水由空氣源加熱供應(yīng)，安慶銅礦總共安裝6臺空氣源，一臺功率9.5 kW，兩臺功率10.5 kW，3臺功率11 kW，合計(jì)耗能功率63.5 kW，根據(jù)智能電能表計(jì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，空氣源年消耗電能30萬kWh。若對空壓機(jī)余熱進(jìn)行回收加熱熱水供工人洗浴使用，可省去使用空氣源加熱熱水所消耗的電能，既減少熱能浪費(fèi)，又節(jié)約了電能。

3 空壓機(jī)余熱回收工作原理

螺桿式空壓機(jī)在長期、連續(xù)的運(yùn)行過程中，把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為高壓壓縮空氣。在機(jī)械能轉(zhuǎn)換為高壓壓縮空氣的過程中，空壓機(jī)螺桿的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的大量熱量，經(jīng)潤滑油帶出機(jī)體外，最后以風(fēng)冷或水冷的形式把熱量散發(fā)出去?？諌簷C(jī)的潤滑油溫度通常在80℃（冬季）～97℃（夏秋季），這些熱能都通過空壓機(jī)的散熱系統(tǒng)作為廢熱白白地排放到環(huán)境中。螺桿式空氣壓縮機(jī)余熱回收節(jié)能設(shè)備，采用冷熱交換原理，將高溫潤滑油熱量轉(zhuǎn)換為熱水，從而解除了企業(yè)為解決員工生活熱水和工業(yè)處理熱水所長期承受的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。按工程熱力學(xué)理論分析，氣體在等溫壓縮過程中，外界對氣體的功能將全部被轉(zhuǎn)化為熱量。噴油螺桿壓縮機(jī)在工作時(shí)能量轉(zhuǎn)化的分布比例如圖1所示。

圖1 能量轉(zhuǎn)化分布圖

空氣壓縮機(jī)長期連續(xù)的運(yùn)行過程中，把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為風(fēng)能，在機(jī)械能轉(zhuǎn)換為風(fēng)能的過程中，空氣得到強(qiáng)烈的高壓壓縮，使溫度聚升，這是普通物理學(xué)機(jī)械能量轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，機(jī)械螺桿的高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)也摩擦發(fā)熱，產(chǎn)生的高熱由空壓機(jī)潤滑油的加入混合成油/氣蒸汽排出機(jī)體，這部分高溫油/氣流的熱量相當(dāng)于空壓機(jī)軸功率的100%，它的溫度通常冬季為80℃，夏秋季為100℃，這些熱能都由于機(jī)器運(yùn)行溫度的要求，被無端地廢棄排往大氣中，即空壓機(jī)的散熱系統(tǒng)來完成機(jī)器運(yùn)行的溫度要求。

基于空壓機(jī)熱水機(jī)屬于熱能轉(zhuǎn)換原理，將空壓機(jī)散發(fā)出的熱量進(jìn)一步回收變換到水里，在水吸收熱量以后伴隨著水溫升高。基于此，空壓機(jī)組自身的運(yùn)行溫度便會降低。

空壓機(jī)熱水器區(qū)別于傳統(tǒng)的冷熱交換模式，由于引入了基于同程截流式的反串技術(shù)，所以冷熱交換效率提高到了1.8～2.0倍。

4 改造實(shí)施過程

公司技術(shù)人員討論認(rèn)為，空壓機(jī)熱能外排，白白浪費(fèi)，而且給空壓機(jī)正常運(yùn)行帶來隱患，能否將這部分熱能利用起來，又不對空壓機(jī)造成負(fù)擔(dān)呢？我公司有6臺空氣源，浴室洗浴每天都需要消耗電能供應(yīng)熱水，能不能將空壓機(jī)余熱回收利用起來，用于浴室洗浴及取暖，從而將空氣濾掉呢？帶著此問題，我們對六安市霍邱縣鐵礦空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行研究考察，認(rèn)為該系統(tǒng)能使能源得到回收并實(shí)現(xiàn)再利用，真正實(shí)現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)，我公司決定采用該熱能回收系統(tǒng)。

通過對六安市霍邱縣鐵礦空壓機(jī)余熱回收裝置使用情況的現(xiàn)場考察，結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備狀況及安裝使用效果，記錄空壓機(jī)余熱回收裝置安裝要求和現(xiàn)場使用狀況等信息。

通過與記錄信息對比分析和現(xiàn)場勘查，安慶銅礦空壓機(jī)設(shè)備滿足空壓機(jī)余熱回收裝置安裝條件，開始組織實(shí)施項(xiàng)目改造工作。首先完成空壓機(jī)房至水塔的水路管道敷設(shè)工作，并做好管路的保溫，再進(jìn)行余熱回收裝置的安裝工作，最后進(jìn)入設(shè)備調(diào)試階段，空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)在經(jīng)過調(diào)試后正常投入運(yùn)行。

完成項(xiàng)目改造后，安慶銅礦停止使用空氣源供應(yīng)熱水，并對空壓機(jī)余熱回收裝置供應(yīng)熱水情況進(jìn)行記錄，空壓機(jī)余熱回收裝置加熱熱水完全能夠滿足職工澡堂熱水供應(yīng)要求。

5 余熱回收系統(tǒng)改造效果

6臺空氣源全部停用，年節(jié)約電能約30萬kWh，節(jié)約電費(fèi)20萬元，既節(jié)約了電能消耗，又減少了空壓機(jī)散熱能量的浪費(fèi)，具有良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。