淺析大眾煤礦空壓機余熱環(huán)保利用及節(jié)能效益

袁曉曉

【摘 要】 空壓機余熱的利用不僅可以改善空壓機本身的工作性能，而且可以變廢為寶，節(jié)省能源，減少污染物排放。本文通過對大眾煤礦空壓機余熱利用系統(tǒng)的技術(shù)原理和工作原理進行分析研究，并對項目節(jié)能經(jīng)濟效益進行分析，結(jié)果顯示改造項目不僅可以改善空壓機的工作性能，而且具有良好的經(jīng)濟性和節(jié)能性。

【關(guān)鍵詞】 空壓機余熱 經(jīng)濟效益 環(huán)保利用 節(jié)能分析

針對燃煤鍋爐停用后職工澡堂熱水無法正常供應(yīng)問題，利用空壓機余熱和空余蒸氣產(chǎn)生的效能供應(yīng)熱水，保障了全天正常供應(yīng)職工洗澡熱水，減少了購買環(huán)保熱水產(chǎn)生的費用，而且有效利用了空壓機余熱和空余蒸氣的效能，同時減少了大氣污染排放，確保公司環(huán)保達標。

1基本情況

壓縮空氣是工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的動力源之一。由于其具有安全、調(diào)節(jié)性能好、輸送方便等諸多優(yōu)點，使其在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛。但要得到品質(zhì)優(yōu)良的壓縮空氣需要消耗大量能源。在大多數(shù)生產(chǎn)型企業(yè)中，壓縮空氣的能源消耗占全部電力消耗的10%―35%。壓縮熱消耗的能量占機組運行功率的85%，通常這部分能量通過機組的風冷或水冷系統(tǒng)交換到大氣當中。所以壓縮機的熱回收是持續(xù)降低空氣系統(tǒng)損耗，提高客戶生產(chǎn)力的必要手段。通過余熱回收系統(tǒng)設(shè)備，可以大量利用空壓機運行過程中產(chǎn)生的熱能，并將回收的熱能用于煤礦職工澡堂用水加熱，達到節(jié)約能源、降低成本的目的。并能夠?qū)崿F(xiàn)為企業(yè)的壓縮空氣系統(tǒng)降低10%―50%的電力消耗，為企業(yè)帶來有價值的利用空間。

2大眾煤礦空壓機余熱回收利用項目實施前后的技術(shù)原理和工作原理分析

2.1空壓機余熱回收項目改造前澡堂供熱水流程及空壓機工作流程。澡堂供熱水流程：大眾煤礦洗澡用水量每天在160噸左右，洗澡用水分為兩方面，一方面是淋浴，一方面是浴池，淋浴供水和浴池供水分為兩路供水。淋浴供水為兩個水池供水，其中一個為冷水箱，一個為熱水箱，熱水箱水加熱由鍋爐房鍋爐產(chǎn)生的蒸汽提供，水來自冷水箱，淋浴用水利用水箱到澡堂的自然落差，未安裝增壓泵，供水壓力大約在2bar左右。有調(diào)節(jié)水閥調(diào)節(jié)溫度，實際使用溫度約為40℃左右。浴池供水來自澡堂冷水管路，用水時，人工將水池打滿，打開蒸汽，蒸汽將水溫加熱至45℃左右，供工人泡澡使用。

螺桿式空氣壓縮機工作流程：空氣通過進氣過濾器將大氣中的灰塵或雜質(zhì)濾除后，由進氣控制閥進入壓縮機主機，在壓縮過程中與噴入的冷卻潤滑油混合，經(jīng)壓縮后的混合氣體從壓縮腔排入油氣分離罐，從而分別得到高溫高壓的油、氣。由于機器工作溫度的要求，這些高溫高壓的油、氣必須送入各自的冷卻系統(tǒng)，其中壓縮空氣經(jīng)冷卻器冷卻后，最后送入使用系統(tǒng);而高溫高壓的潤滑油經(jīng)冷卻器冷卻后，返回油路進入下一輪循環(huán)。

2.2空壓機余熱回收項目改造后工作流程?？諌簷C余熱裝置供澡堂熱水工藝流程：首先冷水經(jīng)過澡堂廢水余熱回收器與澡堂廢水進行換熱，以提高空壓機余熱回收裝置的進水溫度;之后由加壓泵進入空壓機余熱回收裝置內(nèi)（或冷水直接進入空壓機余熱回收裝置內(nèi)）與空壓機的高溫潤滑油進行熱交換產(chǎn)生熱水，進入熱水箱;最后由水泵供往淋浴或浴池。另安裝有空氣源熱泵作為輔助熱源，當空壓機開機率低，余熱資源經(jīng)利用產(chǎn)生的熱水量不能滿足澡堂用水時，啟動空氣源熱泵產(chǎn)生熱水進入熱水箱供澡堂用水。

2.3空壓機能量分布和熱回收工作原理研究。對于噴油螺桿壓縮機，大約72%的能源消耗在熱油回路，熱能回收裝置正是為了在對壓縮機性能不產(chǎn)生任何負面影響的前提下，以熱水或溫水的形式回收以上絕大部分的熱能，回收率可達實際輸入軸功率的70%左右。

2.4空壓機余熱利用裝置結(jié)構(gòu)。空壓機余熱利用裝置為完整成熟的成果，在歐美等國家早已廣泛使用，其設(shè)計原理采用了雙回路溫控回路，在保證熱回收效率最大化的同時，也使設(shè)備的油溫控制在正常合理的范圍，保障了設(shè)備的正常運行，對空壓機不會產(chǎn)生任何負面影響。該能量回收系統(tǒng)包括：油/水熱交換器，能量回收溫控閥（非標配，可選項），油溫控制閥，用于監(jiān)控進、出水水溫的溫度傳感器，常規(guī)旁路系統(tǒng)，用于關(guān)閉能量回收系統(tǒng)，必要的管道、支架及螺栓等，另外為切實體現(xiàn)節(jié)能效果，可在熱水管道上加裝能量表。

2.5實施計劃與效果。項目實施后，空壓機運行產(chǎn)生的余熱，被系統(tǒng)及時交換掉，有效的降低了電機、機組溫度及排氣溫度，延長了空壓機及機身零部件的使用壽命，保證了機組及后處理供風的安全運轉(zhuǎn)。熱回收系統(tǒng)安裝以后避免了冷卻系統(tǒng)直接將熱量排放，節(jié)省了能源，減少了熱污染。

3大眾煤礦空壓機余熱環(huán)保利用及節(jié)能效益分析

3.1保障了職工全天洗澡熱水的正常供應(yīng)，為井下生產(chǎn)提供后勤保障服務(wù);

3.2利用空壓機余熱產(chǎn)生的熱水通過管道輸送到兩個儲水罐中供職工洗澡，解決了燃煤鍋爐停用后澡堂無法正常供水的難題;

3.3空壓機全天可產(chǎn)生約100噸40℃的熱水，而職工澡堂全天用量約需160噸40℃的熱水，根據(jù)實際需求量每天仍有約60噸的用水缺口，根據(jù)市場上供應(yīng)的環(huán)保熱水按27.3元/噸，每天費用約需1638元，僅冬季用熱水高溫峰期4個月計算，此項費用約需20萬元，通過新增管道將供氣時段的空余蒸氣輸入到儲水罐中對水進行持續(xù)加溫后加兌涼水，不僅可滿足職工澡堂用水需求，僅冬季四個月就可節(jié)省20萬元費用;

3.4有效的利用了空壓機余熱和空余蒸氣產(chǎn)生的熱效能。

3.5減少大氣污染排放，確保公司環(huán)保達標;

3.6在澡堂值班室安裝水、氣兩個可控制閥門，澡堂管理員根據(jù)實際水溫需要可隨時兌氣加水，與以往相比大大減少了澡堂管理員勞動強度，鑒于澡堂管理員勞動強度較以前有所減少，對人員數(shù)量進行了適當減少，降低了人力成本。

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