螺桿式空壓機(jī)余熱回收的節(jié)電與減排效果

賈建波

(上海東方低碳科技產(chǎn)業(yè)股份有限公司， 上海 200052)

1 概述

空壓機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，對(duì)空壓機(jī)余熱進(jìn)行回收，能夠降低企業(yè)能耗。本文介紹螺桿式空壓機(jī)余熱回收原理，結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)螺桿式空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)用于制備工廠宿舍洗浴熱水的節(jié)電及減排效果進(jìn)行探討。

2 余熱回收原理

目前，工業(yè)生產(chǎn)中主要使用的空壓機(jī)有螺桿式空壓機(jī)、離心式空壓機(jī)，而螺桿式空壓機(jī)使用更為廣泛[1]。螺桿式空壓機(jī)主要由進(jìn)氣系統(tǒng)、機(jī)頭、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、后冷卻系統(tǒng)組成，余熱包含在高溫潤(rùn)滑油及高溫壓縮空氣中。高溫潤(rùn)滑油中余熱的回收：通過(guò)對(duì)油氣分離器的改造，將分離出的高溫潤(rùn)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(jīng)油氣分離器分離出的高溫壓縮空氣進(jìn)入后冷卻器中，通過(guò)改造后冷卻器，回收高溫壓縮空氣中的余熱。

螺桿式空壓機(jī)余熱回收流程見圖1。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)機(jī)頭中的螺桿旋轉(zhuǎn)，空氣經(jīng)過(guò)進(jìn)氣系統(tǒng)的過(guò)濾后被吸入機(jī)頭中進(jìn)行壓縮[2]，與潤(rùn)滑油混合后形成高溫(110 ℃)高壓油氣混合物排出機(jī)頭。高溫高壓油氣混合物經(jīng)過(guò)油氣分離器后，分離得到高溫潤(rùn)滑油和高溫壓縮空氣。高溫壓縮空氣經(jīng)氣-水換熱器，將余熱水預(yù)熱，隨后進(jìn)入壓縮空氣冷卻器冷卻至常溫后外供，預(yù)熱后的余熱水經(jīng)油-水換熱器升溫至所需溫度。高溫潤(rùn)滑油經(jīng)油-水換熱器放熱后溫度降低，但仍不滿足返回機(jī)頭的溫度，還需再次冷卻。油-水換熱器出口潤(rùn)滑油與來(lái)自冷卻塔的冷卻水在潤(rùn)滑油冷卻器中進(jìn)行換熱后溫度進(jìn)一步降低，從而達(dá)到返回機(jī)頭的溫度要求[3]。經(jīng)潤(rùn)滑油冷卻器升溫的冷卻水經(jīng)壓縮空氣冷卻器再次升溫后返回冷卻塔進(jìn)行冷卻。

圖1 螺桿式空壓機(jī)余熱回收流程

3 工程實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目所在地為我國(guó)南部發(fā)達(dá)城市，年平均氣溫在20 ℃以上。廠區(qū)宿舍常年有洗浴熱水需求，原方案采用水源熱泵機(jī)組制備熱水。廠區(qū)內(nèi)有5臺(tái)軸功率為250 kW的螺桿式空壓機(jī)，考慮對(duì)其中3臺(tái)進(jìn)行余熱回收改造，并配置智能控制系統(tǒng)。

3.2 改造方案

改造后的洗浴熱水制備系統(tǒng)流程見圖2。由圖2可知，改造后的方案在原方案基礎(chǔ)上并聯(lián)了螺桿式空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)。以螺桿式空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)制熱為主，當(dāng)產(chǎn)能不足時(shí)，水源熱泵機(jī)組作為補(bǔ)充。改造前的洗浴熱水制備系統(tǒng)單獨(dú)安裝了電能表用于計(jì)量用電設(shè)備的耗電量，改造后為螺桿式空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)也單獨(dú)安裝了電能表，用于計(jì)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(tǒng)流程

3.3 節(jié)電與減排效果

改造前后(2019年、2020年)各月耗電量均來(lái)自電能表，改造前后洗浴熱水制備系統(tǒng)的各月耗電量見表1。由表1數(shù)據(jù)可計(jì)算得到，改造后年節(jié)電率為59.96%。電網(wǎng)單位發(fā)電量的二氧化碳排放因子取0.997 kg/(kW·h)，可計(jì)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(tǒng)的各月耗電量

4 結(jié)論

原方案采用水源熱泵機(jī)組制備洗浴熱水，改造后的方案在原方案基礎(chǔ)上并聯(lián)了螺桿式空壓機(jī)余熱

回收系統(tǒng)。以螺桿式空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)制熱為主，當(dāng)產(chǎn)能不足時(shí)，水源熱泵機(jī)組作為補(bǔ)充。改造后年節(jié)電率為59.96%，二氧化碳年減排量為442.86 t。