空壓站余熱回收 熱泵機組顯效

李冬云，方 哲 ，黃曉明

（上海外高橋造船有限公司工務(wù)保障部，上海 2 00137）

一、改造前狀況

空壓站運行時會產(chǎn)生大量熱能，這些熱能需經(jīng)冷卻塔后釋放到大氣中，造成浪費。上海外高橋造船有限公司生活熱水加熱系統(tǒng)原采用蒸汽盤管入水箱直接加熱，換熱效率比較低。為了節(jié)能，需對空壓站廢熱進(jìn)行回收，用于生活熱水的加熱。

二、設(shè)計要求

(1)余熱回收系統(tǒng)設(shè)計以空壓站循環(huán)冷卻水為熱源(夏季溫度在32℃，冬季溫度在28℃)，以水源熱泵為換熱裝置，配以循環(huán)泵組和管路組成加熱系統(tǒng)。

(2)系統(tǒng)水源熱泵的選型及容量按照8h加熱完成100t熱水進(jìn)行設(shè)計選型。

(3)系統(tǒng)設(shè)計配套1個中央熱水箱(容水100t)，儲備系統(tǒng)預(yù)熱的熱水溫度60℃。水箱材質(zhì)為不銹鋼，保溫層為聚氨酯整體發(fā)泡。

(4)預(yù)熱水儲存在中央熱水箱中，經(jīng)變頻泵組加壓后通過熱水管道送至原供熱水箱。

(5)系統(tǒng)熱媒水管道為無縫鋼管。

(6)熱泵至中央水箱、中央水箱至熱水管道材質(zhì)均為內(nèi)襯塑鋼制管道，設(shè)計熱水管道熱水溫度應(yīng)高于60℃，所有供熱水管道采用鋁皮外保溫，內(nèi)保溫材料為聚氨酯整體發(fā)泡。

(7)系統(tǒng)控制系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)自動運行，包括液位自動控制、壓力自動控制和溫度自動控制等。

三、系統(tǒng)原理圖(圖1)

圖1 原理圖

四、改造方案

項目通過安裝水源熱泵系統(tǒng)，將空壓站的冷卻循環(huán)水作為熱源，以水源熱泵為換熱裝置，配以循環(huán)泵組和管路組成加熱系統(tǒng)。加熱系統(tǒng)和中央熱水箱安裝在空壓站外綠化帶上。加熱系統(tǒng)由3個小系統(tǒng)組成，即熱泵加熱系統(tǒng)、補水系統(tǒng)、供水系統(tǒng)。整個系統(tǒng)為自動運行。

熱泵加熱系統(tǒng)由水箱、循環(huán)泵、空氣源熱泵熱水器(以下簡稱“主機”）3大部分組成，受主控柜控制。當(dāng)系統(tǒng)檢測到水箱水位低時給主機開關(guān)信號，主機接到開機信號后命令循環(huán)泵工作，加熱水箱里的水，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到水箱水位和溫度達(dá)標(biāo)后，自動停止運行，進(jìn)入待機狀態(tài)。

補水系統(tǒng)由液位檢測器、液位控制器、電動閥3部分組成，系統(tǒng)同時設(shè)有強行補水和補水旁通管道，以備應(yīng)急使用。

工作過程：空壓站循環(huán)水通過加壓泵組連接到水源熱泵進(jìn)水口，熱泵出水送到空壓站冷卻水池，加壓泵組安裝在原空壓站砂慮裝置平臺上。預(yù)熱水儲存在中央熱水箱中，經(jīng)變頻泵組加壓后送至生產(chǎn)輔助樓的原供熱水箱。原熱水箱進(jìn)出口之間分別都增加旁路，以實現(xiàn)兩種供水方式：(1)輸送至原熱水箱，由原熱水箱流向浴室供水；(2)可通過水箱旁路以變頻泵壓力直接向浴室供水。原熱水箱下游的配水管網(wǎng)不變。加熱設(shè)備通過夜間低谷電段加熱生活熱水，以降低成本。

五、經(jīng)濟(jì)效益分析

1.能耗計算

(1)熱泵系統(tǒng)。實際每天運行時間6.9h，實際每天耗電量1 055kW·h。

(2)蒸汽系統(tǒng)。實際每天耗氣量8.25t，蒸汽全年運行耗氣量3 011t。

2.能耗對比(表1)

表1

根據(jù)表1計算，使用熱泵余熱回收系統(tǒng)與原系統(tǒng)相比，每年可節(jié)約費用41萬元，2年多就可收回改造項目的投資。

六、實際效果

改造前全年蒸汽耗量2 310t，年能耗費用為55萬元。余熱回收項目實施后，系統(tǒng)全年耗電量為29 200kW·h，年能耗費用為23萬元，年節(jié)約能耗費用32萬元。目前使用效果良好，完全達(dá)到預(yù)期目的。