螺桿式空壓機(jī)余熱回收及節(jié)能分析

郭衷中

摘 要：介紹了螺桿式空氣壓縮機(jī)的余熱回收，著重分析了余熱回收的意義，節(jié)能計(jì)算、節(jié)能空間和市場(chǎng)前景。并以某廠為例，進(jìn)行了實(shí)際的節(jié)能計(jì)算。

關(guān)鍵詞：螺桿式空氣壓縮機(jī)；余熱回收；節(jié)能分析

Waste Heat Recovery and Energy Efficient Analysis of Screw Air Compressors

Guo Zhongzhong

414509 Hunan HuangJinDong Mining Co.， Ltd Hunan Yueyang

Abstract：waste heat recovery of screw air compressor is Introduced， four aspects of waste heat recovery are emphatically analyzed， including significance， energy-efficient computing energy space and market prospect. Take a factory as an example， energy-efficient is computed.

Keywords：Screw Air Compressors；Waste Heat Recovery； Energy Conservation Analysis

引言

螺桿式空氣壓縮機(jī)在礦山上是一種很普及的供風(fēng)設(shè)備，其特點(diǎn)是高性能、高效率、維護(hù)費(fèi)用低，但是缺點(diǎn)之一就是很大部分能量被無(wú)可避免的轉(zhuǎn)化成了廢熱而被浪費(fèi)掉，而余熱回收卻剛好彌補(bǔ)了這一方面的缺陷，可謂變廢為寶，成就了一個(gè)很有市場(chǎng)前景的新型項(xiàng)目。

1.空氣壓縮機(jī)熱回收工作原理

螺桿式空壓機(jī)在長(zhǎng)期、連續(xù)的運(yùn)行過(guò)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)換為高壓壓縮空氣過(guò)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(rùn)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(rùn)滑油溫度通常在80℃（冬季）-97℃（夏秋季），這些熱能都通過(guò)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(rùn)滑油熱量轉(zhuǎn)換為55℃-75℃熱水，從而解除了企業(yè)為解決員工生活熱水及供暖系統(tǒng)所長(zhǎng)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(guò)程中，外界對(duì)氣體的功將全部被轉(zhuǎn)化為熱量，圖1所示的是噴油螺桿壓縮機(jī)在工作時(shí)能量轉(zhuǎn)化的分布比例以下。

壓縮機(jī)在工作過(guò)程中所耗電能轉(zhuǎn)變熱量后大部分被壓縮后的油氣混合物帶走，這些混合物經(jīng)過(guò)分離，分別在各自的冷卻器（油冷卻和氣冷卻）中被冷卻介質(zhì)（水或空氣）帶走，白白浪費(fèi)了，從理論上講，除了4%損耗外，有93%的熱量可以被回收。

2.空壓機(jī)余熱工程系統(tǒng)規(guī)劃前后之對(duì)比

2.1 節(jié)能規(guī)劃前，存以下能量浪費(fèi)

（1）空壓機(jī)所產(chǎn)生的高能量的熱能白白浪費(fèi)掉、無(wú)法合理利用；

（2）空壓機(jī)因高溫而引起的機(jī)油碳化，橡膠油管老化，軸油封漏油等一系列故障，帶來(lái)的高成本的維修費(fèi)，并且還影響生產(chǎn)。

2.2 節(jié)能規(guī)劃后，從以下方面實(shí)現(xiàn)節(jié)能

（1）無(wú)運(yùn)行成本： 不用燒油、不用耗電，完全利用螺桿空壓機(jī)熱能，同時(shí)散熱風(fēng)機(jī)很少運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)空壓機(jī)本身省電。

（2）低成本投入：安裝余熱回收設(shè)備后馬上見(jiàn)效，無(wú)需再投入其它熱水設(shè)備，投資回收期約一年。

2.3 無(wú)天氣影響，只要空壓機(jī)運(yùn)行，即可供應(yīng)免費(fèi)無(wú)成本的熱水。

2.4 改善空壓機(jī)運(yùn)行狀況-安裝余熱回收設(shè)備后，可以大大的降低空壓機(jī)的油溫，提高產(chǎn)氣率，延長(zhǎng)空壓機(jī)使用壽命，減少運(yùn)行費(fèi)用。（空氣動(dòng)力學(xué)家和空壓機(jī)制造廠家給出廠機(jī)組額定的每分鐘產(chǎn)氣量m3/min是以80℃的溫度測(cè)量定準(zhǔn)的，溫度每上升1℃，產(chǎn)氣量就下降0.5%，溫度越高，空壓機(jī)效率越低）

2.5 符合環(huán)保要求-廢熱零排放，設(shè)備穩(wěn)定，全自動(dòng)運(yùn)行，節(jié)能、環(huán)保、

3.余熱回收的節(jié)能分析

以我公司湖南黃金洞礦業(yè)有限責(zé)任公司為例，我礦區(qū)選礦廠有兩臺(tái)SA-220A螺桿式空氣壓縮機(jī)（一備一用），下面我們就對(duì)其進(jìn)行余熱回收的所產(chǎn)生的效益來(lái)算一筆帳。該壓風(fēng)機(jī)額定功率為220KW，根據(jù)礦區(qū)實(shí)際生產(chǎn)情況，單臺(tái)壓縮機(jī)一年約有340天處于工作狀態(tài)，每天工作時(shí)間約為20小時(shí)，其中包括加載時(shí)間約15小時(shí)，卸載時(shí)間5小時(shí)，而加載功率為220KW，卸載功率為加載功率*50%。根據(jù)權(quán)威測(cè)算，空壓機(jī)壓縮空氣時(shí)可回收廢熱消耗的能量約占總功率的97%，浪費(fèi)之巨大甚是讓人乍舌，而若為其配置一臺(tái)配套的單油路熱回收機(jī)（回收率約為70%），以現(xiàn)今煤價(jià)1000元/噸，電費(fèi)0.65元/Kwh為基準(zhǔn)做以下計(jì)算。

其一：未配置熱回收裝置的SA-220A空壓機(jī)每年因廢熱浪費(fèi)的能量為Q1=（220*15+220*0.5*5）340*97%=1269730KWh=4571028MJ，而熱能回收機(jī)每年能回收的熱能Q2=Q1*70%=3197120MJ。而公司生活所用熱水一般為燃煤鍋爐所獲取，一噸標(biāo)準(zhǔn)煤能產(chǎn)生的熱量約為Q=29306MJ，而鍋爐煤熱利用率約為η=40%，熱回收機(jī)所回收的熱能相當(dāng)于 Q2/（ηQ）=272.96噸，也就是說(shuō)每年可以節(jié)約27.296萬(wàn)元燃煤費(fèi)用。

其二：若采用了熱回收裝置，則可以取代壓縮機(jī)7.5Kw的冷卻風(fēng)扇電機(jī)，一年則可以節(jié)約的電量為：340*20*7.5=51000KWh，也就是說(shuō)這里可以節(jié)約3.3萬(wàn)元用電費(fèi)用。

由上可知，單從節(jié)能方面余熱回收項(xiàng)目每年就可以創(chuàng)造出30.596萬(wàn)元的效益，經(jīng)濟(jì)之可觀可謂毋庸多言。

4.余熱回收的應(yīng)用范圍

余熱回收最常用的功能就是制取熱水，能夠利用壓風(fēng)機(jī)余熱將普通水加溫到55至75度，提供給人們生活用水所需。我司鍋爐進(jìn)水就取用余熱回收后的熱水，大大節(jié)約了煤的使用。

5.余熱回收對(duì)空氣壓縮機(jī)的影響

5.1 保證機(jī)油溫度恒定在一定范圍，不易變質(zhì)，潤(rùn)滑良好，設(shè)備磨損減小，可以延長(zhǎng)壽命；

5.2壓風(fēng)機(jī)機(jī)溫不高，延長(zhǎng)空壓機(jī)零部件的使用壽命；

5.3機(jī)房溫度低，進(jìn)氣溫度也降低，進(jìn)氣量増加，可提高產(chǎn)氣率；

5.4機(jī)頭運(yùn)行溫度低，增加了承載能力，延長(zhǎng)了機(jī)頭的使用壽命。

6.熱回收原理圖（單油路）

6.結(jié)語(yǔ)

結(jié)合熱回收系統(tǒng)對(duì)原有的空氣壓縮系統(tǒng)進(jìn)行改造，不但減少燃煤類(lèi)燃料的消耗，還減少了燃煤等對(duì)大氣的污染，將余熱回收所制熱的普通水用于鍋爐進(jìn)水預(yù)熱、生活熱水、生產(chǎn)廠房冬季取暖、生活區(qū)供暖等，可以取得很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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]熊偉，馮全科，螺桿壓縮機(jī)研究現(xiàn)狀與熱點(diǎn)[J]，流體機(jī)械，2005.33（3）：30-33

[3]李統(tǒng)富，劉祥宇，循環(huán)水處理在空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]，工業(yè)水處理，2008.28，83-85