淺談空壓機余熱回收技術(shù)及其應(yīng)用

郭成鑫

摘 要：本文主要針對介紹空壓機余熱回收技術(shù)進行研究，并對該技術(shù)在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用情況進行了闡述。

關(guān)鍵詞：空壓機；余熱回收；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.037

1 引言

空壓機余熱回收技術(shù)作為一種典型的工廠節(jié)能改造技術(shù)，能夠?qū)諌簷C余熱進行回收，并重新在發(fā)電、企業(yè)員工的生活熱水及企業(yè)生產(chǎn)流體預(yù)熱等方面進行利用，從而大大減少了余熱余能的浪費，減少了能源的消耗，起到了節(jié)能的效果。

2 空壓機的工作原理

空壓機主要是應(yīng)用于工廠、建筑及礦山等多個行業(yè)之中，并發(fā)揮設(shè)備的優(yōu)越性，源源不斷的提供具有一定壓力的壓縮空氣，從而使得工藝流程中對氣源的需求得到更好的滿足。

另外在化工領(lǐng)域，空壓機作為動力源，也發(fā)揮著不可替代的作用?？諌簷C在市場上種類繁多，其中螺桿式空壓機由于獨特的優(yōu)勢，在諸多行業(yè)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，具有一定的代表性?？諌簷C的應(yīng)用可以獲得安全無害的壓縮空氣，具有著良好的調(diào)節(jié)性能，但需要消耗大量的能量是其主要缺陷，一般在企業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)中，空壓機的電量消耗能夠占到企業(yè)用電量的十分之一之多。

螺桿式空氣壓縮機主要是在吸氣、密封及輸送、壓縮、排氣這樣四個過程中完成使命。殼體中的齒溝還會存在一個與螺桿嚙合的過程，當螺桿在殼體內(nèi)進行轉(zhuǎn)動時，因為齒溝嚙合面的轉(zhuǎn)動會使得吸入的油氣密封輸送至排氣口，這樣使得進氣口吸入空氣和機油；由于齒溝嚙合過程中的間隙在輸送過程中是不斷變小的，這樣油氣便會受到壓縮；齒溝嚙合面其處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，當其轉(zhuǎn)至殼體排氣口時，便會有較高壓力的油氣混合物從機體排出。如圖1為空壓機的結(jié)構(gòu)原理。

空壓機在連續(xù)運行時，會出現(xiàn)壓縮機及機油的溫度升高現(xiàn)象，在空壓機系統(tǒng)中，機油有著清潔、密封、防誘、潤滑、緩沖及冷卻的特點，這也使得機油溫度在到達一定程度后，主體的工作溫度便會在風機的作用下降低；在機油溫度下降后，低于一定溫度后停止轉(zhuǎn)動。

通過上述空壓機的工作原理可以看出，空壓機所需的大量電能大部分用于壓縮空氣，從而將原動機中的一部分機械能實現(xiàn)與氣體壓力能的轉(zhuǎn)換。同時有大量的熱量在機油、油氣及機體中蓄積，而熱量的來源主要是壓縮空氣時所排放出來的，隨風機運行排放到環(huán)境中，這部分約占90%的熱量理論上是可以進行回收再利用的，因此空壓機余熱回收有著廣闊的市場前景。利用余熱回收技術(shù)在有效實現(xiàn)回收能量的最大化的同時，還可以促進能量損耗的減少，使得空壓機效率提高，并延長空壓機的使用壽命。

3 空壓機余熱回收技術(shù)

為了將機油管路引出，可以在空壓機機油冷卻回路上進行三通電動閥的加裝，也就是將空壓機中的機油冷卻裝置外置，實現(xiàn)水冷系統(tǒng)的改造成功，但改造后原風冷系統(tǒng)并沒有去掉，而是作為冷卻系統(tǒng)的備用而存在，具體改造示意圖如圖2為所示。

因為水冷要比風冷能產(chǎn)生更為優(yōu)質(zhì)的效果，自然在對空壓機應(yīng)用余熱回收技術(shù)后，空壓機的正常工作和性能是不會受到任何干擾和影響，此外，該技術(shù)的應(yīng)用有效減少設(shè)備的維護成本，延長空壓機的壽命。其中還會有可以用于洗澡或生活用水的中溫水產(chǎn)生，這是通過水冷系統(tǒng)換熱所得到的，這樣便實現(xiàn)了余熱的回收利用。

空壓機余熱回收是在原有的油路管道中接入換熱器，具體操作為加裝三通電磁閥，主要安裝位置為原油路系統(tǒng)的進出口處。再將機油引出后，換熱器就可以發(fā)揮換熱的作用。為了使得系統(tǒng)的安全性更高，可將在繼續(xù)保留原有風冷系統(tǒng)的同時，并聯(lián)空壓機余熱回收系統(tǒng)。當實現(xiàn)油氣系統(tǒng)分離后，便會產(chǎn)生高溫氣。將高溫氣直接通向原有的氣冷卻系統(tǒng)。這樣在經(jīng)過溫度感應(yīng)器時，便會得到一個準確的溫度。如果得到的高溫油溫度大于76℃，就可以再熱交換后，再次進入油路循環(huán)系統(tǒng)，從而有效地減少了機油的消耗量。在整個系統(tǒng)中，還設(shè)置了保溫水箱和儲水箱，分別用于供水水箱和用戶水箱。另外，為了預(yù)防特殊情況，在控制系統(tǒng)中還設(shè)置了緊急處理工作模式、防凍模式等一系列的保護措施。

4 空壓機余熱回收技術(shù)的應(yīng)用實例

空壓機余熱回收技術(shù)適用于各化工企業(yè)及生產(chǎn)制造企業(yè)，如原料藥發(fā)酵制藥企業(yè)，企業(yè)為了提供發(fā)酵菌種合適的生長環(huán)境，需要進行大量的壓縮空氣操作。

4.1 利用裝置壓縮熱能回收

熱能回收該項目主要是對在壓縮空氣時所產(chǎn)生的熱能利用余熱回收的裝置來實現(xiàn)再利用，當空壓機組排氣溫度至130度時，在該熱空氣下，對熱媒水進行加熱至85度，這樣便可以得到可供回收的熱源，夏季該熱源可作用于吸收式制冷機中，冬季可以用于供熱，從而可以實現(xiàn)熱能回收再利用的目標，還可以對壓縮的空氣降溫。真正實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的作用。

4.2 安裝施工裝置

在調(diào)整好空壓機組的供氣系統(tǒng)后，要對空壓機組進行停機改造，也就是拆除機組中原來存在的冷卻器，并在冷卻器的后端安裝余熱回收裝置。

4.3 施工吸收式制冷機組

安裝好獨立的余熱回收一次水煤循環(huán)系統(tǒng)，并實現(xiàn)真空熱能回收機組與一次水熱媒管路的對接，安裝好空壓機中的冷卻器及熱能回收裝置，從而當一次水熱媒進入裝置時，利用泵組的輸送，將一次水熱媒由真空熱能回收機系統(tǒng)送至吸收式制冷機組蒸發(fā)器，對吸收式制冷機組的安裝地點可以獨立選擇，要注意的是在進行管道的鋪設(shè)時，對制冷機組中的總管路與冷水出水管路的連接進行檢查。

4.4 采暖管道的對接

在空壓機余熱回收技術(shù)應(yīng)用后，對接暖氣水泵進口管路與真空熱能回收機組中的一次水熱媒管路，這要花費約2天的時間完成，而施工的關(guān)鍵是鋪設(shè)和安裝管路。

在整個空壓機余熱回收技術(shù)應(yīng)用過程中，吸收式冷水機組是制作周期最長的設(shè)備，約要90天。設(shè)備的安裝需要17天左右，最后為3天的調(diào)試，從而整個空壓機余熱回收技術(shù)的具體實施工作完成。

4.5 空壓機余熱回收經(jīng)濟效益的核算

采用空壓機余熱回收改造后，能夠?qū)崿F(xiàn)較大的經(jīng)濟效益，現(xiàn)對前一年未使用余熱回收技術(shù)與今年改造后的相關(guān)數(shù)據(jù)進行對比計算。在夏季，制冷機組需要7個月的運行時間，而且是不停止工作的，一天24小時不間斷，夏季的制冷量為2600kw/h，電制冷機耗電量是450kw/h，空壓機余熱回收技術(shù)的應(yīng)用使得改造后的運行電費節(jié)約了105.2萬元；在冬季可以供熱，越有4個月的供熱時間，也是每天24小時不間斷，每小時要用3噸蒸汽，一頓蒸汽價值為190元/噸，通過前后兩年對比，在蒸汽費用上余熱回收技術(shù)的應(yīng)用共節(jié)約了164.3萬元。

由于空壓機余熱回收技術(shù)的實際應(yīng)用需要對換熱器、吸收式溴化鋰和余熱回收機組進行投資，這些前期投資費用約為500萬元，運行一年后可以節(jié)約269.4萬元的運行成本，通過上圖可以看出，兩年內(nèi)即可以收回投資成本，并且隨著使用時間的增加，余熱回收技術(shù)帶來的經(jīng)濟效益不斷凸顯，有著較強的實際應(yīng)用價值，另外還具有著較高的環(huán)境效益和社會效益。

5 結(jié)束語

應(yīng)用余熱回收技術(shù)，對壓縮空氣壓縮熱能進行有效的回收利用，使得壓縮空氣冷卻的投入成本得到減少，還可以將回收的熱能進行供熱制冷使用，可謂實現(xiàn)了一箭雙雕的雙重目的，是極具市場潛力的一項節(jié)能技術(shù)。隨著我國的不斷發(fā)展，能源供需矛盾的狀況仍將長期存在，因此大力推行節(jié)能減排改造，構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境良好型社會十分必要?？諌簷C余熱回收技術(shù)作為一種典型的節(jié)能改造，在諸多行業(yè)中都有著成功的案例，其不僅不會對空壓機的正常運行造成不利影響，反而能夠促進設(shè)備穩(wěn)定運行。余熱回收再利用大大減少了能源物質(zhì)的消耗，降低了企業(yè)的運行成本，并且還有著較強的社會和環(huán)境效益，相信隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，空壓機余熱回收技術(shù)也一定會得到更為廣泛的推廣和應(yīng)用。

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