空壓機余熱回收利用技術(shù)研究

石翔宇

摘要：空氣壓縮機在工作過程中所耗電能轉(zhuǎn)變成熱量后，大部分被壓縮后的油氣混合物帶走。分別在各自的冷卻器（油冷卻器和氣冷卻器）中被冷卻介質(zhì)（水或空氣）帶走，熱量白白地浪費了，除了2%的輻射熱量和4%的勢能不能回收外，其余94%的熱量均可以被回收利用。

關(guān)鍵詞：空壓機;余熱

一、空壓機余熱回收利用的優(yōu)點

1、 零運行成本、不需要能源輸入就可以產(chǎn)生熱水：

2 、可以減少空壓機原冷卻系統(tǒng)和冷卻運行設(shè)備、運行成本;

3 、不受天氣等其他因素影響，空壓機運行就有熱水;

4 、可以改善空壓機運行狀況，降低故障率，延長空壓機使用壽命;

5、 符合國家節(jié)能環(huán)保要求，是國家政策鼓勵的節(jié)能減排項目，有專項獎勵。

二、工程概況

1、現(xiàn)狀

公司現(xiàn)有8臺螺桿空壓機，分別為（表1）：

目前空壓機冷卻方式為水冷卻，冷卻水在冷卻塔冷卻后循環(huán)重復(fù)利用。

2、熱能回收系統(tǒng)制作

對空壓機房3臺320KW螺桿空壓機及一臺250KW變頻螺桿空壓機各制作一套熱能回收熱水系統(tǒng)，以現(xiàn)行使用的空壓機為例空壓機使用情況如（表2）：

2.1設(shè)計溫度范圍：

出水溫度55℃±5℃

2.2熱水產(chǎn)量計算

空壓機的熱水產(chǎn)量Q水 （m3/H）= 機組熱負荷（KW/H）×3600千焦耳÷水的比熱容4.2千焦耳‰÷水的溫升At×熱效率V%。

Q水m3/H = KW/H×3600÷4.2‰÷At×V%

1）水的比熱容是4.2×103焦/千克·攝氏度，

2）1千瓦·時（kW·h）=3.6*106焦耳

設(shè)定設(shè)備加載率為85%，回收的效率80%，則該套空壓機滿負荷運行每天可回收的能量為：

18800KW.H * 85% * 80%? = 12784KWH

折合熱量為：12784 KWH÷11.6=1102（萬大卡）利用該熱量（1KWH=860大卡）

1立方水從0度熱到55度所需熱能為：

Q=CM（T2-T1）

=1 * 1000 *（55-20）

=35000卡

≈3.5（萬大卡）

1102（萬大卡）÷ 3.5（萬大卡）=314噸

折合成蒸汽為

12784KW.H÷11.6=1102（萬大卡）

1102（萬大卡）÷ 60（萬大卡）=18噸（蒸汽）

即：

1） 系統(tǒng)改造后每天可產(chǎn)55℃熱水314噸;

2） 相當(dāng)于每工作日可節(jié)約蒸汽使用18噸;

3）當(dāng)回水溫度升高時，產(chǎn)水量也會同比增加。

2.3熱水用途

1） 在冬季將55℃熱水通過輔助加熱到85℃后管道輸送到配件公司廠房取暖，可以使廠房內(nèi)室溫達到11℃以上，滿足精加工設(shè)備對環(huán)境溫度的要求;

2） 在夏季將55℃熱水通過管道直接輸送到公司內(nèi)11個浴室及長江公司常州分公司臺車、鋼結(jié)構(gòu)2個浴室（按噸位收取熱水費），供職工洗澡（公司每工作日浴室洗澡55℃熱水量200噸，長江公司55℃熱水量100噸，產(chǎn)量滿足需量要求）;

3） 在其它季節(jié)，將55℃熱水通過輔助加熱到75℃后管道輸送到公司內(nèi)11個浴室及長江公司常州分公司2個浴室（按噸位收取熱水費），供職工洗澡;

4） 冬季浴室用水繼續(xù)由外購熱水供應(yīng)。

三、投資規(guī)模

四、經(jīng)濟效益分析

通過以上分析，按蒸汽使用核算經(jīng)濟效益，空壓機余熱回收利用系統(tǒng)的實施，公司每年可節(jié)約蒸汽使用18噸/天×300天×200元/噸=108萬元，去除項目運行人工費用、維修費用等10萬元，年節(jié)約98萬元。項目總投資需300萬（包括余熱回收系統(tǒng)、輔助加熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和管道輸送系統(tǒng)、浴室改造），投資回收期300/98=3.06年。

空壓機余熱回收利用是國家鼓勵的節(jié)能減排和綠色發(fā)展項目，同時可以得到政府補貼和優(yōu)惠，也可減輕蒸汽限供對公司生產(chǎn)造成的影響程度。

通過空壓機余熱回收利用項目的實施，同時可以對公司浴室設(shè)施加以整修，達到整齊、清潔、完整的效果，進一步提升公司現(xiàn)場管理的水平和員工的作業(yè)環(huán)境。

五、投資模式

1、公司直接投資。

需投資300萬元，包括余熱回收系統(tǒng)、輔助加熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和管道輸送系統(tǒng)、浴室改造等，年可節(jié)約費用98萬元，投資回收期3.06年;

優(yōu)點：具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，可以減少蒸汽限供的影響程度

缺點：投資數(shù)額較大

2、 合同能源管理模式。

所有投資（不包括浴室改造）、運行、維護均由能源投資公司負責(zé)，對生產(chǎn)的熱水雙方按比例分成，預(yù)計按20%（公司）：80%分成，合同期8年。公司平均每年經(jīng)濟效益為：98萬元×20%=19.6萬元。能源投資公司平均每年經(jīng)濟效益為：98萬元×80%=78.4萬元。

優(yōu)點：公司不用投資就可取得較大的經(jīng)濟效益和社會效益。

缺點：大部分收益由能源投資公司享受，同時公司必須對產(chǎn)生的熱水全量使用，沒有調(diào)節(jié)的余地，如果不能全部使用就達不到預(yù)期的經(jīng)濟效果。

六、 結(jié)束語

空壓機余熱回收系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)成熟穩(wěn)定，改造簡單易操作，控制完全自動化，回收節(jié)能效果顯著，因此可推廣應(yīng)用，必將為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

[1] 陸愛軍，陳慈平，錢進 空壓機余熱應(yīng)用實例[J].上海節(jié)能，2011，（8）：27-30.

[2] 岑曦.空氣壓縮機熱能回收系統(tǒng)的開發(fā)[D].上海：上海交通大學(xué)，2010.