热能回收的分析及应用

摘 要：本文主要介绍空压机热能回收系统的应用分析及机械原理构成，从节能的角度阐述在各个行业的可行性应用。

关键词：空压机；能量回收；节能；应用分析

1 空压机热能回收概述

在全球能源需求持续增长而实际供应相对不断下降的严峻形势下，节能减排已势在必行，众多工厂也已在不断寻求潜在的节能空间，而压缩空气系统正是蕴藏了巨大的能源节省的空间。空压机在工矿企业的平均耗能占整个企业的约30%，部分行业的空压机耗电量占总耗电量的比例高达70%。从投资成本结构分析，空压机的节能重心在能耗上，针对于电机驱动类型的压缩机，能耗可以近似等于电耗。

对于电驱动的空压机而言，可近似把它看成是一台电加热器，因为其在压缩空气的过程中，几乎将所有的电能将转换成热能，这些热能的产生将影响空压机的正常运行，所以，为确保空压机的正常运行，必须给空压机安装良好的散热系统，来确保空压机的正常、安全运行。这些热能非但没有被利用，而且还需要消耗额外的能源来帮助冷却。可以提供完整而成熟的热回收系统，通过对压缩机的改造，以热水的形式回收利用压缩热。对空压机的热能进行回收，将大大提高能源的综合利用，可实现热/气联产。

2 空压机热能回收空间分析

空压机热能分布分析（见图1）：

3 空压机热能回收客户利用分析

（1）空压机热能回收可用于如下用途：冬季取暖（热水空调、暖气片取暖）、生活用水（洗澡、洗手、食堂）、生产用水加热、锅炉水预热、原水加热、纯水加热、工艺水加热、除湿、工件清洗等。

（2）空压机配置：序号：1#；机型：110千瓦；实际工作压力：8.5 bar

（3）空压机热能回收分析（见表1）：

加热热水需要的热量：P = Q X △T X 4.2 ÷3.6

（由热力学公式以及热功当量 W=Pt Q=cm△T W=Q）

P —需要的能量（kWH）

?t—所需的冷却水温升（出水温-进水温）

Q—热水量（T）

（4）空压机回收热量产生热水用于洗澡分析（见表2）：

加热热水需要的热量：P = Q X △T X 4.2 ÷3.6

（由热力学公式以及热功当量 W=Pt Q=cm△T W=Q）

P—需要的能量（kWH）

?t—所需的冷却水温升（出水温-进水温）

Q—热水量（T）

（5）空压机热能回收节能计算（见表3、表4）

备注：1KWH的热量=860大卡=3600千焦；1吨水温度上升1℃需要热量1，000kCal；夏/冬季补水平均温度25 ℃/ 10 ℃；生活热水常规蓄热温度50～55 ℃； 洗澡热水常规用量50-80升/人·次；RO反渗透纯水生产温度25 ℃； 锅炉补水常规预热温度60～70 ℃。

综合以上分析，将产生极大的经济效益。

4 空压机热能回收解决方案

4.1 喷油螺杆热能回收改造内容（见图2）

4.2 热能回收装置功能

热能回收装置为完整成熟的产品，在欧美国家早已广泛使用，并作为整机可选装置，可随整机成套销售。其设计原理采用了双回路温控回路，在保证热回收效率最大化的同时，也使设备的油温控制在正常合理的范围，保障了设备的正常运行，对空压机不会产生任何负面影响。

该能量回收系统包括：油/水热交换器， 全不锈钢换热器；机械式固定阀芯的温度控制阀；电动可调式水温控制阀（高配）；电动可调油温控制阀（高配）；进/出水温度、压力就地仪表监测；用于监控进、出水水温的温度传感器（高配）；单位时间节能量统计和单位时间节省成本统计（高配）；累计节能量统计和累计节省成本统计（高配）；PLC自动控制油温、水温（高配）；液晶触屏操作，油温、水温数据调整、显示（高配）；权限人操作进入，防止意外修改；风扇变频控制（风冷、高配）；可接入远程数据显示（高配）；常规旁路系统，用于关闭能量回收系统；必要的管道、支架及螺栓等。

5 空压机热能回收改造客户收益分析

（1）通过AtlasCopco公司的专业热能回收改造，客户免费获得大量的热水，节省其他加热费用，降低企业的运行成本。

（2）降低空压机的工作温度，减少故障，延长空压机的使用寿命。（GA机型）

（3）在夏季时，可以减少空压机的高温，防止设备高温跳机，同时压缩空气露点降低，管道含水量减少，生产设备故障率减少，维护费用也会减少，保证公司安全供气。

（4）空压机故障率降低，维修成本减少。保养备件使用寿命延长，保养费用降低，压缩机润滑油碳化几率降低。

（5）减少冷塔热负荷，减少冷塔的循环水量，减少冷塔的维护费用、减少冷塔蒸发水量等。（水冷机组）

（6）可有效防止空压机冷却器的结垢，影响空压机的运行。

（7）响应国家的节能减排号召，获得国家节能减排的奖励，减少CO2排放，减少大气的污染。

（8）绿色环保，一次性投资，长久受益。

作者简介：余辉（1971-），男，吉林辽源人，本科，中级工程师，研究方向：机械工程。endprint