浅谈空压机余热回收技术及其应用

郭成鑫

摘 要：本文主要针对介绍空压机余热回收技术进行研究，并对该技术在实际生产中的应用情况进行了阐述。

关键词：空压机；余热回收；应用

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

1 引言

空压机余热回收技术作为一种典型的工厂节能改造技术，能够对空压机余热进行回收，并重新在发电、企业员工的生活热水及企业生产流体预热等方面进行利用，从而大大减少了余热余能的浪费，减少了能源的消耗，起到了节能的效果。

2 空压机的工作原理

空压机主要是应用于工厂、建筑及矿山等多个行业之中，并发挥设备的优越性，源源不断的提供具有一定压力的压缩空气，从而使得工艺流程中对气源的需求得到更好的满足。

另外在化工领域，空压机作为动力源，也发挥着不可替代的作用。空压机在市场上种类繁多，其中螺杆式空压机由于独特的优势，在诸多行业中得到了较为广泛的应用，具有一定的代表性。空压机的应用可以获得安全无害的压缩空气，具有着良好的调节性能，但需要消耗大量的能量是其主要缺陷，一般在企业工业化生产中，空压机的电量消耗能够占到企业用电量的十分之一之多。

螺杆式空气压缩机主要是在吸气、密封及输送、压缩、排气这样四个过程中完成使命。壳体中的齿沟还会存在一个与螺杆啮合的过程，当螺杆在壳体内进行转动时，因为齿沟啮合面的转动会使得吸入的油气密封输送至排气口，这样使得进气口吸入空气和机油；由于齿沟啮合过程中的间隙在输送过程中是不断变小的，这样油气便会受到压缩；齿沟啮合面其处于旋转状态，当其转至壳体排气口时，便会有较高压力的油气混合物从机体排出。如图1为空压机的结构原理。

空压机在连续运行时，会出现压缩机及机油的温度升高现象，在空压机系统中，机油有着清洁、密封、防诱、润滑、缓冲及冷却的特点，这也使得机油温度在到达一定程度后，主体的工作温度便会在风机的作用下降低；在机油温度下降后，低于一定温度后停止转动。

通过上述空压机的工作原理可以看出，空压机所需的大量电能大部分用于压缩空气，从而将原动机中的一部分机械能实现与气体压力能的转换。同时有大量的热量在机油、油气及机体中蓄积，而热量的来源主要是压缩空气时所排放出来的，随风机运行排放到环境中，这部分约占90%的热量理论上是可以进行回收再利用的，因此空压机余热回收有着广阔的市场前景。利用余热回收技术在有效实现回收能量的最大化的同时，还可以促进能量损耗的减少，使得空压机效率提高，并延长空压机的使用寿命。

3 空压机余热回收技术

为了将机油管路引出，可以在空压机机油冷却回路上进行三通电动阀的加装，也就是将空压机中的机油冷却装置外置，实现水冷系统的改造成功，但改造后原风冷系统并没有去掉，而是作为冷却系统的备用而存在，具体改造示意图如图2为所示。

因为水冷要比风冷能产生更为优质的效果，自然在对空压机应用余热回收技术后，空压机的正常工作和性能是不会受到任何干扰和影响，此外，该技术的应用有效减少设备的维护成本，延长空压机的寿命。其中还会有可以用于洗澡或生活用水的中温水产生，这是通过水冷系统换热所得到的，这样便实现了余热的回收利用。

空压机余热回收是在原有的油路管道中接入换热器，具体操作为加装三通电磁阀，主要安装位置为原油路系统的进出口处。再将机油引出后，换热器就可以发挥换热的作用。为了使得系统的安全性更高，可将在继续保留原有风冷系统的同时，并联空压机余热回收系统。当实现油气系统分离后，便会产生高温气。将高温气直接通向原有的气冷却系统。这样在经过温度感应器时，便会得到一个准确的温度。如果得到的高温油温度大于76℃，就可以再热交换后，再次进入油路循环系统，从而有效地减少了机油的消耗量。在整个系统中，还设置了保温水箱和储水箱，分别用于供水水箱和用户水箱。另外，为了预防特殊情况，在控制系统中还设置了紧急处理工作模式、防冻模式等一系列的保护措施。

4 空压机余热回收技术的应用实例

空压机余热回收技术适用于各化工企业及生产制造企业，如原料药发酵制药企业，企业为了提供发酵菌种合适的生长环境，需要进行大量的压缩空气操作。

4.1 利用装置压缩热能回收

热能回收该项目主要是对在压缩空气时所产生的热能利用余热回收的装置来实现再利用，当空压机组排气温度至130度时，在该热空气下，对热媒水进行加热至85度，这样便可以得到可供回收的热源，夏季该热源可作用于吸收式制冷机中，冬季可以用于供热，从而可以实现热能回收再利用的目标，还可以对压缩的空气降温。真正实现了节能环保的作用。

4.2 安装施工装置

在调整好空压机组的供气系统后，要对空压机组进行停机改造，也就是拆除机组中原来存在的冷却器，并在冷却器的后端安装余热回收装置。

4.3 施工吸收式制冷机组

安装好独立的余热回收一次水煤循环系统，并实现真空热能回收机组与一次水热媒管路的对接，安装好空压机中的冷却器及热能回收装置，从而当一次水热媒进入装置时，利用泵组的输送，将一次水热媒由真空热能回收机系统送至吸收式制冷机组蒸发器，对吸收式制冷机组的安装地点可以独立选择，要注意的是在进行管道的铺设时，对制冷机组中的总管路与冷水出水管路的连接进行检查。

4.4 采暖管道的对接

在空压机余热回收技术应用后，对接暖气水泵进口管路与真空热能回收机组中的一次水热媒管路，这要花费约2天的时间完成，而施工的关键是铺设和安装管路。

在整个空压机余热回收技术应用过程中，吸收式冷水机组是制作周期最长的设备，约要90天。设备的安装需要17天左右，最后为3天的调试，从而整个空压机余热回收技术的具体实施工作完成。

4.5 空压机余热回收经济效益的核算

采用空压机余热回收改造后，能够实现较大的经济效益，现对前一年未使用余热回收技术与今年改造后的相关数据进行对比计算。在夏季，制冷机组需要7个月的运行时间，而且是不停止工作的，一天24小时不间断，夏季的制冷量为2600kw/h，电制冷机耗电量是450kw/h，空压机余热回收技术的应用使得改造后的运行电费节约了105.2万元；在冬季可以供热，越有4个月的供热时间，也是每天24小时不间断，每小时要用3吨蒸汽，一顿蒸汽价值为190元/吨，通过前后两年对比，在蒸汽费用上余热回收技术的应用共节约了164.3万元。

由于空压机余热回收技术的实际应用需要对换热器、吸收式溴化锂和余热回收机组进行投资，这些前期投资费用约为500万元，运行一年后可以节约269.4万元的运行成本，通过上图可以看出，两年内即可以收回投资成本，并且随着使用时间的增加，余热回收技术带来的经济效益不断凸显，有着较强的实际应用价值，另外还具有着较高的环境效益和社会效益。

5 结束语

应用余热回收技术，对压缩空气压缩热能进行有效的回收利用，使得压缩空气冷却的投入成本得到减少，还可以将回收的热能进行供热制冷使用，可谓实现了一箭双雕的双重目的，是极具市场潜力的一项节能技术。随着我国的不断发展，能源供需矛盾的状况仍将长期存在，因此大力推行节能减排改造，构建资源节约型和环境良好型社会十分必要。空压机余热回收技术作为一种典型的节能改造，在诸多行业中都有着成功的案例，其不仅不会对空压机的正常运行造成不利影响，反而能够促进设备稳定运行。余热回收再利用大大减少了能源物质的消耗，降低了企业的运行成本，并且还有着较强的社会和环境效益，相信随着相关技术的不断发展，空压机余热回收技术也一定会得到更为广泛的推广和应用。

参考文献：

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