空气压缩机级间冷却器的节能改造与应用

高慧敏 张玉凡 常春梅 刘学峰

（1.湖北迪峰换热器股份有限公司 2.上海蓝滨石化设备有限责任公司 3.齐鲁制药（内蒙古）有限公司）

0 引言

压缩机对气体压缩做功后，气体的压力、温度均会升高。为进一步提高气体的压力，常需要两级或多级压缩。为保证多级压缩消耗功最小，一般采用等温压缩[1]。通常，压缩后的气体通过级间冷却器和后冷却器进行降温，而冷却水升温后则直接排放入冷却塔。但这样不仅增加了冷却塔的负担，而且压缩气体生成的热量成为废热，造成能源浪费[2-3]。随着国家节能减排政策的实施推进，以及企业从自身利益出发，必须对这部分废热加以利用，增加企业的经济效益。

1 级间冷却器的应用与实践

早期压缩机的级间冷却器普遍使用传统的管壳式换热器，这种换热器在较大压力与较高温度场合具有不可替代的优点。但就换热效果和气侧阻力控制而言，传统的管壳式换热器有一定的弊端，如耗水量大，两侧介质温度端差较大，换热效果差，气侧阻力大，清洗维护频繁，综合经济效益不好等。

为适应一侧为气体、一侧为水的换热条件，在压力和温度可适应的场合，常采用高效的翅片式换热器。翅片式换热器是采用了扩展表面的高效换热器。翅片式换热器经过对气侧换热的强化，在与管壳式换热器体积相同的情况下，其换热管的根数减少许多，换热面积却大大增加，能较好地将气体冷却到工艺要求的温度。同时气侧阻力大幅下降，减少了电力损耗；耗水量减少，可为企业节约用水，增加了经济效益。

虽然经过以上两种结构形式的换热器对压缩气体进行降温，热量传递到水侧，但由于其热品位较低，均采用直接排放。

考虑到企业集中控制室夏季制冷、冬季供暖的需要（由溴化锂机组提供），企业计量部专门针对排放热量的再利用问题，联合设备技术部和设备制造厂家进行调研，查阅文献资料[4-7]，最后决定采用焊接板式换热器[4]来回收利用级间冷却器带走的热量。该节能改造项目有关工艺参数如表1所示。

表1 空压机级间冷却器改造工艺参数

2 换热器工艺参数与选型计算

结合水源的实际情况，将空气侧分为高温部分与低温部分进行考虑，并结合板式换热器可适应温度交叉情况进行换热的特点，尽可能多地利用热量（4 842.5 kW），换热器的选型计算结果见表2。

3 焊接板式换热器运行参数实测

该焊接板式换热器投入运行后，设备制造厂家及使用企业对设备的运行状况进行了实际测量，数据记录如表3所示。

根据表3数据和现场实际分析认为，空气工作压力略低于技术协议要求，换热器进出风筒直径DN1200较小 （建议改为DN1500），且进出口均为90°急弯，会造成阻力略高，但总体符合预期要求。

表2 换热器选型计算[8-10]

表3 焊接板式换热器运行参数

4 结论

应用实践表明，该焊接板式换热器达到了预期的换热效果，可作为大型空气压缩机级间冷却器使用。该焊接板式换热器在其可承受的压力范围（真空至2.5 MPa）内，可代替翅片式换热器，并且能较好地利用低品位的废热，达到节能的目的。

[1] 沈维道，童钧耕.工程热力学 [M].4版.北京：高等教育出版社，2007.

[2] 吴金星.节能技术与应用讲座 [R/OL].（2014-09-22）[2017-01-05].https：//wenku.baidu.com/view/5193665566 68a98271fefaca.html.

[3] 张新敬，谭春青，隋军，等.我国工业节能现状调研和对策 [J].中国能源，2008，30（11）：32-38.

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