空压机余热回收节能改造

邵 慧 查明彦 吴 振

（山推工程机械股份有限公司，济宁 272000）

1 空压机余热回收必要性分析

现代工业领域，由于压缩空气具有安全、无公害、调节性能好以及输送方便等特点，故压缩空气成为安全生产使用最广泛的动力源之一，但要得到品质优良的压缩空气需要消耗大量能源。在工程机械企业中，压缩空气的能源消耗最高可能占全部电力消耗的45%。

据统计，在压缩机运行的过程中，输入电能的85%变成热量消耗，真正用于增加空气势能所消耗的电能，只占15%，其余变成热量，在压缩后的油气混合物经过油冷却器和气冷却器后，大部分热量被被冷却水和空气带走，热量白白浪费。

在实际使用中，螺杆空压机温度每上升1℃，产气量下降0.5%，即温度每升高10℃，产气量下降5%。一般风冷散热的空压机运行温度都在80～100℃，这样的话产气量降幅为4%～8%，因此增加空压机余热回收系统，可以使空压机油温降低，提高产气量，进而提高空压机的运行效率。

经查阅资料和参考改造案例，螺杆空压机消耗电能的方式主要有以下3种。

一是85%的电能转化成热能存于热油和压缩空气中，通过冷却器冷却带走；二是10%的电能转化成热能后，出现辐射损失及不可控的压缩内耗损失；三是5%的电能转化成空压机马达热量损失。

由此可以看出，对于喷油式螺杆压缩机，约有85%的能量在热回路中消耗掉。因此，山推工程机械股份有限公司通过增加热能回收装置，以热水或温水的形式回收消耗掉的大部分热能。

2 空压机余热回收原理及实施方案

改造余热回收机主机换热器时，本次采用阿法拉伐或丹尼尔国际板式换热器，控制部分采用WICC自主研发的编程，PLC控制变频泵自动开启和停止，进水温度和出水温度均可实时显示，随时了解温度动态，保证空压机安全运行。余热回收机设备自带变频循环泵，使用变频控制，保证空压机油在合理运行温度，保证不会过高或过低。

2.1 余热回收原理

热回收系统包含两个组成部分。一是空压机内部油路改造，二是外部加装余热回收机组。

空气通过进气过滤器将大气中的杂质和灰尘滤除后，由进气控制阀被吸入螺杆空压机，在压缩过程中与循环油混合形成高压高温油气混合气体，进入油气分离器。油气混合气体经压缩腔排入油气分离罐，之后被分离得到高压油气和空气，再送入各自的冷却系统，其中高温高压的润滑油经冷却器冷却后，凝结成液态，再经前冷却器散热及过滤器过滤，回到压缩机，完成一个循环过程。高温高压的油气所携带的热量大致相当于空气压缩机功率的3/4，其中温度通常在80～100℃。

2.2 油温控制

空压机开机运行后，内部润滑油温度会逐渐上升，当上升到热水机设定值时，热水机自动开启水泵，使循环水箱和热水机内的水进行循环换热。

当热水消耗量小于产生量时，热水机停止工作，空压机油温升高。当升至空压机自身设定温度，一般为85℃（此温度为空压机出厂设定温度，节能改造不需在空压机上加装任何温控装置），空压机本身的冷却系统自动启动，防止油温过高，可保证空压机的正常工作。

空压机停止工作后，内部润滑油温度下降，低于热水机温度设定值时，自动停止水泵工作，循环换热停止。

3 空压机余热回收效果评价

山推工程机械股份有限公司现有2台132kW空压机和2台250kW空压机，一起使用，每天24h工作可回收热能约4958.98万kJ，考虑到空压机实际使用率等因素，取总热负荷为4901.63万kJ。该公司可以把空压机总功率的70%进行回收，4台空压机可以回收574kW，相当于574kW加热器在连续加热。

3.1 节能评估及收益

空压机余热回收节能改造完成后，据统计，2017年1-12月节电4683840kW·h，以平均电价0.8元计算，节省3747072元。其余富余热量可给车间供暖或者淋浴使用，节省其他加热费用，降低企业的运行成本。

螺杆空压机余热改造后，减少了其他燃料消耗及环境污染，回收的空压机热能可供应热水，降低了企业生产成本。

改造后可降低空压机的工作温度，防止设备因高温跳闸，减少设备故障的发生率，延长空压机的使用寿命，从而降低空压机运行成本。