空压机余热回收系统在安庆铜矿的应用

宋崇耀

（铜陵有色金属集团股份有限公司，安徽 铜陵 244000）

1 安庆铜矿概况

安庆铜矿是铜陵有色金属集团股份有限公司下属的分公司，位于安徽省安庆市怀宁县境内。矿区面积13.7 km2。安庆铜矿是一个大型铜铁矿床，设计能力年处理矿石量115.5万t，年产铜量6500t，铁精矿36万t。

2 现场情况介绍

安庆铜矿压风机房共计安装OG355S型螺杆式空压机6台，均正常投入使用，根据安庆铜矿井下供风需求，压风机房日均开机4到5台，在空压机工作过程中，约85%的耗电转化为热量，以风冷或水冷的方式排放到空气中，这部分热量未被回收利用，造成热能浪费。项目改造前安庆铜矿工人洗浴热水由空气源加热供应，安庆铜矿总共安装6台空气源，一台功率9.5 kW，两台功率10.5 kW，3台功率11 kW，合计耗能功率63.5 kW，根据智能电能表计量数据统计，空气源年消耗电能30万kWh。若对空压机余热进行回收加热热水供工人洗浴使用，可省去使用空气源加热热水所消耗的电能，既减少热能浪费，又节约了电能。

3 空压机余热回收工作原理

螺杆式空压机在长期、连续的运行过程中，把电能转换为机械能，机械能转换为高压压缩空气。在机械能转换为高压压缩空气的过程中，空压机螺杆的高速旋转产生的大量热量，经润滑油带出机体外，最后以风冷或水冷的形式把热量散发出去。空压机的润滑油温度通常在80℃（冬季）～97℃（夏秋季），这些热能都通过空压机的散热系统作为废热白白地排放到环境中。螺杆式空气压缩机余热回收节能设备，采用冷热交换原理，将高温润滑油热量转换为热水，从而解除了企业为解决员工生活热水和工业处理热水所长期承受的经济负担。按工程热力学理论分析，气体在等温压缩过程中，外界对气体的功能将全部被转化为热量。喷油螺杆压缩机在工作时能量转化的分布比例如图1所示。

图1 能量转化分布图

空气压缩机长期连续的运行过程中，把电能转换为机械能，机械能转换为风能，在机械能转换为风能的过程中，空气得到强烈的高压压缩，使温度聚升，这是普通物理学机械能量转换现象，机械螺杆的高速旋转，同时也摩擦发热，产生的高热由空压机润滑油的加入混合成油/气蒸汽排出机体，这部分高温油/气流的热量相当于空压机轴功率的100%，它的温度通常冬季为80℃，夏秋季为100℃，这些热能都由于机器运行温度的要求，被无端地废弃排往大气中，即空压机的散热系统来完成机器运行的温度要求。

基于空压机热水机属于热能转换原理，将空压机散发出的热量进一步回收变换到水里，在水吸收热量以后伴随着水温升高。基于此，空压机组自身的运行温度便会降低。

空压机热水器区别于传统的冷热交换模式，由于引入了基于同程截流式的反串技术，所以冷热交换效率提高到了1.8～2.0倍。

4 改造实施过程

公司技术人员讨论认为，空压机热能外排，白白浪费，而且给空压机正常运行带来隐患，能否将这部分热能利用起来，又不对空压机造成负担呢？我公司有6台空气源，浴室洗浴每天都需要消耗电能供应热水，能不能将空压机余热回收利用起来，用于浴室洗浴及取暖，从而将空气滤掉呢？带着此问题，我们对六安市霍邱县铁矿空压机余热回收系统进行研究考察，认为该系统能使能源得到回收并实现再利用，真正实现了循环经济，我公司决定采用该热能回收系统。

通过对六安市霍邱县铁矿空压机余热回收装置使用情况的现场考察，结合现场设备状况及安装使用效果，记录空压机余热回收装置安装要求和现场使用状况等信息。

通过与记录信息对比分析和现场勘查，安庆铜矿空压机设备满足空压机余热回收装置安装条件，开始组织实施项目改造工作。首先完成空压机房至水塔的水路管道敷设工作，并做好管路的保温，再进行余热回收装置的安装工作，最后进入设备调试阶段，空压机余热回收系统在经过调试后正常投入运行。

完成项目改造后，安庆铜矿停止使用空气源供应热水，并对空压机余热回收装置供应热水情况进行记录，空压机余热回收装置加热热水完全能够满足职工澡堂热水供应要求。

5 余热回收系统改造效果

6台空气源全部停用，年节约电能约30万kWh，节约电费20万元，既节约了电能消耗，又减少了空压机散热能量的浪费，具有良好的社会和经济效益。