压风机余热利用的应用

摘 要：空压机压缩热非常大，机组运行时排气温度接近98 ℃应冷却器，预防机组高温造成停机。通过对空压机的热能回收，不仅为机组降温，同时可以实现热/水的能量转换，替代锅炉，提供洗浴热水。

关键词：空压机；热能回收；能量转换

空压机是生产领域广泛应用的机械产品，待载的压风机输入电能约80%以上转变为压缩热，热量直接被散热系统排放至空气中，这部分热量直接浪费了，如加以回收利用，既节约能源消耗，又减少CO2排放，有良好的环保、经济和社会效益。

一、空压机工作的原理

我单位安装五台二级压缩螺杆式空压机。由于空压机压缩热非常大，对冷却剂及散热器要求高。机组在运行时的主机排气温度接近或超过98 ℃应及时清洁油冷却器。每年的夏季空压机都要定时对散热器进行清理，预防机组高温造成停机。机组压缩空气过程中，会把所有的电能转换成热能，为确保机组正常运行，必须有良好的降温系统。对空压机的热能进行回收，不仅能为机组进行降温，同时可以实现热/水的能量转换。

二、空压机热量能力计算

五台空压机，四用一备，每天开24小时，单台功率为200kW，机组每日待载率约80%。则空压机每日可提供的热量为：

Q日=200×4×80%×24×3600×80%÷106=44.24GJ

职工浴室分男女两部，男工浴室设90个淋浴器。女浴室设31个淋浴器。两浴室每日满足1800余人洗浴。根据公共浴室设计规程（CESC108：2000）中规定，设计洗浴水温44℃。职工浴室洗浴用水量约350m3/d，自来水温度按15℃。

热负荷公式：Q= C×M×△T

C-水的比热，4.2kJ/（㎏·℃）；

M-每班用水总量，㎏；

△T-水温差，（℃）

职工浴室每日洗浴用水加热热负荷：

Q日=C×M×△T=4.2×350×1000×（44-15）=42.63GJ

根据计算完全可以满足350m3/d的需求用量。

三、空压机余热利用的工作原理

空压机余热利用包含几部分：一级油水换热系统、软化水系统、闭式循环系统保护、二级水水换热系统、自动化控制系统，五台空气压缩机全部安装余热回收装置，配备和空压机台份数一对一的专用热能回收机组。

（一）一级油水换热系统

一级油水换热系统配置一套定压的软化水闭式循环系统，软化水作为中间热工传热媒质。每台压风机配备的换热系统要有电磁阀用于切换压风机油路系统与换热系统油路，电磁阀出现故障能切换到原压风机油路系统，确保压风机安全运行。压风机运行发出信号使阀打开，同时循环泵启动，循环软化水进入主机换热。压缩机停止，阀关闭，切断水流，循环水泵停。

（二）软化水系统

地下水硬度高，为避免一级油水换热装置结垢，一次侧油水换热补水要采用硬度低于0.03mmol水源。所以补水采用钠离子交换器制软化水，软化水箱安装一台水质硬度检测仪，监测水质硬度，硬度超过设定值上位机报警，预防换热器结碱。

（三）闭式循环系统保护

软化水闭式循环系统管路装有进回水温度、压力监测，超过温度旁通电动阀打开，卸载部分热源，避免水温超温，旁通掉的热水由补水泵一次侧进行补水，防止系统缺水导致空压机过热。

（四）二级水水换热系统

二级水水换热系统采用高效率换热器，换热器材质要求不易穿透、结垢、效率不会逐年下降。水水换热系统直接与保温水箱连接，经过换热器水与水换热，通过循环泵将水箱内凉水加热至设定温度。

（五）自动化控制系统

系统全自动，无人值守，可提示现有洗浴热水量，再次加热准备所需时间。系统具备循环、补水流量、存水量等在线监视功能。值班室计算机采集现场设备的各类数据，实现数据存储、报警等，还可对现场设备进行直接控制。

四、空压机余热利用的经济效益

压风余热未投入前，若每日提供洗浴热水350t，需要使用一台4t/h燃气锅炉，年消耗天然气约100万m3，按天然气单价4.2元/ m3计算，年耗资约420万元。空压机余热利用，其能源消耗仅为循环水泵及电控系统电耗。电费=年用水量×吨水电耗×平均电价（0.56元/度）=350×365×7×0.56=50.7万元，每年减少投资约369.3万元。

利用空压机热能替代燃气锅炉，提供洗浴热水。环保效益突出、经济效益可观、社会效益显著，具体分析如下：

（1）环保效益：实现废热回收，变废为宝。符合国家节能减排等政策要求。

（2）经济效益：吨水电耗仅7度，年运行费用远远低于燃气锅炉费用，极大降低企业运行成本。

（3）社會效益：实现污染物零排放，为国家碧水蓝天目标做出贡献，既是德政工程，也是民心工程。

作者简介：高志伟（1982-），男，汉族，江苏沛县人，中级工程师，研究方向：矿井提升系统、空压机、矿井排水、锅炉供暖、水处理系统。