空压机余热回收节能分析

洪川

摘  要：余热回收节能改造是空压机设计人员重点研究项目，加强余热回收，可在保证空气压缩效率的同时，减少电能消耗，这起到良好的节能效果，符合绿色节能理念。在空压机应用研究中，研究人员可从空压机运行能耗、余热回收改造及节能等方面入手，找到余热回收的最佳实施方案，使空压机的节能量最大。

关键词：空压机;余热回收;节能

中图分类号：TH45            文献标志码：A

在空压机余热回收改造中，需要利用余热回收原理，还需要结合实际工程需求，改善空压机的运行系统，使余热回收系统能处于高效运转状态，这样空压机工作中产生的大量热能才不会浪费。在余热回收系统改造完善过程中，还要结合其他运行系统，使其不会对空压机运行产生负面影响。余热回收系统设计应用应多次实践，在实践中，提高系统的余热回收效率。该文主要针对空压机余热回收的节能进行分析。

1 案例概况

某公司拥有4台功率不同的空压机，其中2台功率为132 kW，另2台功率较大，为250 kW。因生产要求，4台空压机需要同时处于工作状态，其不仅要满足车间供暖或生产要求，还要满足员工宿舍或淋浴场所的淋浴要求。生产线对空气压力的要求不同，耗气量也不同，其对空压机的运行效率和类型、参数等要求也有差异。在淋浴方面，淋浴场所与空压机房的距离，洗浴时间段、工作天数、淋浴喷头数量及员工数量等，会影响洗澡用水量，而洗浴热水需热量也与这些因素有关，空压机余热回收量需要满足该热水所需热量。为了同时供应生产要求和洗浴要求，空压机的余热回收系统需要得到有效改造，以达到更好的节能效果。

2 空压机余热回收改造

在余热回收改造中，研究人员以提升余热回收系统的热量回收效率为主，主要将主机换热器作为改造对象，换热器可以采用阿法拉伐不锈钢板式，其中的控制编程为山立自主研发，PLC编程会控制变频泵的运行情况，使进出水温度受控，相关人员可借助计算机，观察空压机运行过程中的温度变化以及时调整温度，使空压机运行稳定。余热回收机中的油液温度需要控制在合理范围内，如此余热回收效率才能得到保证。余热回收设备中的循环泵为变频控制方式，其可以控制油温。

2.1 余热回收原理

余热回收主要依赖于相关的回收系统，对其改造，主要从内部油路和外部的回收机组入手。在喷油螺杆空压机压缩空气时，入口吸气过滤器会对进入机组的空气进行过滤清理，使其成分纯度高一些。进气控制阀开启，将空气吸入空压机中。空压机作用过程中，压缩对象会与循环油气结合起来，形成混合物质，其温度和压力会上升，油气分离器会将油和气分离开。压缩腔连接油气分离器，成为油气混合体的传送通道。分离后的油气和空气会在高压状态下，分别进入对应的冷却系统。冷却系统会使润滑油发生液化现象，油冷却器会对其高温高压状态进行处理，使其热量散失，过滤器会对其进行二次处理，使干净的油气重新回到压缩机。该过程一直处于循环状态，所以在压缩过程中，相关的热量一直被消散吸收。高温高压状态下的油气热量较高，占空气压缩机功率的85%以上，温度最高时能达到100 ℃，最低也在70 ℃以上。

2.2 余热回收改造实施方案

在余热回收系统改造实施中，主要对油温进行控制。当空压机压缩空气时，机组内部的润滑油处于高效运行状态，其温度会直接飙升至热水机设定数值。当其真正处于设定数值状态时，热水机自行运动，水泵开启，释放循环箱中的水，使该水体与热水机内部的水混合在一起，发生换热反应。该反应属于循环反应。以热水产生量为参考，该数值小于热水消耗量，热水机处于运行状态，反之处于停工状态，此时空压机油温会逐渐升高。空压机的油温设定参数为85 ℃，该参数不需要成为节能改造对象，所以不用在空压机中设置多余的温控设备。在油温超过设定温度后，冷却系统会收到信号，自行启动，降低油温，使空压机一直处于正常运行状态。

空压机不再压缩空气时，内部机组运转速度逐渐降低，直到恢复平静，在此过程中，润滑油的温度也会降低，一直降低到热水机设定温度，此时油温处于正常状态，所以水泵不用再支持循环换热过程，所以其会停止运行。

3 空压机余热回收的节能分析

对空压机余热回收进行改造，其节能效果非常显著。如果该公司的4台空气机全天处于运行状态，其在一天内回收的热能可以达到4 958.98万kJ，这是理论数值，在实际应用中，空压机的实际使用率达不到理想状态，所以其总热量比理论数值小，取4 901.64万kJ。这些热量可回收70%，4台空压机回收的热量可以应用在加热器中，这意味着加热器可以一直处于连续加热状态，直到将回收的574 kW热量消耗殆尽。

根据具体的计算数值和节能情况，相关人员需要对空压机余热回收节能改造效果进行仔细分析，做好节能评估及收益分析工作。在公司内部应用余热回收改造后的空压机，其在一年内消耗的电能会大幅度降低，按照《供暖通風设计手册》标准进行计算，发现改造后的空压机每年最少可以节约电能468.38万kW·h，公司所在区域的电价为0.8元，这意味着公司可以节省375万元。而回收的余热可应用在其他方面，象车间供暖或宿舍淋浴供热等，供暖费用及供热费用都会得到有效节约，公司整体的运营成本会大幅度下降。

该公司应用的空压机为螺杆类型，其在采用双回路温控方案进行改造后，消耗的燃料类型和数量会减少，空压机运行中二氧化碳的排放量也会减少，这体现了余热回收改造的生态效益，这对于环境保护大有裨益。从经济角度看，回收的热量转化为热水热量，可节约成本。另外该种改造方案可以使空压机余热回收效率最大化，空压机本身也不会受到任何损失，使用寿命反而会延长，对环境的适应性也会变强。

空压机改造后，内部机组的油温下降，空气机整体的工作温度也随之降低，当空压机本身温度和运行环境温度皆受控后，空压机发生高温跳闸问题的概率会减少，与其相关的故障也会减少许多，从长远角度看，空压机的使用极限会上升，使用时间会增多，所以最终公司花费在空压机运行维护中的成本会大幅度降低。

4 结语

对空压机余热进行回收，是相关行业节能环保的切入点，行业研究人员应从经济、环境及社会效益角度出发，设计出最符合行业生产要求的余热回收系统。在空压机节能改造中，会涉及很多新技术或新辅助设备，设计人员还要解决这些新型要素带来的问题，使其与整个空压机的匹配度更高，使空压机整体的运行过程更加稳定可靠，如此空压机的节能效果会更加显著。

参考文献

[1]宓烁娅，陈吉超.空压机余热回收系统设计与节能分析[J].节能，2018，37（9）：104-106.

[2]李雅青.探析空压机余热回收与设备节能减排技术[J].资源节约与环保，2018（8）：4-5.

[3]邵慧，查明彦，吴振.空压机余热回收节能改造[J].现代制造技术与装备，2018（6）：164，166.

[4]宁建军.空压机余热回收系统节能技术改造[J].江苏船舶，2016，32（5）：25-27.

[5]姚博海.空压机余热回收利用节能初探[J].煤，2016，24（11）：63-64，75.