空压机热能回收系统改造案例分析

韩甜甜 高志粉 赵丽娜 张豪豪

摘要：空压机系统存在的大量电能转化为热量，从而造成能源浪费的现象，是可以通过全面的系统解决方案来消除和弥补的。结合余热回收系统对原有的空气压缩系统进行改造，既可以解决空压机冷却散热的难题，又可以充分利用废热，减少常规燃料的消耗量，具有良好的经济和社会效益。本文主要针对双螺杆空压机热能回收与利用进行分析，提高空气压缩机的工作效率节约能源。

关键词：空气压缩机；螺杆空压机；热能回收

空气压缩机目前在石油化工、机械制造以及矿山开采等工业领域中被广泛应用。螺杆式空压机是把电能转换为机械能，机械能在转换为热能的过程中，空气得到高压的强烈压缩，温度急剧骤升，机械螺杆高速旋转的同时摩擦并产生出大量热能，产生的热能由于机组运行温度要求，被排放到大气中，用空压机的散热系统来保证机器运行的温度要求，螺杆空压机余热再通过装置把这些热能收集起来，回收利用加热生活用水。

1 螺杆空压机热能回收利用设计方案可行性分析

工业领域中大多数空气压缩机都存在空气泄气，在使用过程中操作不正确等问题，长期就会造成持续下去能源消耗量增大，资源短缺，同时空气中产生的大量热能也会造成电能损耗。这些损耗的电能如果转变为水加热就可以很好的利用于人们热水供应，通常情况下压缩机的能量可以经机组水冷系统转换到大气中。因此空气压缩机热能回收系统可以进行全面的改造，将回收到的热能量充分使用，不仅减少了能源消耗，而且还使回收的人能得到合理的应用。螺杆式空压机在长期连续工作过程中机械螺杆的高速旋转同时也摩擦产生大量的热能，这些产生的高热由空压机润滑油加入混合成油/气蒸汽排出机体，这部分高温油气流的热量相当于空压机输入功率的3/4。它的温度通常在80℃（冬天）～100℃（夏天）。这些热能都由于机组运行温度的要求，被无端的当做废气排放到大气中，即空压机的散热系统来完成机器运行的温度要求，螺杆空压机余热再利用装置采用同程截流式反串使冷热交换效果增大到1.8～2倍。尤其是在冬季，热水大量使用，在车间上运行的工人用水加热一般都是通过燃煤炉提供。如果工人们一使用大约300元燃煤进行水加热，一年的费用基本在十几万以上。但是热能回收系统装置的改造，可以利用空压机回收的热能为工人提供热水，不但减少了开支，同时也使能源得到充分利用，提高了能源使用效率。空气压缩机热能回收系统的改造也为社会经济带来了良好的效益，是资源节约，技术改进效果的有效体现。

2 螺杆空气压缩机热能回收利用设计改造分析

螺杆空气压缩机是通过空气转换物理学概念进行改造的热能回收利用。把这部分热能收集起来，回收利用加热生活用水，为工厂工人用水带来方便。螺杆空压机余热再利用装置并非是传统的冷热交换形式，现采用同程截流式反串，可使得冷热交换效果增大到1.8～2倍。

热能在合理的回收后会提供大量的热水，减少了燃煤使用，也减少了开支。其主要是将热能转换到水中，然后水温就会增加，为工厂工人用水带、工厂生产采暖以及其他方面热水使用提供了有效途径。

3 螺杆空气压缩机热能回收设计经济性及其参数分析

空气压缩机在经过改造之后的热能回收系统温度一般设定为85℃之内，在运行过程可以有效的减少空压机组的热量，主要是能降低二氧化碳的含量，减少耗材，避免机油乳化。热能回收系统将热能排放利用之后，也大大降低了散热风扇运行的时间。螺杆空气压缩机这种比较高端的设备，一般耗材费用基本上每小时1.6元。如果在特殊情况下，延时运行基本上耗材费用每小时1.2元。螺杆空气压缩机的温度控制在85℃之内，可以防止机器过热损坏，节约设备保养费用，也是减少设备运行故障的良好方式。经设计试验分析，热能回收利用系统可以安装在任何螺杆空气压缩机中运行。

4、 螺杆式空压机余热回收利用具体实例分析？

4.1员工洗浴热水加热应用

自来水冬季温度约为 8℃，需要加热到 45℃供工人洗澡。经过加热采暖系统回水后 ，空压机热水回收的温度约为50℃～55℃左右，可把洗澡水加热到 45℃。按平均洗澡人数为 300 人/天 ，每人次用水量按60 L计算。满足每天 300 人洗浴所需要的热量为 ：300×0.06t×（45-8）=666 Mcal，折合消耗能量为 777 Kw.h。平均每小时消耗空压机回收能量38 Kw，即利用空压机热能回收用于冬季洗浴用热水可节约的能量总数为38 Kw×20h×120=91200 Kw·h。91200 Kw·h相当于328320兆焦 ，180℃蒸汽的热值为2520兆焦/吨。冬季洗浴利用热能回收（120 天）折合节省蒸汽为162吨。（按蒸汽80%的热效率）一个冬季用于采暖和洗浴共可节省蒸汽684+162=846吨。如锅炉实际平均耗油产汽比为1：15（吨柴油/吨蒸汽）换算，冬季120天采暖、洗浴用热水可通过空压机热能回收减少柴油消耗为846/15=56.4吨。

4.2软化水加热应用

按实际开机功率每小时可回收能量318 Kw·h，洗浴用热水每小时用 31 Kw·h。剩余的空压机热回收能量为每小时287 Kw用于软水加热应用。因受限于空压机进出冷却系统效率要求，温升要求最佳状态为10℃，所以其余热量由辅助冷却系统排放到室外，不能完全应用。按该厂软化水平均每小时使用20吨 ，则每小时可利用空压机热能为200 Mcal，折合能量为233 Kw·h，相当于838.8兆焦。则其他季节（按120天生产期）利用空压机热能回收加热软化水可节能能量总数为2013120 兆焦。180℃蒸汽的热值为2520兆焦/吨 ，即其他季节120天将回收热能用于加热软化水折合节省蒸汽为998吨。（蒸汽80%的热效率利用计算）按该厂锅炉实际平均耗油产汽比为1：15（吨柴油/吨蒸汽）换算，其他季节将回收热能用于加热软化水减少柴油消耗为66吨。按照柴油8000元/吨，利用空压机回收热能加热软化水计算，可以节省528000元。

5、 结束语

對螺杆式空压机进行热能回收改造，具有很多优点。空气压缩机热能回收系统经过改造后可以应用了大多数工业或是其他制造业，有效的减少了能源使用，节约了成本。同时改造后的热能回收系统可以安装在任何一种螺杆式空气压缩机内使用，是值得推广的节能减排热能回收利用系统。其中最主要的就是节能环保，同时还可以有效控制空气压缩机的运行温度，在一定程度上延长其使用寿命，只要螺杆式空压机开机，就可以源源不断的提供生活用的热水，高效稳定。

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（作者单位：龙蟒佰利联集团股份有限公司）