1、空压机热能回收与应用的探讨摘要：空压机热能回收与利用可以很好的节约能源，并其使能源利用更加充分。对此，本文对空压机简单介绍，并着重谈谈螺杆式空压机的工作原理及工艺流程、空压机热能回收的必要性以及具体的利用。 关键词：空压机；热能回收；应用 中图分类号： R151.4 文献标识码： A 前言 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。 空压机简介 空气压缩机（简称空压机）是工业领
2、域应用最广泛的动力源之一 ，被广泛应用于机械制造及其他需要压缩气体的场所。实际检测发现，空压机排出机体的油气混合物温度较高，如果热量不及时排出，会对设备造成严重的损坏，并影响产气效率。因此，将空压机产生的余热回收利用 ，既可以最大限度地回收能量，减少能耗，又能提高空压机的产气效率 ，延长设备寿命。 螺杆式空压机工作原理及热能回收工艺流程分析 （一）工作原理分析 1、气路。如图 1 可知，空气通过过滤器进入第一级低压转子的加压和中间冷却器冷却，再通过管路系统进入第二级高压转子的加压和后冷却器冷却 ，使高油的压缩空气降低到可接受的程度 2、水路。如图 1 可知，外界的冷却水进入后冷却器、中间冷却器
3、和油冷却器 ，冷却高温压缩空气和高温油。 3、油路。如图 1 可知，油通过管路系统冷却低压转子和高压转子，高温油进入油冷却器冷却后 ，在内部循环使用。对于空压机空气经过第二级高压转子的压缩，一般可以达到 180190的温度，经过冷却后，压缩空气温度一般控制在 4045进入干燥机干燥，空压机的输入功率大约有 90%（大部分为轴功率）是作为热量通过冷却器带走，消耗在环境中的。 图 1 （二）热能回收工艺流程图 图 2 的工艺流程是将余热回收系统的冷却器直接安装在空压机油路系统中形成串联连接方式，螺杆空压机运行过程中把空气吸入机组内部与润滑油混合，经过阴阳螺杆腔体压缩产生 8090高温，高温油气混合
4、体在机组产生的压力作用下进入油气分离器内分离: 高温油先进入余热回收系统的冷却器进行热量交换，油温下降 1520h 后，再流入空压机原装冷却器，又经过原装冷却器冷却后，直接供螺杆空压机工作润滑使用，油在油路工艺系统中反复循环，分离出来的高温气体经过原装冷却器冷却后直接供给用户使用“水泵将低温水从水箱中运送到余热回收冷却器中加温后再返回到水箱，这样水在密闭的回路中反复循环加热，最终能将水温提高 55。 图 2 热能回收工艺流程 三、空压机热能回收必要性分析 实践证明，一台喷油螺杆空压机在规定情况下运行时，只有总功率20%30%的能量转化为压缩空气势能，而 70 % 80%的轴功率以热能方式散发掉
5、，有 94%的能量从高温气体中及润滑油排出。用自制热能回收机反复多次实验，证明能将空气压缩机的高温油的热能通过热交换器以水加热的形式回收利用。空压机连续加载 4.5 h 足以把 12.5m3 水从 15加热到 70，主机运行温度从 99下降到 86。实验效果产热水量明显，既能有效降低运行温度和延长润滑油使用寿命，又可以把 70的热水应用到其它辅助生产中，降低生产成本，减少设备投资。 余热回收原理用能量交换方式收集空压机运行过程中产生的热能，通过冷水来吸收，用反复循环方式将自来水温度从 5 20升到6075，这部分的热水可以用来洗澡、供暖、补充锅炉水等。 （一）螺杆式空压机余热的价值 现行螺杆式
6、空气压缩机的工作流程如下：空气通过进气过滤器将大气中的灰尘或杂质滤除后，由进气控制阀进入压缩机主机，在压缩过程中与喷入的冷却润滑油混合，经压缩后的混合气体从压缩腔排入油气分离罐，从而分别得到高温高压的油、气。由于机器工作温度的要求，这些高温高压的油、气必须送入各自的冷却系统，其中压缩空气经冷却器冷却后，最后送入使用系统；而高温高压的润滑油经冷却器冷却后，返回油路进入下一轮循环。 空压机内高温高压的油、气所含热量相当于空压机输入功率的 75%，温度通常在 80(冬季)至 100(夏秋季)，这些热能由于机器运行温度的要求，都被无端地排弃至大气中，热量被白白的浪费。 空压机余热回收设备的使用，对空压
7、机所产生的高温高压油、气进行冷却，不但可以提高空压机的产气效率，而且可提供生产生活所需的热水。在减低运行设备购置及运行成本的同时，也起到了良好的节能环保作用。 （二）螺杆式空压机热回收的优点 1、零成本利用热能。为客户提供生活热水，安全、卫生、方便、实用。螺杆空压机余热回收装置与燃油、燃气锅炉比较，无污染、一氧化碳、二氧化硫、黑烟和噪音、油污对大气环境的污染。一旦安装投入使用，只要空压机在运行，企业职员就随时可以提取到热水使用。为创建资源节约型环境友好型企业奠定基础。 2、将设备运行效率提高。增加排气量，减少耗电，实现空压机的经济运行。安装螺杆空压机回收装置运行的空压机组温度在 85以内，可以
8、降低风冷螺杆空压机散热风扇运转时间。空压机余热回收装置足可以使空压机温度降 812，其降幅都在 48%，夏天更佳，为此它的经济效益就更显著了。 3、使得维修保养成本减少。降低设备运行温度，减少了机器的故障，延长了设备的使用寿命，延长机油、油气分离器等常用耗件的更换周期。螺杆空气压缩机的主要费用支付是运行费用，属于高成本设备，其次是耗材的更换，如机油、机油隔、油气分离器。空压机在 85内运行，防止机油乳化、积碳现象降低，二者是严重影响油隔、油气分离器寿命性能的致命因素。如果碳化颗粒超常将堵塞机油隔、油气分离器，严重影响机器的运行，使内压剧增，机体温度超高，后果是多耗电能，机器烧毁和引发火灾。 四
9、、螺杆式空压机余热回收利用具体实例分析 （一）实例 某企业拟采用空压机余热回收系统制备职工洗浴用热水，每班约有300 人同时洗浴，二班制，年时基数 4016 小时。 空压站内采用 90kW 及75kW 螺杆式空压机各两台，在空压机内安装了热量回收包，同时选用一台热回收闭式循环换热机组。空压机内的轴功率约 65%75%可以回收，按照 70%的回收率计算，可回收的轴功率合 231kW。空压机余热可提供的一次侧热水温度设定为 55，回水为 50；二次侧夏季供回水温为40/10（温差 30） ，冬季为 50/4（温差 46） 。 （二）应用 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
10、 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 5055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 ：3000.06t（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 Kw20h120=91200 Kwh。91200 Kwh 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。 （
11、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。按我厂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。 2、软化水加热应用 按实际开机功率每小时可回收能量 318 Kwh，洗浴用热水每小时用 31 Kwh。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 20
12、0 Mcal，折合能量为 233 Kwh，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。 结语 压缩空气是工业领域中应用最广泛的动力源之一，由于其具有安全、
13、无公害、调节性能好、输送方便等诸多优点，使其在现代工业领域中应用越来越广泛，但要得到品质优良的压缩空气需要消耗大量能源，在大多数生产型企业中，压缩空气的能源消耗占全部电力消耗的 10%35%，在不断提高压缩空气系统效率的同时，空压机运行时会产生大量的压缩热，压缩热消耗的能量占机组运行功率的 85%以上，通常这部分能量通过机组的风冷或水冷系统释放到大气当中$所以压缩机的热回收是持续降低空气系统损耗，提高客户生产力的必要手段$余热回收的节能技术目前研究很多，但大多只针对喷油螺杆式空压机的油路改造而言$本文通过对几种典型空压机的工作原理和余热回收系统特点进行详细介绍，更加丰富地了解空压机余热回收的途径和形式，可以更好地进行余热回收，降低企业的能源费用，达到节能环保的目的。 参考文献： 1郭坤闪,刘新重.煤矿空压机余热利用节能技术的研究与应用J.科技视界,2013,01:148-149. 2杨红燕.空气压缩机热能回收系统的应用J. 河南科技,2013,10:96.
