1、1空气压缩机废热回收方面的改造摘要：通过改装冷却散热系统,利用热泵技术回收空压机产生的废热。给出了各种参数的确定计算方法,分析了改装后的经济效益。实际应用表明,该方案切实可行,节约了能源,为企业节省了运营费用。 关键词：热泵机组；余热利用；经济性 中图分类号：S210.45 文献标识码： A 空气压缩机是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置。在机械能转换为气体压力能过程中，空气被强烈地压缩，温度骤升，产生大量的热量，同时空压机机械部件高速运转也会产生大量的摩擦热。这些热量若不能按要求及时转移出去， 会使空压机运行温度升高，导致润滑油氧化，润滑性能降低，出风量下降，功率消耗增大
2、，形成了恶性循环，最终可能导致空压机损坏，这种情况在夏季尤其明显。目前空压机普遍采用风冷或水冷方式将这些低品质热量排放到大气中。 从节约资源、可持续发展的角度来看，利用某些专用设备把空压机产生的废热转移利用， 既能解决空压机组的冷却问题， 又最大限度地利用了能量，具有重大的经济效益和社会意义。基于此想法，本文提出了将现有的冷却散热系统改装， 利用热泵技术回收这些低品位热能的方案。 一、空气机余热利用的基本原理 空压机余热是空压机在生产高压空气过程中随之产生的多余热量。2在空压机将机械能转换为内能的过程中，空气受到强烈的高压压缩，温度骤升，同时压缩机的高速旋转也会摩擦发热，这些高温热量由空压机润
3、滑油混合成的油气、蒸汽携带排出机体。这部分高温油气流的热量相当于空压机输入电功率的 3/4，它的温度通常在 80100。油气分离器出口的油温可以达到 90 95 ，需要进行冷却降温到 50 60 左右，理论上压缩空气冷却效果越低越好，可以有效杜绝压缩空气中冷凝水的产生，减少车间因压缩空气有水导致气动元件的损坏故障。可见，空气机余热的排出显得至关重要。 二、空压机的能量变化及冷却系统 1.空气在被压缩过程中的能量变化 静止的物体，其内部的分子、原子等微粒仍在不停地运动着这种运动叫做热运动。物体因热运动而具有的能破叫做内热能。在热力学中把物体的内热能叫做内能，意味着是储存于物体内部的能量。气体在压
4、缩过程中，外功和内能的变化以及系统和外界的热交换，应符合能量守恒定律。过程中可用以下公式来表示： dw=du+dq 式中：dw 表示外界所做的功，du 表示压缩空气增加的内能，是正值，dq 表示压缩空气向外界散发的热量，是正值。 从公式可以看 m，压缩过程中外界对压缩空气所做的功转化成两部分：内能和散热。这些热能的 4左右由压缩空气带走，2左右通过机器及管道以辐射形式散发出去，而约 94都传给了冷却媒介。如对这部分能量进行回收利用，其效益十分可观，运行费用可大幅降低。 32.空压机冷却系统 空压机的冷却方法有两种：空气冷却和水冷却。一般小型的空压机或缺少水源的场所，可选用空气冷却形式，风冷型冷
5、却系统都是用风道把空压机组工作产生的热量全部排到室外。而大型空压站且有水源的场所则采用水冷形式较多。纺织厂特别是喷气织造厂需要的供气量较大，一般采用螺杆式和离心式卒压机组同时配备水冷却系统。冷却水经过进水阀流人进水总管，然后流入中间冷却器、后冷却器和油冷却器等流入出口管道，经出口阀排出，再做冷却处理。 水冷却系统主要有三种形式：一次性通过系统、开环循环系统和闭环循环系统。一次性通过系统的冷却水来自河流、地下水或自来水，通过空压机后就直接排入下水道；开环循环系统是将南空压机来的热水送到冷却塔中，使水的温度降低再送入回收机内进行冷却处理；闭环循环系统的冷却水不与外界接触来自空压机的热水流经一个热交
6、换器后变成温度较低的冷却水，然后循环回到空压机内进行冷却处理。 三、废热回收利用改造方案 1.传统余热利用设计思路 如图 1 所示，空压机的高温油经过热交换器把热量传递到冷却水中，冷却水被加热后流到保温贮水桶中，这样虽然可以达到热能回收的目的，但是不能有效提升贮水桶的热效率，一旦用户需要的水量加大，这种传统的方法不能有效的满足用户的需求。 图 1 热能回收装置图 42.改造方案 为了解决洗浴用水的加热，同时也为了充分利用空压机余热，改造方案为利用空压机余热来生产洗浴热水，改造方案见图 2。改造后来自空压机的冷却液（温度为 80的油）经过板式换热器和水源热泵机组再将热量传递给洗浴用水，实现余热的
7、利用。 3.空压机余热利用的改造思路 如图 2 所示，结合当前空压机节能的新技术及方案本身的要求，空压机的高温油经过热交换器把热量传递到冷却水中，冷却水被加热后流到水源热泵机组中，可以迅速提升冷却水温度，可以采用高温水源热泵机组（工质)提将余热提升到可利用的品质。水源热泵机组属可再生能源利用技术，水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。 图 2 改造后的热能回收装置图 4.经济型分析 以 5 台空压机为例，每小时生成 35的 400T 余热，要求提供 800 人不低
8、于 60的洗澡热水，方案暂按提供 800 人的洗澡用水 60来计算。 (1)水源热泵机组能量回收计算 采用水源热泵机组能量回收计算采用计算如下： 按初始水温 25，洗澡人数 800，水温为 60,人均洗澡水量为570L/h 计算 QX=C*M*t(所需热量） QX=4.2*(60-25)*800*0.07/3600=2.286KWh QY=C*M*t(余热热量） QY=4.2*(35-25)*400/3600=4.7KWh 经过计算余热热量满足所需热量的要求 (2)对机组的选型 根据所需冷量 450kw，选用 1 台制热量 300kw/台的超高温水源热泵机组（主机工作一个半小时即可制取所需用水
9、） 水量要求为 20T/h,蒸发侧水温要求为进水温度 38出水温度为 28，冷凝侧水量为 32T/h,水温为进水 63出水最高可达 75 耗电功率为 68KW (3)制取 10T 热水的运行费用 水源热泵机组主机功率 68KW,水泵功率 5.5KW,电机按 1.0 元/度 制取 10T 不低于 60热水所需费用： (68+5.5*3)KW*1.5*1.0=126元 同燃煤锅炉比较 总能量：450*3600kj=1620000Kj 折算成标准煤： 1620000Kj29307Kj/Kg=55Kg 考虑燃煤利用率 60%，实际消耗燃煤约为每吨 5000 千卡 提供同等能量实际需燃煤：55Kg1.4
10、0.6=128Kg 费用约为： 2427 吨 1100 元=140 元 6在考虑循环水泵的电功率 18.5 元 即：燃煤锅炉最终费用为 158.5 元 注：1Kg 标准煤=29037Kj1 吨标准煤=7000 千卡 所以，热回收的运行费用要低于燃煤锅炉最终费用，除此之外，燃煤锅炉污染环境，再加上设备投资，本身是高耗能产业，现在更不提倡应用。 四、结束语 从节约资源、可持续发展以及低碳的角度来看，利用某些方法和装置将空压机产生的废热同收利用，既能解决空压机组的冷却问题。又能最大限度地利用能最。可以为纺织印染企业降低生产成本。具有一定的经济效益和社会意义。空压机的节能空间巨大，如果利用新型的能量回收工艺技术将大大降低企业的能源消耗，真正意义上实现低碳减排，特别是水源热泵机组在空压机热回收当中的应用，它的使用价值较大，值得大力推广。 参考文献： 1 熊根生.空压机能量回收技术应用研究 J 印制电路信息 2011 No.9 2 欧阳焰啸.空压机的节能改造方式 J 石油和化工节能 2009 年第 5 期
