空压机余热回收的研究与应用

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如今，节能被提到-个相当重要的高度，有人甚至把节能称为 第二能源”。企业实施节能改进，不仅可以缓解政府能源供应和建设压力，减少废气污染保护环境，更重要的是可以让企业降低能耗，减少企业自身运营成本。

着此 目的，我公司着力于企业的能耗研究，并针对生产过程中存在的-些余热余能的浪费现象，建立较为完善的资源综合利用方案。余热利用后-般用于发电、企业员工生活热水或企业生产需要流体预热等领域。本文主要针对空压机余热回收利用，利用后用于加热锅炉给水温度、员工洗澡、采暖和生产用热，此方案仅供企业参考。

-、 空压机的应用空压机是各种工厂、筑路、矿山及建筑行业的必备设备，主要用来提供源源不断的具有-定压力的压缩空气，来满足工艺流程所需气源 。而在众多种类的空压机中，螺杆式空压机的市场潜力极大，并在很多行业得到广泛的运用。

空压机在中煤的煤炭生产企业中，更是必备的主要生产设备之- ，同时也是主要耗电设备之-，约 占企业用电量的十分之-。

二、空压机的工作原理螺杆式空气压缩机的工作过程分为吸气、密封及输送、压缩、排气四个过程。当螺杆在壳体内转动时，螺杆与壳体的齿沟相互啮合，空气由进气口吸入，同时也吸入机油，由于齿沟啮合面转动将吸入的油气密封并向排气 口输送；在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小，油气受到压缩；当齿沟啮合面旋转至壳体排气口时，较高压力的油气混合气体排出机体≌压机结构原理图如下 (图 1)。

进气 口 螺杼。 摊气 口图 1当空压机连续运行时，压缩机主体和机油温度都会升高。

空压机机油在空压机系统中不仅起润滑、防锈、清洁、密封和缓冲等作用，还起到冷却的作用。当机油温度达到-定程度时 (如 80C)，风机开始运行，用以降低主机工作温度。

可以看出，空气压缩机输入的电能中有大量的能量通过强烈的压缩将原动机的部分机械能转化成气体的压力能 ，在生产高压空气的同时排放大量热量为压缩热，这部分热蓄积在机油、油气和机体上，被风机带走并排放到环境中。

经初步统计，机油及油气带走热量约 75%，压缩空气带走热量约 10%，空压机机体带走热量 5%。如下图2所示。

可 回 啦 的 热 量太 鲰 90%电机 拱 女 5%畸由帮 建 热 自 8 76%图 2三、空压机余热利用方案的提出空压机排出机体的油气混合物温度-般高达 8095C。

如果热量不能及时排出，会对设备造成严重的损坏，并影响产气效率；达到油温上限时，还会保护性停机。因此，空压机同时配置风冷或水冷系统进行降温 。而这个强制降温的过程，实际上也是能量浪费的过程。

基于这种情况，相当多的企业通过对换热方式的调整实现热能的回收利用。这种改造不但可以最大限度地回收能量，减少能耗，还能提高空压机的产气效率，延长空压机设备寿命。

四、空压机余热可回收的热量测算 (250kw为例)近日，现就调研的煤矿中 250kw的螺杆式空压机为例，收稿 日期：2013.07-12作者简介：要长维 (1967-)，男，山西太原人，中国煤炭综合利用集团公司山西公司高级工程师，毕业于西安二炮工程学院自动控制原理专业，从事节能减排工作。

王建兵 (1980-)，男，山西兴县人，中国煤炭综合利用集团公司山西公司，毕业于太原理工大学，控制理论与控制工程专业，从事节能减排工作。

第 11期 要长维等：空压机余热回收的研究与应用 199具体测算如下 ：1.计算条件(1)负荷率按 0.65%保守估算 ；(2)加载时间按运行时间的 95%保守估算；(3)电能转化为热能的比例按 65%保守估算；(4)换热器效率按 90%估算；(5)入口水温按 5℃保守估算；(6)洗澡人均用热水 40C定额正常情况下为 4060L，按 50 L估算；(7)冬季采暖热负荷按 70w/m。估算。

2.计 算可利 用热量每小时内空压机可回收的热量为 ：QP×rl× 2×i"13×rl4 250×65% ×95% ×65% ×90% 90.3 (KWh)查阅单位换算表可知，lkwh860kcal，则单台空压机可供热量为：Q90.3×860 77，666 (kca1)3.回收的热量供员工洗澡人数测算每小时可产生 40C的热水量为 ：mQ/(c t) 77，666÷1÷ (40-5) 2，219 (kg)每天可产生的热水为 53，25lkg2，219×24，可供1，065人洗澡 53，251÷501，0651。

4.回收的热量供采暖 面积测算回收的热量可供采暖面积为：SQ/c90.3×10。÷70l，290 (rl )余热回收后，可满足 l，290m 的面积采暖。

五、余热利用技术的可行性分析1.余 热利用方案设计在空压机机油冷却回路上加装三通 电动阀，将机油管路引出，即将空气压缩机的机油冷却装置外置，将原风冷系统改造为水冷系统。原风冷系统继续保留，仍作为冷却系统的备用。原理图如下图3所示。

图 3众所周知，水冷的效果优于风冷的效果，因此，项 目改造后不但不会影响空压机的正常工作 ，而且可以延长空压机运行寿命 ，减少机油消耗量 ，减少维护量。

水冷系统换热得到的中温水 ，可以作为洗澡水或其他生活热水。从而实现了余热资源的回收。

2.改造工艺说明余热利用工程主要由四部分组成 ：(1)高效换热设备，(2)智能控制设备，(3)储水设备，(4)供水设备。

图 4空压机余热回收主要通过在原有油路管道中接入换热器(管壳式或板式)的途径来实现。在原油路系统的进出口分tj]jn装三通 电磁阀，将机油引出后通过换热器实现换热。为了提高安全系数，该方案保留了原有风冷系统，即空压机余热回收系统与原有冷却系统并联。经油气分离后，分离出的高温气直接通往原有的气冷却系统，分离出的高温油则经温度感应器检测其温度：若高温油温度低于 76(2，则不用进行热交换，直接通过过滤器通往油路循环系统，若高温油温度高于 76C，则需进行热交换后再进入油路循环系统。

系统设保温水箱和储水箱 (注 ：储水箱未画出)，分别作为供水水箱和用户水箱。

除此之外，控制系统还建立了正常工作模式和特殊情况下的紧急处理工作模式、水质和防冻等-些列的保证措施。

六 、结论在国家多次倡导节能减排的今天，随着科学技术的日益创新，也使得余热回收领域的节能研究得到了快速发展 ，空压机的余热回收得到了实质性的开发和利用≌压机余热回收已在 山东能源集团和阳煤集团有多起成功案例。事实证明，利用空压机余热供热非但不会影响空压机的正常运行，而且对空压机系统的运行是十分有益的。余热回收后，减少煤消耗，减少对大气环境的污染，且运行费用很低，-次投资，受益无穷。此技术值得在企业中推广，为创建资源节约型环境友好型企业奠定基矗