【壓縮機(jī)網(wǎng)】大流量空壓機(jī)被廣泛應(yīng)用于生物發(fā)酵行業(yè)，空壓機(jī)在生產(chǎn)壓縮空氣的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量壓縮熱。結(jié)合發(fā)酵工藝對壓縮空氣指標(biāo)的要求，選擇合適的余熱回收利用裝置將空壓機(jī)余熱再用于生產(chǎn)、生活，可達(dá)到提高能源轉(zhuǎn)換效率，降低動(dòng)力運(yùn)行成本的目的。山東魯抗醫(yī)藥股份有限公司作為國有大型制藥企業(yè)，近年來積極推廣使用空壓機(jī)余熱利用技術(shù)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

 

　　一、空壓機(jī)余熱的來源

 

　　空壓機(jī)是將原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)或汽輪機(jī)）的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置，在氣體被壓縮壓力升高的同時(shí)，氣體溫度也隨之增加。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)，真正用于增加空氣勢能所消耗的電能，僅占空壓機(jī)總耗電量的15%左右，大約85%的電能轉(zhuǎn)化為熱量，這些“多余”熱量通過風(fēng)冷或者水冷的方式被排放到空氣中，既影響了環(huán)境，又造成熱量浪費(fèi)，而這些損失的熱量中有80%是可以被回收利用的。對于生物發(fā)酵行業(yè)使用的空壓機(jī)多數(shù)為大流量空壓機(jī)組，單機(jī)排氣量在一般1000Nm3/min-5000Nm3/min之間，機(jī)組排氣溫度多數(shù)在120℃以上。多臺(tái)空壓機(jī)組成了發(fā)酵生產(chǎn)的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中蘊(yùn)含大量可以回用的熱量，可借助熱能裝置將空壓機(jī)余熱進(jìn)行回收利用，進(jìn)一步提高能源轉(zhuǎn)換效率。

 

　　二、空壓機(jī)后處理（含余熱回收利用）工藝介紹

 

　　（一）壓縮空氣在后處理裝置中的工藝流程

 

　　空氣壓縮機(jī)排出的高溫濕空氣進(jìn)入熱能回收器，與熱水進(jìn)行換熱，將熱水升溫至一定溫度。此時(shí)空氣溫度降低，降溫后的高溫壓縮空氣在空氣預(yù)熱器中與來自汽水分離器低溫的干燥空氣進(jìn)行熱交換，高溫壓縮空氣溫度進(jìn)一步降低，之后進(jìn)入空氣冷卻器，在降溫水的作用下，降溫至空氣露點(diǎn)溫度以下，經(jīng)降溫后的空氣進(jìn)入汽水分離器，使空氣中析出的水滴與空氣分離，經(jīng)自動(dòng)排水器排出機(jī)外。干燥后的空氣再次流入空氣預(yù)熱器，通過氣氣換熱進(jìn)行升溫至工藝所需要的溫度，成品空氣經(jīng)空氣出口輸出供給車間使用。

 

　　（二）熱水循環(huán)系統(tǒng)工藝流程

 

　　在熱能回收器內(nèi)被加熱的一次熱水進(jìn)入熱水箱，經(jīng)加壓泵提壓，一部分供給熱水溴化鋰制冷機(jī)作為驅(qū)動(dòng)熱源，一部分供給水水換熱機(jī)組（經(jīng)換熱后的二次熱水供給采暖系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝加熱系統(tǒng)、洗浴系統(tǒng)等），經(jīng)換熱后的一次熱水通過熱水回水管再進(jìn)入空氣熱能回收器升溫后繼續(xù)循環(huán)使用。

 

　　三、空壓機(jī)余熱回收利用裝置的組成及應(yīng)用

 

　　空壓機(jī)余熱回收利用裝置一般包括：熱能回收裝置和熱能利用裝置，其中熱能回收裝置包括熱能回收器、熱水箱、熱水循環(huán)泵、一次熱水管路等設(shè)施；熱水型溴化鋰制冷機(jī)組、水水換熱機(jī)組、二次熱水循環(huán)管路、末端換熱裝置等為熱能利用裝置；由于在空氣預(yù)熱器內(nèi)冷熱空氣進(jìn)行熱交換，故空氣預(yù)熱器既屬于熱能回收裝置又屬于熱能利用裝置。為減少一次熱源（熱水）的輸送能量損失，熱水溴化鋰機(jī)組、水水換熱機(jī)組、熱水箱等一般安裝于空壓廠房靠近空壓機(jī)后處理裝置旁。

 

　　2018年，筆者公司新裝一臺(tái)2400Nm3/min的軸流空壓機(jī)組，空壓機(jī)余熱回收利用設(shè)施同步實(shí)施，夏季回收熱量4850kW，冬季回收熱量2650kW，夏季空壓機(jī)余熱（一次熱水）作為驅(qū)動(dòng)熱水型溴化鋰制冷機(jī)組的動(dòng)力，制備7℃冷水供空調(diào)使用，同時(shí)經(jīng)水水換熱機(jī)組制備的二次熱水用于以下場所：

 

　?。?）反滲透RO機(jī)組原水加熱：反滲透產(chǎn)水電導(dǎo)對進(jìn)水水溫的變化十分敏感，隨著水溫的增加，水通量也線性的增加，進(jìn)水溫每升高10℃，產(chǎn)水通量就增加2.5%～3.0%;利用空壓機(jī)余熱將原水由18℃加熱到25℃，可以大大提高反滲透的產(chǎn)水率。

 

　　（2）采暖用熱：北方地區(qū)冬季需要采暖供熱，而這部分熱量往往是外購蒸汽提供的，如今空壓機(jī)余熱制備的熱水用于采暖，節(jié)省了能源的消耗。對于生物發(fā)酵行業(yè)，只要對空壓機(jī)余熱稍加利用，就可以滿足廠區(qū)冬季采暖需要，同時(shí)也可將空壓機(jī)余熱服務(wù)周邊民眾，減低冬季采暖成本。

 

　　（3）洗浴用熱水及其它。目前我公司職工洗浴用水的加熱全部使用空壓機(jī)余熱，節(jié)約了大量蒸汽；另外部分空調(diào)設(shè)施，利用空壓機(jī)余熱取代蒸汽除濕，達(dá)到了預(yù)期效果。

 

　　四、空壓機(jī)余熱裝置在設(shè)計(jì)及運(yùn)行維護(hù)中應(yīng)注意的問題

 

　　大型空壓機(jī)余熱回收裝置一般體積較大，對于余熱設(shè)施的設(shè)計(jì)，應(yīng)充分考慮后續(xù)維護(hù)的方便，如熱能回收器封頭管板應(yīng)設(shè)計(jì)成螺栓固定式，防止在拆卸封頭清刷列管時(shí)管板移位，造成密封墊片的損壞；為減少單臺(tái)熱能回收器的體積，可以采用多臺(tái)熱能回收器并聯(lián)方式，既降低了空氣的阻力，又方便了后期的維護(hù)。另外，為延長余熱設(shè)施的使用壽命，熱能回收器換熱管的材質(zhì)也應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注，提前了解用戶熱水水質(zhì)，避免水質(zhì)對列管的腐蝕，如熱水中氯離子濃度較高，應(yīng)避免使用304不銹鋼材質(zhì)；為減少熱能回收器因熱水水量不足汽化對設(shè)施運(yùn)行安全性的影響，建議在在熱能回收器設(shè)計(jì)時(shí)考慮了加裝安全閥等泄壓裝置。

 

　　為提高余熱設(shè)施的換熱效果，需要定期對熱能回收器、水水換熱機(jī)組、溴化鋰制冷機(jī)組等進(jìn)行高壓清洗或化學(xué)清洗，去除污垢。其次，要確保熱能回收裝置中一次熱水的水質(zhì)穩(wěn)定，盡量采用去離子水，減少換熱器結(jié)垢情況的發(fā)生，化驗(yàn)室加強(qiáng)日常水質(zhì)的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理；第三，避免直接將一次熱水用作末端換熱裝置的熱源或熱水，一旦一次熱水缺失，對熱能回收器的破壞將無法估量，同時(shí)會(huì)造成外供空氣指標(biāo)偏離工藝要求。

 

　　結(jié)束語

 

　　山東魯抗醫(yī)藥作為國有大型制藥企業(yè)，為發(fā)酵生產(chǎn)配置大容量空氣壓縮機(jī)十余臺(tái)。近年來，公司通過技術(shù)改造，將空壓機(jī)余熱廣泛適用生產(chǎn)、生活，空壓機(jī)余熱每年可節(jié)約蒸汽外購費(fèi)用600余萬元，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，空壓機(jī)余熱利用值得大力推廣。

 

　　作者簡介

 

　　郭守征（1972—），男，大學(xué)學(xué)歷，學(xué)士學(xué)位，山東魯抗醫(yī)藥股份有限公司動(dòng)力車間副主任，高級工程師。

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