【壓縮機(jī)網(wǎng)】一、離心式空壓機(jī)余熱回收利用技術(shù)背景

　　在全球能源需求持續(xù)增長(zhǎng)而實(shí)際供應(yīng)相對(duì)不斷下降的嚴(yán)峻形勢(shì)下，節(jié)能減排已勢(shì)在必行。眾多工廠(chǎng)也已在不斷尋求潛在的節(jié)能空間，而壓縮空氣系統(tǒng)正是蘊(yùn)藏了巨大的能源節(jié)省的空間。

　　壓縮空氣是工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的動(dòng)力源之一，其中離心空氣壓縮機(jī)屬于速度式壓縮機(jī)，因其結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，排氣量范圍大；而且易損件少，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、壽命長(zhǎng)；排氣也不受潤(rùn)滑油污染，供氣品質(zhì)高，工作穩(wěn)定、可靠；適合用氣量大，用氣品質(zhì)較高的企業(yè)，比如制藥、電子、鋼鐵等大型企業(yè)，一般選用離心式空壓機(jī)的比較多，在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

　　但要得到品質(zhì)優(yōu)良的壓縮空氣需要消耗大量能源。在大多數(shù)生產(chǎn)型企業(yè)中，壓縮空氣的能源消耗占全部電力消耗的20%—55%。從一套運(yùn)行5年的壓縮空氣系統(tǒng)的資金投入分析來(lái)看，電費(fèi)占到了總費(fèi)用的77%，而其中能耗中的85%轉(zhuǎn)化為熱量（壓縮熱）。放任這些“多余”熱量排放到空氣中，影響了環(huán)境，制造了“熱”污染。對(duì)企業(yè)來(lái)講，如果要解決生活熱水比如員工洗澡、采暖，或者工業(yè)熱水比如生產(chǎn)線(xiàn)清洗、烘干等工藝用熱，需要去購(gòu)買(mǎi)能源電、煤、天然氣蒸汽等才可以，這些能源不僅需要大量的財(cái)力投入，還會(huì)造成二氧化碳的排放，所以降低電耗和回收熱能就意味著運(yùn)行成本的降低！

　　離心式空壓機(jī)大量熱源來(lái)源于消耗的電能，主要是以下列幾種形式消耗：

　　1）38%的電能轉(zhuǎn)化成熱能存在于第一級(jí)冷卻器壓縮空氣中，靠冷卻水帶走；

　　2）28%的電能轉(zhuǎn)化成熱能存在于第二級(jí)冷卻器壓縮空氣中，靠冷卻水帶走；

　　3）28%的電能轉(zhuǎn)化成熱能存在于第三級(jí)冷卻器壓縮空氣中，靠冷卻水帶走；

　　4）6%的電能轉(zhuǎn)化成熱能存在于潤(rùn)滑油里，通過(guò)冷卻水冷卻帶走。

　　根據(jù)以上可以看出，對(duì)于離心式壓縮機(jī)，轉(zhuǎn)化成熱能的電能，其中大約94%可以被回收。熱能回收裝置正是為了在對(duì)壓縮機(jī)性能不產(chǎn)生負(fù)面影響的前提下，以熱水的形式回收以上絕大部分的熱能。改造第三級(jí)回收率可達(dá)實(shí)際輸入軸功率的28%，改造第一、二級(jí)回收率可達(dá)實(shí)際輸入軸功率的60～70%，三級(jí)全部回收回收率可達(dá)實(shí)際輸入軸功率的80%。通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)的改造，可以以熱水的形式回收利用，為企業(yè)節(jié)省大量能源。目前市場(chǎng)上越來(lái)越多用戶(hù)開(kāi)始重視離心機(jī)的改造。

　　離心壓縮機(jī)熱回收必須遵循的原則：

　　1.保證機(jī)器運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性；

　　2.保證供水的安全性和穩(wěn)定性；

　　3.能量回收過(guò)程中實(shí)現(xiàn)降低總系統(tǒng)運(yùn)行能耗，這樣還可以提升設(shè)備能量的利用率；

　　4.最后，對(duì)被回收回來(lái)的熱量，盡可能的將介質(zhì)加熱到最高溫度，以增加適用范圍。

　　二、離心式空壓機(jī)余熱回收利用實(shí)際案例分析

　　以河北唐山某大型藥企為例，該廠(chǎng)一直使用電加熱來(lái)滿(mǎn)足企業(yè)生產(chǎn)工藝中污水加熱需求，而企業(yè)中有大型離心式壓縮機(jī)數(shù)臺(tái)，大量熱源被浪費(fèi)。

　　筆者公司為其先改造一臺(tái)離心式空壓機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況為一臺(tái)1250kW、2公斤低壓離心式壓縮機(jī)，加載率為100%，運(yùn)行時(shí)間是24小時(shí)，本次回收方式為末級(jí)高溫壓縮空氣回收。

　　設(shè)計(jì)思路為將高溫壓縮空氣引至余熱回收機(jī)組，換熱完成后回至冷卻器，在冷卻器循環(huán)水進(jìn)水口加裝自動(dòng)調(diào)節(jié)比例積分閥調(diào)節(jié)循環(huán)水流量，保證排氣溫度為50℃左右范圍；加裝旁通閥門(mén)，余熱回收機(jī)組保養(yǎng)維護(hù)檢修時(shí)高溫壓縮空氣從旁通進(jìn)入原油冷卻器，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

　　余熱回收系統(tǒng)進(jìn)水從現(xiàn)場(chǎng)冷卻塔取水，30～45℃水為換熱介質(zhì)，需對(duì)水源進(jìn)行雜質(zhì)過(guò)濾，水質(zhì)進(jìn)行軟化處理，防止因水質(zhì)過(guò)硬、雜質(zhì)過(guò)多而導(dǎo)致熱回收機(jī)組腐蝕、結(jié)垢、堵塞等現(xiàn)象，增加企業(yè)維護(hù)成本。

　　余熱回收機(jī)組水路系統(tǒng)須通過(guò)增加管道循環(huán)泵來(lái)作為動(dòng)力裝置，從冷卻塔取水，輸送至余熱回收機(jī)組加熱至設(shè)定溫度后進(jìn)入污水加熱水池。

　　方案設(shè)計(jì)參考當(dāng)?shù)叵募具M(jìn)氣含濕量最熱月氣象參數(shù)約20g/kg；冬季工況滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)，依據(jù)客戶(hù)提供的溫度區(qū)間運(yùn)行，按最低126度排氣，溫降至50度以?xún)?nèi)，此時(shí)熱負(fù)荷約479kW，按最低30度進(jìn)水時(shí)，可以產(chǎn)得80度除鹽水約8460kg/h。相對(duì)于夏季運(yùn)行工況，冬季運(yùn)行工況所需換熱面積更為苛刻。

　　下圖為經(jīng)過(guò)余熱回收改造后，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行工況為冬季1月份，進(jìn)氣溫度為129℃時(shí)，出氣溫度為57.1度，進(jìn)水溫度為25℃時(shí)，直熱出水熱水溫度設(shè)計(jì)80℃時(shí)，每小時(shí)產(chǎn)熱水量為8.61m3。24小時(shí)就可為企業(yè)提供熱水量約為207m3。

　　相對(duì)于夏季運(yùn)行工況，冬季運(yùn)行工況更為苛刻。以冬季運(yùn)行工況為例，一年330天可為企業(yè)提供熱水量68310m3。

　　1m3水從25℃溫升80℃所需要熱量為：

　　Q=CM（T2-T1）

　　=1kcal/kg/℃×1000kg×(80℃-25℃) 

　　=55000kcal

　　每年可為企業(yè)節(jié)省能源為：

　　68310m3*55000kcal=3757050000kcal

　　本項(xiàng)目每年節(jié)約能耗約3575050000kcal，相當(dāng)于每年節(jié)省了7636噸蒸汽；529197立方天然氣；4598592kwh電量；1192噸標(biāo)準(zhǔn)煤；每年可為企業(yè)減少CO2排放約3098噸。每年可為企業(yè)節(jié)省電加熱費(fèi)約300多萬(wàn)元。

　　由此可見(jiàn)，企業(yè)實(shí)施節(jié)能改進(jìn)，不僅可以緩解政府能源供應(yīng)和建設(shè)壓力，減少?gòu)U氣污染保護(hù)環(huán)境，更重要的是可以讓企業(yè)降低能耗，減少企業(yè)自身運(yùn)營(yíng)成本。

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