【壓縮機網(wǎng)】物理原理決定了壓縮空氣是迄今為止最昂貴的能源，同時(shí)，熱動(dòng)力學(xué)定律也清楚地告訴我們，不消耗熱能就得不到壓縮空氣。在壓縮機長(cháng)時(shí)間的運行之后，壓縮空氣時(shí)的熱能回收再利用非常重要。為什么流程企業(yè)在生產(chǎn)壓縮空氣時(shí)的熱能回收是一項快回報的投資呢？本文介紹了如何在生產(chǎn)壓縮空氣的同時(shí)回收這些可以利用的熱能。

 

　　從能源方面考慮，壓縮空氣是一個(gè)非常熱門(mén)的話(huà)題。有限的資源、嚴格的環(huán)保法規、限定的CO2排放量和不斷上漲的能源價(jià)格都是能效項目建設的推動(dòng)力。一方面，精心設計的流程，其中包括利用變頻技術(shù)調節空氣壓縮機的轉速、盡可能地讓空壓機在最佳工作點(diǎn)附近工作，以及為了保障企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的安全進(jìn)行的適當功率儲備等都為項目奠定了良好基礎。另一方面，壓縮機在提高空氣壓力時(shí)提高了空氣的溫度，這也為熱能回收再利用帶來(lái)了巨大的潛力。

 

　　壓縮機的運用在環(huán)境保護方面也提出了可持續性的保護要求?；谄髽I(yè)的成本效益考慮，流程設備運營(yíng)商們也越來(lái)越關(guān)注熱能回收再利用的問(wèn)題了。熱能回收再利用的投資回報率很高，通常不到兩年就能收回全部投資。為什么壓縮空氣的熱能回收有著(zhù)這樣的潛力呢？本文將詳細解答。
 

　　熱力學(xué)定律的利用

 

　　據熱力學(xué)定律可得，當封閉空間內的空氣被壓縮時(shí)，氣體溫度會(huì )升高，在封閉的空間里，氣體受到壓縮時(shí)，空氣分子之間的距離縮短，因此產(chǎn)生的摩擦增加。此外，理想氣體定律也適用于典型的流程工藝領(lǐng)域。根據這些熱力學(xué)原理，結合空壓機各個(gè)工作點(diǎn)的效率可以計算空氣壓縮后的溫度。

 

　　溫度的高低還取決于壓縮比。例如進(jìn)氣溫度為20℃，壓縮比為3，壓縮機的等熵效率為74%時(shí)，空氣壓縮時(shí)的溫度會(huì )達到166℃。溫度越高，廢熱利用的范圍就越廣泛。在熱力學(xué)中，熱量的質(zhì)量是用卡諾系數來(lái)描述的，即廢熱和散發(fā)熱量的絕對溫度之比，也就是廢熱利用率。流程工藝中氣體中所含有的熱量通常占可回收利用總熱量的85%左右。剩下的15%大致均勻分配給熾熱空氣壓縮階段的驅動(dòng)電機消耗、機械消耗以及熱輻射等。

 

 

　　采暖的余熱利用

 

　　在熱能回收再利用措施的空間內，可回收利用總熱量剩下的15%也可以直接利用，其可以作為附近辦公室和生產(chǎn)車(chē)間的采暖用熱能。為了利用這些熱量，與以往的熱氣在壓縮階段、消音階段和消音罩內管道系統中被冷卻的情況不同，Aerzen公司為Delta Blower型扭葉風(fēng)機、Delta Hybrid型扭葉螺桿風(fēng)機和Delta Screw型螺桿壓縮機配備了一根排氣管，空氣經(jīng)這一排氣管道排出。中央排氣管中的廢氣溫度在30℃～60℃之間，這一溫度范圍的廢氣經(jīng)分支管路返回，供室內采暖使用。同時(shí)，這一采暖系統利用閘板閥來(lái)控制各個(gè)不同空間的具體采暖溫度。

 

　　在85%的可回收再利用的熱能中，最重要的是利用這些熱能的比例，也就是壓縮空氣再利用的比例。

 

　　Aerzen公司已經(jīng)成功地在許多項目中使用了流量?jì)?yōu)化的管殼式換熱器。緊湊型的管殼式換熱器位于空壓機的壓力側，管殼式換熱器可以簡(jiǎn)單方便地集成到原有的壓縮空氣供應系統中。因此這一技術(shù)也被推薦用于空壓機站的技術(shù)改造，以顯著(zhù)提高空壓機設備的能源利用效率，同時(shí)還能明顯改善CO2平衡。

 

　　管殼式換熱器的設計基于內部介質(zhì)的流動(dòng)特性，隨著(zhù)排氣管道系統壓力的增高，帶來(lái)的功率損失只有2%，與熱能回收帶來(lái)的節約相比幾乎可以忽略不計。純凈廢氣的熱能可以有效地直接用于室內采暖，但管殼式換熱器的出現則開(kāi)辟了高溫廢氣能源利用的新天地。

 

　　管殼式換熱器帶來(lái)了許多新的熱能利用的可能性。最典型的就是對加熱系統、淋浴和洗手間用水以及工業(yè)用水等設備進(jìn)行加溫。在廢水處理技術(shù)領(lǐng)域中，回收的熱能可以用于烘干污泥濾餅。但在設計這類(lèi)系統時(shí)需注意其規格尺寸要與空氣壓縮設備的基本負荷相匹配，而空壓機站的基本負荷可以在長(cháng)期累積的特性曲線(xiàn)中輕松獲得。
 

 

　　最佳廢熱利用的基礎是確定可回收再利用熱量的多少，而可回收再利用熱量的多少取決于可用的溫度差、能夠掌控的體積流量（不同時(shí)間可以使用的流量），以及生產(chǎn)和使用壓縮空氣的同時(shí)性程度等因素。從這錯綜復雜的相互關(guān)系出發(fā)，Aerzen公司提供了相應的智能化回收再利用解決方案，可將回收再利用的熱能有效地回送到生產(chǎn)過(guò)程、熱水處理或者采暖中使用。

 

　　總結

 

　　基于熱力學(xué)原理，在生產(chǎn)壓縮空氣時(shí)系統會(huì )自動(dòng)產(chǎn)生廢熱。為了更好地利用熱力學(xué)定理，企業(yè)應將過(guò)去沒(méi)有充分利用的熱集成到其能源需求的解決方案里。應該注意的是，流程設備運營(yíng)商常常不了解可回收再利用的熱能情況，但實(shí)踐表明利用壓縮空氣廢熱的投資可以很快有所收獲，這同時(shí)也減少了CO2排放。