【壓縮機網(wǎng)】一、離心式空壓機余熱回收利用技術(shù)背景

　　在全球能源需求持續增長(cháng)而實(shí)際供應相對不斷下降的嚴峻形勢下，節能減排已勢在必行。眾多工廠(chǎng)也已在不斷尋求潛在的節能空間，而壓縮空氣系統正是蘊藏了巨大的能源節省的空間。

　　壓縮空氣是工業(yè)領(lǐng)域中應用最廣泛的動(dòng)力源之一，其中離心空氣壓縮機屬于速度式壓縮機，因其結構緊湊、重量輕，排氣量范圍大；而且易損件少，運轉可靠、壽命長(cháng)；排氣也不受潤滑油污染，供氣品質(zhì)高，工作穩定、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的比較多，在現代工業(yè)領(lǐng)域中應用越來(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%。從一套運行5年的壓縮空氣系統的資金投入分析來(lái)看，電費占到了總費用的77%，而其中能耗中的85%轉化為熱量（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(zhù)運行成本的降低！

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

　　1）38%的電能轉化成熱能存在于第一級冷卻器壓縮空氣中，靠冷卻水帶走；

　　2）28%的電能轉化成熱能存在于第二級冷卻器壓縮空氣中，靠冷卻水帶走；

　　3）28%的電能轉化成熱能存在于第三級冷卻器壓縮空氣中，靠冷卻水帶走；

　　4）6%的電能轉化成熱能存在于潤滑油里，通過(guò)冷卻水冷卻帶走。

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

　　離心壓縮機熱回收必須遵循的原則：

　　1.保證機器運行的安全性和穩定性；

　　2.保證供水的安全性和穩定性；

　　3.能量回收過(guò)程中實(shí)現降低總系統運行能耗，這樣還可以提升設備能量的利用率；

　　4.最后，對被回收回來(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數臺，大量熱源被浪費。

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

　　設計思路為將高溫壓縮空氣引至余熱回收機組，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)調節比例積分閥調節循環(huán)水流量，保證排氣溫度為50℃左右范圍；加裝旁通閥門(mén)，余熱回收機組保養維護檢修時(shí)高溫壓縮空氣從旁通進(jìn)入原油冷卻器，保證系統穩定運行。

　　余熱回收系統進(jìn)水從現場(chǎng)冷卻塔取水，30～45℃水為換熱介質(zhì)，需對水源進(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)多而導致熱回收機組腐蝕、結垢、堵塞等現象，增加企業(yè)維護成本。

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

　　方案設計參考當地夏季進(jìn)氣含濕量最熱月氣象參數約20g/kg；冬季工況滿(mǎn)載運行時(shí)，依據客戶(hù)提供的溫度區間運行，按最低126度排氣，溫降至50度以?xún)?，此時(shí)熱負荷約479kW，按最低30度進(jìn)水時(shí)，可以產(chǎn)得80度除鹽水約8460kg/h。相對于夏季運行工況，冬季運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，現場(chǎng)實(shí)際運行工況為冬季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計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。

　　相對于夏季運行工況，冬季運行工況更為苛刻。以冬季運行工況為例，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)節省能源為：

　　68310m3*55000kcal=3757050000kcal

　　本項目每年節約能耗約3575050000kcal，相當于每年節省了7636噸蒸汽；529197立方天然氣；4598592kwh電量；1192噸標準煤；每年可為企業(yè)減少CO2排放約3098噸。每年可為企業(yè)節省電加熱費約300多萬(wàn)元。

　　由此可見(jiàn)，企業(yè)實(shí)施節能改進(jìn)，不僅可以緩解政府能源供應和建設壓力，減少廢氣污染保護環(huán)境，更重要的是可以讓企業(yè)降低能耗，減少企業(yè)自身運營(yíng)成本。

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