空壓機余熱回收利用原理及效益探討

　　隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展而引發(fā)的源能危機和環(huán)境污染，已成為世界各國急待解決的嚴重問題。我國對環(huán)保工作越來越重視，節(jié)能減排被作為政府的重要工作來抓。

　　作為生產(chǎn)企業(yè)不可缺少的設(shè)備，工礦企業(yè)耗電量較大的往往是空壓機，并且經(jīng)常占到全廠用電量的50%。經(jīng)測算，空壓機年耗電量約為全國工業(yè)用電量的9.6%?？諌簷C在重點應(yīng)用領(lǐng)域的耗能更是驚人，其中煤化工、石化、化肥、電力、冶金等行業(yè)中，空壓機的耗電約占6%以上，氮氫空壓機的耗電占合成氨裝置電耗的70%;乙烯“三機”(裂解氣空壓機、乙烯空壓機和丙烯空壓機)的耗電占乙烯裝置電耗的30%以上，一套10萬空分裝置中配套的泵、風機、空壓機的用電近8萬千瓦。

　　我們知道，空壓機在運行時要產(chǎn)生大量的熱量，風冷機組要把熱量排入大氣中;水冷機組要通過冷卻塔把熱量排入大氣中。根據(jù)美國能源署統(tǒng)計：空壓機在運行時，真正用于增加空氣勢能所消耗的電能，在總耗電量中只占很小的一部分15%，大約85%的電能轉(zhuǎn)化為熱量，通過風冷或者水冷的方式排放到空氣中。

　　空壓機的熱量如果不排放，將影響空壓機的正常工作，影響壓縮空氣的質(zhì)量。當然，這些熱量如果直接排放掉，不僅浪費了大量的熱能(可惜)又加劇大氣“溫室效應(yīng)”，造成熱污染。其實對于這些被浪費的熱量，采用空壓機熱能回收技術(shù)，這些看似多余的熱量，其中有很大部分是可以被回收利用的!

　　如何利用好這些余熱，是企業(yè)節(jié)能減排的重要工作，可為企業(yè)創(chuàng)造良好的效益同時，也能為保護環(huán)境盡一份力。

　　經(jīng)濟效益分析

　　空壓機通過風冷卻器或水冷卻器向大自然排放大量的廢熱，如果我們用電熱水器和柴油鍋爐加熱這些熱量所需的電費和油費來計算，就可以清楚地知道這些廢熱的價值。

　　下面我們用一臺100HP(75kW)的空壓機，一天工作8小時，一年工作300天來計算。

　　100HP空壓機，功率75kW，油流量75L/min，油溫度80℃，冷卻后溫度為58℃

　　產(chǎn)生的熱量:75×(80-58)×0.45×0.85×60=37868kcal/hr

　　1、用電熱水器加熱空壓機一年所產(chǎn)生的這些熱量所需金額，按0.8元每度電計算，電熱水器的效率為80% 則需要用：

　　1度電=1千瓦小時=860.42千卡

　　37868千卡÷(860.421千卡/度×0.8)×0.8 元/度=44元/小時

　　按一天工作8小時，一年工作300天計算：44×8×300=105600元

　　2、柴油的熱值為每公斤1×104千卡，柴油鍋爐與熱交換器的總效率以0.75計算，則柴油通過鍋爐的燃燒取得的有效熱值約為每公斤柴油7,500kcal。要產(chǎn)生37868千卡熱量需要5公斤柴油。

　　按一天工作8小時，一年工作300天，每公斤柴油5.5元計算

　　5公斤/小時×8小時/天×300天/年×5.5元/公斤=66000元/年

　　鍋爐的維護和管理還需要一個專職人員，按一年20000元算，一年的總費用為66000元/年+20000元/年=86000元/年。可見每年從空壓機浪費的能源折算成電費或油費非常嚴重，如果能夠把這些熱量利用起來，將創(chuàng)造不小的效益(見表1、2)。

　　空壓機余熱回收系統(tǒng)節(jié)能原理

　　螺桿空壓機的工作原理是由一對相互平行嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子(或稱螺桿)在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)子齒槽之間的空氣不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化，空氣則沿著轉(zhuǎn)子軸線由吸入側(cè)輸送至輸出側(cè)，從而實現(xiàn)空壓機的吸氣、壓縮和排氣的全過程。螺桿空氣空壓機在長期連續(xù)的運行過程中，把電能轉(zhuǎn)換為機械能，機械能轉(zhuǎn)換為風能，在機械能轉(zhuǎn)換為風能過程中，空氣得到強烈的高壓壓縮，使之溫度驟升，這是普通物理學機械能量轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，機械螺桿的高速旋轉(zhuǎn)，同時也摩擦發(fā)熱，這些產(chǎn)生的高熱由空壓機潤滑油的加入混合成油、氣蒸汽排出機體，這部分高溫油、氣的熱量相當于空壓機輸入功率的25～30%，它的溫度通常在80℃(冬季)～100℃(夏秋季)。由于機器運行溫度的要求，這些熱能通過空壓機的散熱系統(tǒng)作為廢熱排往大氣中。

　　螺桿空壓機節(jié)能系統(tǒng)就是利用熱能轉(zhuǎn)換原理，把空壓機散發(fā)的熱量回收轉(zhuǎn)換到水里，水吸收了熱量后，水溫就會升高。使空壓機組的運行溫度降低，不僅提高了空壓機運行效率，延長空壓機潤滑油使用壽命，回收的熱水還可用于員工熱水洗澡、辦公室及生產(chǎn)車間采暖、鍋爐補充水、金屬涂裝清潔處理、無塵室恒溫恒濕車間及其它需要使用熱水的地方，從而降低了企業(yè)為福利生活用熱水、工業(yè)用熱水而長期支付的經(jīng)營成本，工作原理如圖1。