空壓機(jī)余熱回收利用原理及效益探討

　　隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展而引發(fā)的源能危機(jī)和環(huán)境污染，已成為世界各國急待解決的嚴(yán)重問題。我國對(duì)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(jī)，并且經(jīng)常占到全廠用電量的50%。經(jīng)測(cè)算，空壓機(jī)年耗電量約為全國工業(yè)用電量的9.6%。空壓機(jī)在重點(diǎn)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(jī)的耗電約占6%以上，氮?dú)淇諌簷C(jī)的耗電占合成氨裝置電耗的70%;乙烯“三機(jī)”(裂解氣空壓機(jī)、乙烯空壓機(jī)和丙烯空壓機(jī))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(fēng)機(jī)、空壓機(jī)的用電近8萬千瓦。

　　我們知道，空壓機(jī)在運(yùn)行時(shí)要產(chǎn)生大量的熱量，風(fēng)冷機(jī)組要把熱量排入大氣中;水冷機(jī)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(jì)：空壓機(jī)在運(yùn)行時(shí)，真正用于增加空氣勢(shì)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(fēng)冷或者水冷的方式排放到空氣中。

　　空壓機(jī)的熱量如果不排放，將影響空壓機(jī)的正常工作，影響壓縮空氣的質(zhì)量。當(dāng)然，這些熱量如果直接排放掉，不僅浪費(fèi)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(shí)對(duì)于這些被浪費(fèi)的熱量，采用空壓機(jī)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(shí)，也能為保護(hù)環(huán)境盡一份力。

　　經(jīng)濟(jì)效益分析

　　空壓機(jī)通過風(fēng)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(fèi)和油費(fèi)來計(jì)算，就可以清楚地知道這些廢熱的價(jià)值。

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

　　100HP空壓機(jī)，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(jī)一年所產(chǎn)生的這些熱量所需金額，按0.8元每度電計(jì)算，電熱水器的效率為80% 則需要用：

　　1度電=1千瓦小時(shí)=860.42千卡

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

　　按一天工作8小時(shí)，一年工作300天計(jì)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(jì)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(shí)，一年工作300天，每公斤柴油5.5元計(jì)算

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

　　鍋爐的維護(hù)和管理還需要一個(gè)專職人員，按一年20000元算，一年的總費(fèi)用為66000元/年+20000元/年=86000元/年?？梢娒磕陱目諌簷C(jī)浪費(fèi)的能源折算成電費(fèi)或油費(fèi)非常嚴(yán)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(jī)余熱回收系統(tǒng)節(jié)能原理

　　螺桿空壓機(jī)的工作原理是由一對(duì)相互平行嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子(或稱螺桿)在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shí)現(xiàn)空壓機(jī)的吸氣、壓縮和排氣的全過程。螺桿空氣空壓機(jī)在長(zhǎng)期連續(xù)的運(yùn)行過程中，把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為風(fēng)能，在機(jī)械能轉(zhuǎn)換為風(fēng)能過程中，空氣得到強(qiáng)烈的高壓壓縮，使之溫度驟升，這是普通物理學(xué)機(jī)械能量轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，機(jī)械螺桿的高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)也摩擦發(fā)熱，這些產(chǎn)生的高熱由空壓機(jī)潤(rùn)滑油的加入混合成油、氣蒸汽排出機(jī)體，這部分高溫油、氣的熱量相當(dāng)于空壓機(jī)輸入功率的25～30%，它的溫度通常在80℃(冬季)～100℃(夏秋季)。由于機(jī)器運(yùn)行溫度的要求，這些熱能通過空壓機(jī)的散熱系統(tǒng)作為廢熱排往大氣中。

　　螺桿空壓機(jī)節(jié)能系統(tǒng)就是利用熱能轉(zhuǎn)換原理，把空壓機(jī)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(huì)升高。使空壓機(jī)組的運(yùn)行溫度降低，不僅提高了空壓機(jī)運(yùn)行效率，延長(zhǎng)空壓機(jī)潤(rùn)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(bǔ)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(zhǎng)期支付的經(jīng)營成本，工作原理如圖1。