劉惠明

（柳州富達(dá)機(jī)械有限公司，廣西 柳州 545006）

1 引言

在世界能源日趨緊張的今天，節(jié)能和能量回收問(wèn)題已被提到重要的議事日程，生產(chǎn)設(shè)施正在不斷尋找潛在的能量節(jié)約，壓縮機(jī)的能量回收就是一項(xiàng)效益顯著的節(jié)能措施之一。

螺桿式空壓機(jī)是廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的通用機(jī)械，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，其工作耗電量占全國(guó)用電量的15%以上，而大多數(shù)的螺桿式空壓機(jī)用戶每天的耗電量占到其用電量的30%以上，甚至50%。由于空壓機(jī)工作時(shí)輸入的電能大部分轉(zhuǎn)換為壓縮熱，這些熱能散發(fā)到大氣中或被冷卻水帶走，既造成了浪費(fèi)又污染了環(huán)境，對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)來(lái)說(shuō)，它的浪費(fèi)無(wú)疑讓每個(gè)用戶心痛而無(wú)奈。通過(guò)回收空壓機(jī)的壓縮熱，用于其它生產(chǎn)工藝或生活系統(tǒng)，可以變廢為寶，節(jié)省了能源消耗，達(dá)到一次性投資，今后持續(xù)獲得節(jié)能和增效的目的。

2 螺桿式空壓機(jī)熱能回收分析

2.1 熱能產(chǎn)生原理

螺桿式空壓機(jī)長(zhǎng)期連續(xù)工作過(guò)程中，把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能，在機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能過(guò)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/氣蒸氣排出機(jī)體，這部分高溫油/氣流的熱量相當(dāng)于空壓機(jī)輸入功率的3/4，它的溫度通常在90℃（冬季）－100℃（夏秋季），這些熱能都由于機(jī)器運(yùn)行溫度的要求，都被無(wú)端地廢棄排往大氣中，即空壓機(jī)的散熱系統(tǒng)來(lái)完成機(jī)器運(yùn)行的溫度要求。螺桿空氣壓縮機(jī)的熱能回收裝置并非簡(jiǎn)單和傳統(tǒng)的冷熱交換形式，采用同程截流式反串使冷熱交換效果增到1.8～2.0倍。產(chǎn)出的熱水可提供生產(chǎn)車間工藝用水或者員工生活用水，從而大大減輕了企業(yè)為產(chǎn)生熱水長(zhǎng)期支付沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

2.2 使用螺桿式空壓機(jī)熱能回收技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1） 零運(yùn)行成本：不燒煤、油、天然氣，不耗電，沒(méi)有運(yùn)行成本符合環(huán)保要求；

（2） 低成本投入：無(wú)需投入其它熱水設(shè)備，從開(kāi)始使用，省錢(qián)馬上變成現(xiàn)實(shí)；

（3） 不受天氣影響：只要空壓機(jī)運(yùn)行，即可供應(yīng)熱水；

（4） 效益顯著，出水溫度最高可達(dá)到75℃；

（5） 延長(zhǎng)空壓機(jī)使用壽命、減少機(jī)器故障和降低維護(hù)成本；

（6） 熱能回收系統(tǒng)對(duì)空壓機(jī)的運(yùn)行維護(hù)保養(yǎng)無(wú)任何影響。

2.3 螺桿式空壓機(jī)熱能回收技術(shù)應(yīng)用

（1）生活熱水，可用于員工熱水洗澡。

（2） 利用廢熱氣與室外冷空氣混合，實(shí)現(xiàn)辦公室、生產(chǎn)車間采暖。鍋爐補(bǔ)水預(yù)熱，可大大降低鍋爐使用過(guò)程中的燃料成本。

（3） 鍋爐補(bǔ)水預(yù)熱，可大大降低鍋爐使用過(guò)程中的燃料成本。

（4）可用作其它液體介質(zhì)的加熱。

（5） 電子行業(yè)生產(chǎn)線或其它工業(yè)的工藝用熱水。

2.4 噴油空壓機(jī)的熱量分布及回收率

從圖1可以看出，主機(jī)工作產(chǎn)生的高熱由油/氣混合氣排出機(jī)體后，除了熱輻射損失2%無(wú)法利用外，將有98%的熱量隨壓縮油氣進(jìn)入冷卻系統(tǒng)，26%熱量隨壓縮空氣進(jìn)入用戶端，而72%熱量被油冷卻系統(tǒng)帶走。壓縮空氣帶走的熱量部分少且不便于回收，而油冷卻部分72%熱量如果能回收起來(lái)，潛力巨大，一舉多得，有著良好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。

圖1

3 實(shí)例應(yīng)用

某公司生產(chǎn)車間安裝使用了2臺(tái)柳州富達(dá)螺桿式空壓機(jī)LU250W-8.5。該公司生產(chǎn)狀況良好，2臺(tái)壓縮機(jī)長(zhǎng)期處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)見(jiàn)表1。

表1

3.1 空壓機(jī)熱能回收可行性分析

我公司已有成熟的熱能回收技術(shù)，根據(jù)該公司在用的2臺(tái)空壓機(jī)使用率高，且有對(duì)熱水的實(shí)際需求。為降低空壓機(jī)的耗能和鍋爐燒水的環(huán)境污染問(wèn)題，針對(duì)該公司的實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算，我公司給出切實(shí)可行的方案：對(duì)空壓機(jī)正常運(yùn)行所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行熱能回收再利用，即加裝“空壓機(jī)余熱產(chǎn)生熱水的節(jié)能換熱裝置”。通過(guò)該熱能回收裝置，滿足公司日常對(duì)熱水的需求，同時(shí)達(dá)到節(jié)能減排的目的，見(jiàn)表2。

3.2 加裝空壓機(jī)機(jī)熱能回收裝置流程圖說(shuō)明

從圖2可以看出，空壓機(jī)原有的冷卻系統(tǒng)和加裝的熱能回收裝置是2套完全獨(dú)立的系統(tǒng)，2套系統(tǒng)可以通過(guò)球閥進(jìn)行切換。當(dāng)熱能回收裝置未啟用時(shí)，空壓機(jī)使用原有的冷卻系統(tǒng)；通過(guò)球閥切換可使用熱能回收裝置，若熱能回收裝置發(fā)生故障，可單獨(dú)對(duì)該裝置進(jìn)行檢修而不影響壓縮機(jī)的正常運(yùn)行。

整套系統(tǒng)的工作原理：按正常程序啟動(dòng)壓縮機(jī)。

潤(rùn)滑油不流經(jīng)熱能回收裝置時(shí)：

潤(rùn)滑油→油氣桶→球閥2（打開(kāi)） →溫控閥2→油冷卻器或旁通→油過(guò)濾器→主機(jī)（注：球閥1和球閥3關(guān)閉）

潤(rùn)滑油流經(jīng)熱能回收裝置時(shí)：

潤(rùn)滑油→油氣桶→球閥1打開(kāi)→溫控閥1→油水換熱器或旁通→球閥3（打開(kāi)） →溫控閥2→油冷卻器或旁通→油過(guò)濾器→主機(jī)

空壓機(jī)調(diào)試正常后，通過(guò)球閥切換至熱能回收裝置回路即可；若熱能回收裝置出現(xiàn)故障時(shí)，亦可通過(guò)球閥切換，進(jìn)行檢修和維護(hù)。

3.3 根據(jù)空壓機(jī)熱能回收方案，選擇H R L-3熱能回收交換器及管控系統(tǒng)裝置進(jìn)行改造。

HRL-3是一款外置于噴油螺桿式空壓機(jī)的熱能回收交換器，以水為媒介回收空壓機(jī)壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的廢熱。利用廢熱來(lái)提升水溫，滿足用戶的熱水需求，以達(dá)到節(jié)能目的。

表2

圖2 熱能回收裝置流程圖

管控系統(tǒng)裝置內(nèi)含有溫控閥：可控制空壓機(jī)潤(rùn)滑油溫度，油氣桶內(nèi)的熱油流入溫控閥，溫控閥根據(jù)流入潤(rùn)滑油的溫度控制流到油水換熱器和旁通油量的比例從而控制潤(rùn)滑油出口溫度不至于過(guò)低。因?yàn)榭刂茲?rùn)滑油溫度是為了保證主機(jī)排氣溫度不至于過(guò)低，過(guò)低的排氣溫度會(huì)使空氣中的水分在油氣桶內(nèi)析出，使油乳化從而縮短其壽命。油水換熱器技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3。

表3

3.4 投資回報(bào)分析

從加裝熱能回收裝置流程圖可以看出，熱能回收裝置主要件包括：油水換熱器和溫控閥；附件包括：球閥、接口法蘭、螺栓和接管等。該公司安裝這套熱能回收裝置后，壓縮機(jī)運(yùn)行良好，熱水正常供應(yīng)、滿足工人的需求。該套裝置在運(yùn)行0.93個(gè)月后，所有投資成本已收回，并今后每年可以在燃料煤節(jié)省近28萬(wàn)元，節(jié)能效果顯著。

4 熱能回收裝置安裝要點(diǎn)說(shuō)明

空壓機(jī)熱能回收節(jié)能工程是一項(xiàng)意義重大的節(jié)能工程，支持節(jié)能環(huán)保事業(yè)是企業(yè)的義務(wù)及光榮使命，進(jìn)行空壓機(jī)熱能回收項(xiàng)目，需要選擇技術(shù)力量雄厚、安裝經(jīng)驗(yàn)豐富和售后服務(wù)到位的公司。承接公司的實(shí)力決定著工程的質(zhì)量與運(yùn)行保障。熱能回收產(chǎn)品設(shè)計(jì)和安裝如果不合理會(huì)使空壓機(jī)潤(rùn)滑油壓差過(guò)大而導(dǎo)致機(jī)頭缺油而卡死的可能性發(fā)生，同樣溫控閥選擇不合理可能導(dǎo)致油氣桶內(nèi)析出冷凝水，惡化潤(rùn)滑油的品質(zhì)，縮短其使用壽命，得不償失。所以市場(chǎng)上雖有很多的熱能回收供應(yīng)商，但COPY占了很大部分。所以盡量選擇大的有實(shí)力的供應(yīng)商或空壓機(jī)廠家進(jìn)行配套。實(shí)施熱能回收工程后，承接商必須對(duì)該工程進(jìn)行售后服務(wù)及維修跟蹤，以確?？諌簷C(jī)和熱能回收裝置的正常運(yùn)行?；谝陨戏治?，客戶在進(jìn)行空壓機(jī)熱能回收項(xiàng)目時(shí)，需慎重選擇承接公司。

5 結(jié)論

熱能回收工程是一項(xiàng)安全高效、節(jié)能環(huán)保的工程，有廣闊的發(fā)展空間。即為公司取得良好的經(jīng)濟(jì)效益又有重要的社會(huì)意義，值得實(shí)施和推廣。

[1] 郉子文.螺桿壓縮機(jī)[M].北京：北京工業(yè)出版社，2000.

[2] 徐樹(shù)風(fēng).螺桿壓縮機(jī)的能量回收[J].流體機(jī)械，2000.