余 輝（嘉吉生化有限公司,吉林 松原 138000）

熱能回收的分析及應(yīng)用

余 輝
（嘉吉生化有限公司,吉林 松原 138000）

本文主要介紹空壓機(jī)熱能回收系統(tǒng)的應(yīng)用分析及機(jī)械原理構(gòu)成，從節(jié)能的角度闡述在各個行業(yè)的可行性應(yīng)用。

空壓機(jī)；能量回收；節(jié)能；應(yīng)用分析

1 空壓機(jī)熱能回收概述

在全球能源需求持續(xù)增長而實(shí)際供應(yīng)相對不斷下降的嚴(yán)峻形勢下，節(jié)能減排已勢在必行，眾多工廠也已在不斷尋求潛在的節(jié)能空間，而壓縮空氣系統(tǒng)正是蘊(yùn)藏了巨大的能源節(jié)省的空間。空壓機(jī)在工礦企業(yè)的平均耗能占整個企業(yè)的約30%，部分行業(yè)的空壓機(jī)耗電量占總耗電量的比例高達(dá)70%。從投資成本結(jié)構(gòu)分析，空壓機(jī)的節(jié)能重心在能耗上，針對于電機(jī)驅(qū)動類型的壓縮機(jī)，能耗可以近似等于電耗。

對于電驅(qū)動的空壓機(jī)而言，可近似把它看成是一臺電加熱器，因?yàn)槠湓趬嚎s空氣的過程中，幾乎將所有的電能將轉(zhuǎn)換成熱能，這些熱能的產(chǎn)生將影響空壓機(jī)的正常運(yùn)行，所以，為確?？諌簷C(jī)的正常運(yùn)行，必須給空壓機(jī)安裝良好的散熱系統(tǒng)，來確?？諌簷C(jī)的正常、安全運(yùn)行。這些熱能非但沒有被利用，而且還需要消耗額外的能源來幫助冷卻?？梢蕴峁┩暾墒斓臒峄厥障到y(tǒng)，通過對壓縮機(jī)的改造，以熱水的形式回收利用壓縮熱。對空壓機(jī)的熱能進(jìn)行回收，將大大提高能源的綜合利用，可實(shí)現(xiàn)熱/氣聯(lián)產(chǎn)。

2 空壓機(jī)熱能回收空間分析

空壓機(jī)熱能分布分析（見圖1）：

圖1 能源分布圖

3 空壓機(jī)熱能回收客戶利用分析

（1）空壓機(jī)熱能回收可用于如下用途：冬季取暖（熱水空調(diào)、暖氣片取暖）、生活用水（洗澡、洗手、食堂）、生產(chǎn)用水加熱、鍋爐水預(yù)熱、原水加熱、純水加熱、工藝水加熱、除濕、工件清洗等。

（2）空壓機(jī)配置：序號：1#；機(jī)型：110千瓦；實(shí)際工作壓力：8.5 bar

（3）空壓機(jī)熱能回收分析（見表1）：

表1

加熱熱水需要的熱量：P = Q X △T X 4.2 ÷3.6

（由熱力學(xué)公式以及熱功當(dāng)量 W=Pt Q=cm△T W=Q）

P —需要的能量（kWH）

?t—所需的冷卻水溫升（出水溫-進(jìn)水溫）

Q—熱水量（T）

（4）空壓機(jī)回收熱量產(chǎn)生熱水用于洗澡分析（見表2）：

表2

加熱熱水需要的熱量：P = Q X △T X 4.2 ÷3.6

（由熱力學(xué)公式以及熱功當(dāng)量 W=Pt Q=cm△T W=Q）

P—需要的能量（kWH）

?t—所需的冷卻水溫升（出水溫-進(jìn)水溫）

Q—熱水量（T）

（5）空壓機(jī)熱能回收節(jié)能計算（見表3、表4）

表3

表4

備注：1KWH的熱量=860大卡=3600千焦；1噸水溫度上升1℃需要熱量1,000kCal；夏/冬季補(bǔ)水平均溫度25 ℃/ 10 ℃；生活熱水常規(guī)蓄熱溫度50～55 ℃； 洗澡熱水常規(guī)用量50-80升/人·次；RO反滲透純水生產(chǎn)溫度25℃； 鍋爐補(bǔ)水常規(guī)預(yù)熱溫度60～70 ℃。

綜合以上分析，將產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益。

4 空壓機(jī)熱能回收解決方案

4.1 噴油螺桿熱能回收改造內(nèi)容（見圖2）

4.2 熱能回收裝置功能

熱能回收裝置為完整成熟的產(chǎn)品，在歐美國家早已廣泛使用，并作為整機(jī)可選裝置，可隨整機(jī)成套銷售。其設(shè)計原理采用了雙回路溫控回路，在保證熱回收效率最大化的同時，也使設(shè)備的油溫控制在正常合理的范圍，保障了設(shè)備的正常運(yùn)行，對空壓機(jī)不會產(chǎn)生任何負(fù)面影響。

該能量回收系統(tǒng)包括：油/水熱交換器, 全不銹鋼換熱器；機(jī)械式固定閥芯的溫度控制閥；電動可調(diào)式水溫控制閥（高配）；電動可調(diào)油溫控制閥（高配）；進(jìn)/出水溫度、壓力就地儀表監(jiān)測；用于監(jiān)控進(jìn)、出水水溫的溫度傳感器（高配）；單位時間節(jié)能量統(tǒng)計和單位時間節(jié)省成本統(tǒng)計（高配）；累計節(jié)能量統(tǒng)計和累計節(jié)省成本統(tǒng)計（高配）；PLC自動控制油溫、水溫（高配）；液晶觸屏操作，油溫、水溫數(shù)據(jù)調(diào)整、顯示（高配）；權(quán)限人操作進(jìn)入，防止意外修改；風(fēng)扇變頻控制（風(fēng)冷、高配）；可接入遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)顯示（高配）；常規(guī)旁路系統(tǒng)，用于關(guān)閉能量回收系統(tǒng)；必要的管道、支架及螺栓等。

5 空壓機(jī)熱能回收改造客戶收益分析

（1）通過AtlasCopco公司的專業(yè)熱能回收改造，客戶免費(fèi)獲得大量的熱水，節(jié)省其他加熱費(fèi)用，降低企業(yè)的運(yùn)行成本。

（2）降低空壓機(jī)的工作溫度，減少故障，延長空壓機(jī)的使用壽命。（GA機(jī)型）

（3）在夏季時，可以減少空壓機(jī)的高溫，防止設(shè)備高溫跳機(jī)，同時壓縮空氣露點(diǎn)降低，管道含水量減少，生產(chǎn)設(shè)備故障率減少，維護(hù)費(fèi)用也會減少，保證公司安全供氣。

（4）空壓機(jī)故障率降低，維修成本減少。保養(yǎng)備件使用壽命延長，保養(yǎng)費(fèi)用降低，壓縮機(jī)潤滑油碳化幾率降低。

（5）減少冷塔熱負(fù)荷，減少冷塔的循環(huán)水量，減少冷塔的維護(hù)費(fèi)用、減少冷塔蒸發(fā)水量等。（水冷機(jī)組）

（6）可有效防止空壓機(jī)冷卻器的結(jié)垢，影響空壓機(jī)的運(yùn)行。

（7）響應(yīng)國家的節(jié)能減排號召，獲得國家節(jié)能減排的獎勵，減少CO2排放，減少大氣的污染。

（8）綠色環(huán)保，一次性投資，長久受益。

圖2 熱能回收改造原理流程圖

余輝（1971-）,男，吉林遼源人，本科，中級工程師，研究方向：機(jī)械工程。