摘 要：空壓機壓縮熱非常大，機組運行時排氣溫度接近98 ℃應(yīng)冷卻器，預(yù)防機組高溫造成停機。通過對空壓機的熱能回收，不僅為機組降溫，同時可以實現(xiàn)熱/水的能量轉(zhuǎn)換，替代鍋爐，提供洗浴熱水。

關(guān)鍵詞：空壓機；熱能回收；能量轉(zhuǎn)換

空壓機是生產(chǎn)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的機械產(chǎn)品，待載的壓風(fēng)機輸入電能約80%以上轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s熱，熱量直接被散熱系統(tǒng)排放至空氣中，這部分熱量直接浪費了，如加以回收利用，既節(jié)約能源消耗，又減少CO2排放，有良好的環(huán)保、經(jīng)濟和社會效益。

一、空壓機工作的原理

我單位安裝五臺二級壓縮螺桿式空壓機。由于空壓機壓縮熱非常大，對冷卻劑及散熱器要求高。機組在運行時的主機排氣溫度接近或超過98 ℃應(yīng)及時清潔油冷卻器。每年的夏季空壓機都要定時對散熱器進行清理，預(yù)防機組高溫造成停機。機組壓縮空氣過程中，會把所有的電能轉(zhuǎn)換成熱能，為確保機組正常運行，必須有良好的降溫系統(tǒng)。對空壓機的熱能進行回收，不僅能為機組進行降溫，同時可以實現(xiàn)熱/水的能量轉(zhuǎn)換。

二、空壓機熱量能力計算

五臺空壓機，四用一備，每天開24小時，單臺功率為200kW，機組每日待載率約80%。則空壓機每日可提供的熱量為：

Q日=200×4×80%×24×3600×80%÷106=44.24GJ

職工浴室分男女兩部，男工浴室設(shè)90個淋浴器。女浴室設(shè)31個淋浴器。兩浴室每日滿足1800余人洗浴。根據(jù)公共浴室設(shè)計規(guī)程（CESC108：2000）中規(guī)定，設(shè)計洗浴水溫44℃。職工浴室洗浴用水量約350m3/d，自來水溫度按15℃。

熱負荷公式：Q= C×M×△T

C-水的比熱，4.2kJ/（㎏·℃）；

M-每班用水總量，㎏；

△T-水溫差，（℃）

職工浴室每日洗浴用水加熱熱負荷：

Q日=C×M×△T=4.2×350×1000×（44-15）=42.63GJ

根據(jù)計算完全可以滿足350m3/d的需求用量。

三、空壓機余熱利用的工作原理

空壓機余熱利用包含幾部分：一級油水換熱系統(tǒng)、軟化水系統(tǒng)、閉式循環(huán)系統(tǒng)保護、二級水水換熱系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)，五臺空氣壓縮機全部安裝余熱回收裝置，配備和空壓機臺份數(shù)一對一的專用熱能回收機組。

（一）一級油水換熱系統(tǒng)

一級油水換熱系統(tǒng)配置一套定壓的軟化水閉式循環(huán)系統(tǒng)，軟化水作為中間熱工傳熱媒質(zhì)。每臺壓風(fēng)機配備的換熱系統(tǒng)要有電磁閥用于切換壓風(fēng)機油路系統(tǒng)與換熱系統(tǒng)油路，電磁閥出現(xiàn)故障能切換到原壓風(fēng)機油路系統(tǒng)，確保壓風(fēng)機安全運行。壓風(fēng)機運行發(fā)出信號使閥打開，同時循環(huán)泵啟動，循環(huán)軟化水進入主機換熱。壓縮機停止，閥關(guān)閉，切斷水流，循環(huán)水泵停。

（二）軟化水系統(tǒng)

地下水硬度高，為避免一級油水換熱裝置結(jié)垢，一次側(cè)油水換熱補水要采用硬度低于0.03mmol水源。所以補水采用鈉離子交換器制軟化水，軟化水箱安裝一臺水質(zhì)硬度檢測儀，監(jiān)測水質(zhì)硬度，硬度超過設(shè)定值上位機報警，預(yù)防換熱器結(jié)堿。

（三）閉式循環(huán)系統(tǒng)保護

軟化水閉式循環(huán)系統(tǒng)管路裝有進回水溫度、壓力監(jiān)測，超過溫度旁通電動閥打開，卸載部分熱源，避免水溫超溫，旁通掉的熱水由補水泵一次側(cè)進行補水，防止系統(tǒng)缺水導(dǎo)致空壓機過熱。

（四）二級水水換熱系統(tǒng)

二級水水換熱系統(tǒng)采用高效率換熱器，換熱器材質(zhì)要求不易穿透、結(jié)垢、效率不會逐年下降。水水換熱系統(tǒng)直接與保溫水箱連接，經(jīng)過換熱器水與水換熱，通過循環(huán)泵將水箱內(nèi)涼水加熱至設(shè)定溫度。

（五）自動化控制系統(tǒng)

系統(tǒng)全自動，無人值守，可提示現(xiàn)有洗浴熱水量，再次加熱準備所需時間。系統(tǒng)具備循環(huán)、補水流量、存水量等在線監(jiān)視功能。值班室計算機采集現(xiàn)場設(shè)備的各類數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、報警等，還可對現(xiàn)場設(shè)備進行直接控制。

四、空壓機余熱利用的經(jīng)濟效益

壓風(fēng)余熱未投入前，若每日提供洗浴熱水350t，需要使用一臺4t/h燃氣鍋爐，年消耗天然氣約100萬m3，按天然氣單價4.2元/ m3計算，年耗資約420萬元。空壓機余熱利用，其能源消耗僅為循環(huán)水泵及電控系統(tǒng)電耗。電費=年用水量×噸水電耗×平均電價（0.56元/度）=350×365×7×0.56=50.7萬元，每年減少投資約369.3萬元。

利用空壓機熱能替代燃氣鍋爐，提供洗浴熱水。環(huán)保效益突出、經(jīng)濟效益可觀、社會效益顯著，具體分析如下：

（1）環(huán)保效益：實現(xiàn)廢熱回收，變廢為寶。符合國家節(jié)能減排等政策要求。

（2）經(jīng)濟效益：噸水電耗僅7度，年運行費用遠遠低于燃氣鍋爐費用，極大降低企業(yè)運行成本。

（3）社會效益：實現(xiàn)污染物零排放，為國家碧水藍天目標做出貢獻，既是德政工程，也是民心工程。

作者簡介：高志偉（1982-），男，漢族，江蘇沛縣人，中級工程師，研究方向：礦井提升系統(tǒng)、空壓機、礦井排水、鍋爐供暖、水處理系統(tǒng)。