空压机余热应用实例

纳铁福传动轴有限责任公司 陆爱军 陈慈平 钱 进

0 前言

压缩空气是工业领域中应用最广泛的动力源之一。由于其具有安全、无公害、调节性能好、输送方便等诸多优点，使其在现代工业领域中应用越来越广泛，但要得到品质优良的压缩空气需要消耗大量能源。在大多数生产型企业中，压缩空气的能源消耗占全部电力消耗的10%～35%。

1 空气机余热利用

空压机余热是空压机在生产高压空气过程中随之产生的多余热量。在空压机将机械能转换为内能的过程中，空气受到强烈的高压压缩，温度骤升，同时压缩机的高速旋转也会摩擦发热，这些高温热量由空压机润滑油混合成的油气、蒸汽携带排出机体。这部分高温油气流的热量相当于空压机输入电功率的3/4，它的温度通常在80℃～100℃[1]。高温油气流通过空压机的散热系统快速的冷却，以满足空压机正常工作的温度要求。

实现空压机余热的利用具有以下优点：1）空压机产生的热量主要被各种冷却器和冷却水或排风带走，并排放到周围环境中。如果这部分热量能够得到利用，可以取得节能效果。2）在室外气温偏高的夏季，很多空压机特别是风冷空压机往往会高温报警并停机，影响生产。许多企业外购冰块对空压机房进行降温。如果对此余热回收利用，则可以改善空压机的工作性能。3）空压机余热利用至其他需要加热的地方，可以大大降低原来工艺所需的燃料消耗，减少有害气体和CO2的排放。

据统计，目前我国正在使用的空压机超过400万台[2]，余热利用的潜力非常巨大，如何实现这些空压机余热的合理利用对我国的节能减排工作意义重大。

2 工程概况

上海纳铁福传动轴有限公司周浦工厂目前配备有EP200空压机6台（5用1备）。空压机的详细运行参数见表1。空压机房为单层平顶结构，四周墙壁基本暴露在阳光中，造成一到高温季节设备就常因高温而报警。

表1 空压机运行参数

另一方面，为了提供职工洗澡用水，工厂建有两个浴室，分别为南端小浴室和北端大浴室。南端小浴室有两个水箱，已经使用多年，保温效果差，考虑更换为1个12m3和1个7 m3的热水箱。北端为2个25 m3的热水箱。大、小浴室的运行参数见表2和表3。原来浴室热水箱用锅炉蒸汽加热，浴室热水箱的补水和加热都是人工控制，在日常用能检查时，常发现热水过热，浪费能源的现象。

表2 大浴室洗浴时间和用水量

表3 小浴室洗浴时间和用水量

3 改造方案及经济性分析

3.1 改造方案

为了解决洗浴用水的加热，同时也为了充分利用空压机余热，改造方案为利用空压机余热来生产洗浴热水，改造方案见图1。改造后来自空压机的冷却液（温度为80℃的油）经过板式换热器将热量传递给洗浴用水，实现余热的利用。在本项目中首先保证小浴室加热，在满足小浴室加热的情况下，富裕的热量将自动转向大浴室供热。整个控制过程实行全自动控制和部分功能手动控制两种方式。控制器留3个控制点（每个浴室）给用户现场进行参数调整，分别为：1）定量补水设定：设定不同班次的补水量；2）水箱温度设定：根据季节的变化设定加热温度；3）自动补水时间设定：设定三班的自动补水时间。

锅炉房为上述两个浴室的总控室，能对所有相关参数进行显示与修改，能开停所有相关设备。在两个浴室分别安装能显示本浴室的水箱温度和水位高度的显示屏。液位高度采用高度显示，极低液位声光报警，同时无条件自动补水。

改造方案确定后，必须计算在冬、夏季节下空压机的余热量以及洗浴用水的需热量，以便确定是否需要其他的热源。计算结果见图2和图3。从图中计算结果可以看出，夏季时空压机的余热可以完全满足洗浴用水的热量需求，但是冬季时，空压机的余热小于洗浴用水的热量需求，此时大浴室回收的热量不够洗浴水温，将采用人工控制蒸汽辅助加热。

3.2 经济性分析

对项目改造前后系统的经济性进行分析。

按一年8个月夏季（包括春季、秋委）、4个月冬季，燃气锅炉效率90%，天然气热值按实测值8178kcal/m3，天然气价格3.63元/m2进行计算，结果见表4。从表4可以看出改造项目总投资52.2万元，改造后每年可节约标煤236t，其投资回收期仅10个月，经济性良好。另外，改造后的2010年夏天高温时，只要浴室在加热，空压机就没有报警，缓解了夏天空压机报警停机现象。

4 结论

本文结合具体改造项目，探讨空压机余热用于生产洗浴热水的可行性及经济性，结论如下：

1）空压机余热用于生产洗浴热水不仅可以改善空压机本身的工作性能，还可以节约能源，是一种切实可行的方案。

2）本项目改造后，2010年夏天高温时，只要浴室在加热，空压机就没有报警，缓解了夏天空压机报警停机现象。

3）本项目改造后，每年可节约236t标煤，节约运行费用65.9万元，项目投资回收期为10个月，经济效益明显。

表4 改造项目经济性评价

[1]张庆营，张新明，孟令枫.空压机余热在中央空调节能设计中的应用[J].建筑节能，2010（04）

[2]卢东风.空压机变频节能控制[J].油气田地面工程，2008(08)