空压机余热回收利用

李永杰

摘 要：铝板带厂以生产高精铝板带箔产品为主，生产设备有熔炼炉、加热炉、热轧机、冷轧机等。在生产过程中产生丰富的热源，主要有烟气余热、空压机余热、循环水余热。这些热源有的被排放到环境，有的需要二次消耗能源循环降温，如果能有效利用剩余的热能代替不可再生的能源，既可以大幅降低企业的生产成本，又减少排放废热和废气对环境的影响，在实现节能减排的同时也提高了企业经济效益和社会效益。

关键词：空压机；余热回收；热值

1 空压机运行产热过程

螺杆空气压缩机由于本身的设计结构和工作原理决定，它的绝热效率在0.75-0.85之间，设计压缩机供油温度一般在60-70℃，运行时的排气（油气混合物）温度在80-100℃之间。空压机运行时，压缩机输入的功率只有15-18%转换成气体的势能对用气设备做功，其余功率均转换成热能被排到大气中，其中冷却油带出75%的热量、压缩气体带出25%的热量。吸入的气体具备一定的焓值，根据环境的温度及相对湿度的不同其焓值也不同，压缩空气的压力越大、排气温度越低，气体中释放出来的焓值越大。压缩空气的压力越小、排气温度越高，气体中释放出来的焓值越小。

2 余热回收原理

热能回收系统，是一种利用压缩中的高温油、气的热能，通过热交换将热能传递给常温水，实现热能利用的节能设备。系统将高温循环油及排出的高温气体进入油气双回收高效热交换器内，将空压机运行过程中所产生的热能充分吸收，给水加热及厂区供暖。

回收冷却油中的热能，将油的热能回收使其温度降至65℃再回到压缩机内。热能组成有两部分：一部分为电功率转换成的热能，占压缩机输入功率的53%（冬天）至72%（夏天）；一部分为少数的气体焓值对油的加热。

回收气体中的热能，常规的空压机运行中，冷却后的排气温度在50-70℃，采用高性能的换热器，在气体进出口压差接近为零（不增加动力消耗）的情况下使冷却后的排气温度达到15-18℃（根据自来水温度）。热能组成有两部分：一部分为电功率转换成的热能，占压缩机输入功率的25%。一部分为气体中的自然焓值，占压缩机输入功率的-12.8%（冬天）至35%（夏天）。

3 余热回收方案

4台350kW的空压机分别用两台安装一套油、气双回收热交换器机组，两台空压机公用一套换热器的气回路给水加热，油回路给供暖循环水加热。在进水管安装电子除垢仪，生产的热水储存在浴室保温水箱中，供暖循环水安装一台加压泵，一台加水泵，输气阀，逆止阀等，采取封闭式管网，关闭空压机散热风扇。

空压机散热工作流程：润滑油及空气→压缩机头→油气分离器→高温油、高温气体→热交换器油、气通道→空压机散热器的油、气通道→油进压缩机头、气进储藏罐。

冷水加热流程：冷水→供水泵组→电子除垢仪→高效热交换器水通道→比例电动调节阀→电磁阀→不锈钢保温水箱→热水输送管道→洗浴房。

供暖循環水加热流程：循环水→供水泵组→高效热交换器水通道→比例电动调节阀→管网→暖气片→回水管网。

自动补水流程：压力控制器→注水泵→管网。

4 热能回收计算

本厂使用的英格索兰空压机，能耗等级为一级，额定运行产生的总热量是功率的0.72（冬）-1.19（夏）倍，平均回收热能折合功率可达到电机输出功率的95%。4台350kW的空压机，每天运行2台，平均排气压力0.68Mpa，额定排气压力0.7Mpa，负载率66%。气体冷却后排气温度15-18℃（冬-夏），环境温度-10-35℃（冬-夏），环境相对湿度40-70%（冬-夏）。

每小时回收空压机的热量（冬天环境温度-10℃）

a空压机加载时段的发热量=c空压机电功率发热量+d空气焓值（冬天为负值，夏天为正值）

c空压机电功率发热量=（输入功率-气体势能耗功率）×95%×860

d空气焓值（冬天华东地区-10℃，相对湿度40%，排气温度15℃）

干空气的焓值=（环境温度-回气温度）×干空气的比热×空气的比重×空压机平均排气量×60min/h×加载率

5 当前用能消耗费用

6 增加的能耗费用

循环水泵、注水水泵、乳化液循环泵增加的电费：

按循环水泵3kW运行2880小时、注水水泵1.5kW运行120小时、乳化液泵10kW运行5880小时，每度电费0.87元计算，增加能耗费用为：（3×2880+1.5×120+10×5880）×0.87=5.9万元

7 经济效益

通过以上计算余热回收方案实施后，每年可接约费用119.7-5.9=113.8万元。

8 结束语

综上所述，对空压机余热回收利用将产生显著的经济效益和社会效益。该方案流程简单，增加设备少、投资少，据估计总投资在80万元左右，在回收余热的同时关闭空压机散热系统，进一步达到节能减排的目的，保证了空压机安全稳定运行。

参考文献

[1]王建兵，要长维.空压机余热回收的研究与应用[J].中国水运月刊，2013（11）：198-199.

[2]蒋强.空压机余热回收利用及节能效益分析[J].自动化应用，2015（9）：57-58.