空压站余热回收系统设计

空压站余热回收系统设计

何保兵

许昌卷烟厂 河南 许昌 461000

摘要：随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。能源的高效利用关系到国家的可持续发展以及环境的综合治理和企业的成本控制。随着科技的发展，很多以前无法解决的能源控制问题，现在得以解决，很多以前不受重视的节能措施，现在备受青睐。空压机的余热回收利用就是其中一例。本文就空压站余热回收系统设计展开探讨。

关键词：空压站；余热回收；节能

引言

伴随我国国民经济的快速发展,各种能源产品的价格也呈逐渐上涨之势,在工业企业的生产经营成本中能源消耗占据的比重也越来越大,节能减排问题日益突出。空压站在能源消耗中属于能耗大户,因此,针对空压站的节能措施逐渐受到了人们的重视。

1 空压站余热回收系统简介

空压机的能源消耗在工厂总能源消耗中占很大的比例。以铸造厂为例，空压机的耗电量约占整个厂区耗电量的20%～30%。因而压缩空气系统的节能对整个厂区的节能意义重大。以螺杆空压机为例，其运行时的有效功率占其总电功率的15%～25%，有效功率之外的损耗主要以热的形式散发到外界。当前的空压机余热利用，主要是依靠热能转换装置，将空压机的余热转化为热水，供应区域内各单位的采暖、生活热水或进行其他用途。

2 空压机余热回收利用的优势和劣势

2.1空压机余热回收利用的优势

通常情况下,在空压站内部直接利用空压机来回收利用运行中的余热具有多个方面的优势,具体包括:(1)能够最大限度地降低能源消耗,减少运行成本;(2)空压机回收利用余热可以归属于重新利用废弃的能源,因此空压机消耗的能源仅仅是指循环泵在运行中消耗的电能,和空压站的供热相对比则基本可以忽略不计,此外,如果不考虑初期的管理成本的投资,那么空压站的运行成本相对较低;(3)空压站回收利用余热有利于降低空压机本身的温度,延长空压机的运行周期,此外,夏天的室外温度较高,大部分的空压机尤其是风冷空压机常常会出现高温报警进而导致停机,影响企业的生产经营,在这种情况下,有很多企业从外部另行购买冰块放到空压机的房内以起到降温的功效,但这种方法无疑会增加运行成本,而如果能够实现余热的充分回收和利用,通过热水器来吸收多余的热量,并确保油温处在65-85度的范围内,从而改善空压机的工作状况,延长使用寿命;(4)收集的热能健康环保,并且可用的热源设备不受制于环境的变化等。

2.2空压机余热利用的缺点

余热回收品位低。空压机余热回收系统产生的热水温度大都在40℃～70℃。（2）回收热量与空压机的运行工况有关，且最低负荷很难预测，故收回热量不稳定。（3）需要增加初期投资，包括余热回收装置及相关管路。（4）余热回收装置中的换热器部分要求设备质量高，否则换热器故障（泄漏）会对空压机本体产生损害。

3 空压站余热回收系统设计

3.1空压站的选址

空压站的选址需要遵守《氧气站设计规范》、《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》、《建筑设计防火规范》、《压缩空气站设计规范》等标准规定，在满足工艺流程的前提下，还要考虑项目的总体布置，保证平面布置合理、管路布置顺畅、操作运行安全便捷。选址需要注意以下因素：（1）选择在环境清洁地区，布置在有害气体及固体尘埃散发源的全年最小频率风向的下风侧。（2）与周边其它建筑物、道路、装置的安全距离。（3）扩建、改建的需要。

3.2空压机组冷却系统的余热回收方案

在压缩过程消耗的所有电能，都转化为热能；即压缩空气的焓增和压缩过程向外界的散热，其中压缩空气自身焓增约占总热能的3%，其余97%的热能都需要通过冷却水或通风气流带入大气中成为废热。空气压缩机提供的散热方式主要采用两级换热冷却，首先冷却油将螺杆及压缩空气的热能换出，然后采用风冷或水冷的方式再将冷却油的热量换出。换出的热能排入大气中，成为大气环境中的一种热污染。在国家节能减排的政策形势下，这种粗放的空气压缩系统已无法满足新形势的要求。在压缩空气站房设计中，对空压机的冷却系统进行适当的改造，增加空压机余热回收系统，对压缩过程中产生的废热进行回收，可作为工厂浴室及生活用热。余热回收系统回收部分约为压缩机产生总热量的80%;折合成空压机输入电功率约占总功率的68%（电动机的效率按85%计算）。

3.3合理配置空压机的相关要求

通常在空压站内部配置空压机的时候一定要充分考虑厂区所需的最低负荷、最高负荷以及平均负荷要求,以及可以使用的余热回收方案的可行性和合理性。一般空压站所能承受的平均负荷和最高负荷之间存在较大差距,如果对空压站内部的各个空压机都安装余热回收设备,将会大大增加前期的资本投入,所以,要确保安装了余热回收设备的空压机的整体排气量略大于厂区内部的空气压缩的平均消耗量,并确保回收的余热的利用率超过70%。

4

空压站节能具体措施

4.1规范设备选型

针对多数企业存在的空压机设备选型不当的问题，提出规范设备选型的新思路，企业在选购空压机设备时要重点考虑设备的耗能指标，然后综合考虑设备的耗能指标、性能指标以及一次投资，再做出合理的选择。企业在选购空压机的时候要综合考虑以下因素:(1)准确了解所选购空压机的容量、额定功率、排气压力、排气量以及耗气量等参数，将其作为选购空压机的参数依据。(2)从企业整体规划出发，结合企业自身实际情况，充分考虑空压机的耗气量随季节以及企业自身生产规律的变化情况，对其进行尽可能详细准确的评估，以制订企业的中长期供气量计划。(3)在耗气量变化不大的情况下，不必为了方便备用零件选型以及设备维修而选择相同容量、型号的空压机，根据生产需求选择不同容量的空压机合理配合使用，不仅可以满足企业的供气需求还可以减少设备的空载率，大大降低设备闲置或空载运行带来的能耗。

4.2根据空压站规模选型

进行吸附式干燥器的选型时，空压站的处理规模也是重要的参考指标。无热再生式干燥器的处理能力较低，处理气量在（0.3～20）m3/min，当空压站处理量在这个范围内时，经济效益比较明显。微热或余热再生式干燥器的处理气量则达到（10～200）m3/min，当处理量较大时，如果采用无热式干燥器则需加大设备投资，使得整体经济效益下降，此时适合选用微热或余热式。而当空压站的规模较大，处理量>200m3/min时，建议选择余热再生式干燥器。

4.3是否选用余热利用系统的判定

要想判定在某一个空压站是否使用空压机余热回收利用方案的标准为:如果空压站一天内在运行过程中所提供的稳定的供热量超过洗澡用热的最低需求量,那么就可以利用相关的管理办法来实现和控制员工的洗澡用热水消耗量,即在空压站内部可以使用空压机回收的余热作为洗澡用热水的热源。

结语

总之，空压机组的废热回收技术的应用，既可节约企业用能，又改善了环境，还提高了空压机组的使用年限，是一举多得的节能技术，值得大力推广。

参考文献

[1]周诚,吴秋敏.电力变压器余热回收可行性研究[J].现代制造技术与装备,2019(3):22-22.

[2]曲友立,强芸.电力变压器余热回收可行性研究[J].电气应用,2018(005):82-85.

[3]张培友．空压机智能监控节能改造研究［D］．青岛:山东科技大学，2018．

[4]廖日忠．空压站节能改造技术应用与研究［J］．科技传播，2019，5(20):164－165．

[5]廖日忠.空压站节能改造技术应用与研究［J］.科技传播，2018，5（20）：164-165.