螺杆式空压机余热回收及节能分析

郭衷中

摘 要：介绍了螺杆式空气压缩机的余热回收，着重分析了余热回收的意义，节能计算、节能空间和市场前景。并以某厂为例，进行了实际的节能计算。

关键词：螺杆式空气压缩机；余热回收；节能分析

Waste Heat Recovery and Energy Efficient Analysis of Screw Air Compressors

Guo Zhongzhong

414509 Hunan HuangJinDong Mining Co.， Ltd Hunan Yueyang

Abstract：waste heat recovery of screw air compressor is Introduced， four aspects of waste heat recovery are emphatically analyzed， including significance， energy-efficient computing energy space and market prospect. Take a factory as an example， energy-efficient is computed.

Keywords：Screw Air Compressors；Waste Heat Recovery； Energy Conservation Analysis

引言

螺杆式空气压缩机在矿山上是一种很普及的供风设备，其特点是高性能、高效率、维护费用低，但是缺点之一就是很大部分能量被无可避免的转化成了废热而被浪费掉，而余热回收却刚好弥补了这一方面的缺陷，可谓变废为宝，成就了一个很有市场前景的新型项目。

1.空气压缩机热回收工作原理

螺杆式空压机在长期、连续的运行过程中，把电能转换为机械能，机械能转换为高压压缩空气。在机械能转换为高压压缩空气过程中，空压机螺杆的高速旋转产生的大量热量，经润滑油带出机体外，最后以风冷或水冷的形式把热量散发出去。空压机的润滑油温度通常在80℃（冬季）-97℃（夏秋季），这些热能都通过空压机的散热系统作为废热白白地排放到环境中。

螺杆式空气压缩机余热回收节能设备，采用冷热交换原理，将高温润滑油热量转换为55℃-75℃热水，从而解除了企业为解决员工生活热水及供暖系统所长期承受的经济负担。

按工程热力学理论分析，气体在等温压缩过程中，外界对气体的功将全部被转化为热量，图1所示的是喷油螺杆压缩机在工作时能量转化的分布比例以下。

压缩机在工作过程中所耗电能转变热量后大部分被压缩后的油气混合物带走，这些混合物经过分离，分别在各自的冷却器（油冷却和气冷却）中被冷却介质（水或空气）带走，白白浪费了，从理论上讲，除了4%损耗外，有93%的热量可以被回收。

2.空压机余热工程系统规划前后之对比

2.1 节能规划前，存以下能量浪费

（1）空压机所产生的高能量的热能白白浪费掉、无法合理利用；

（2）空压机因高温而引起的机油碳化，橡胶油管老化，轴油封漏油等一系列故障，带来的高成本的维修费，并且还影响生产。

2.2 节能规划后，从以下方面实现节能

（1）无运行成本： 不用烧油、不用耗电，完全利用螺杆空压机热能，同时散热风机很少运转，对空压机本身省电。

（2）低成本投入：安装余热回收设备后马上见效，无需再投入其它热水设备，投资回收期约一年。

2.3 无天气影响，只要空压机运行，即可供应免费无成本的热水。

2.4 改善空压机运行状况-安装余热回收设备后，可以大大的降低空压机的油温，提高产气率，延长空压机使用寿命，减少运行费用。（空气动力学家和空压机制造厂家给出厂机组额定的每分钟产气量m3/min是以80℃的温度测量定准的，温度每上升1℃，产气量就下降0.5%，温度越高，空压机效率越低）

2.5 符合环保要求-废热零排放，设备稳定，全自动运行，节能、环保、

3.余热回收的节能分析

以我公司湖南黄金洞矿业有限责任公司为例，我矿区选矿厂有两台SA-220A螺杆式空气压缩机（一备一用），下面我们就对其进行余热回收的所产生的效益来算一笔帐。该压风机额定功率为220KW，根据矿区实际生产情况，单台压缩机一年约有340天处于工作状态，每天工作时间约为20小时，其中包括加载时间约15小时，卸载时间5小时，而加载功率为220KW，卸载功率为加载功率*50%。根据权威测算，空压机压缩空气时可回收废热消耗的能量约占总功率的97%，浪费之巨大甚是让人乍舌，而若为其配置一台配套的单油路热回收机（回收率约为70%），以现今煤价1000元/吨，电费0.65元/Kwh为基准做以下计算。

其一：未配置热回收装置的SA-220A空压机每年因废热浪费的能量为Q1=（220*15+220*0.5*5）340*97%=1269730KWh=4571028MJ，而热能回收机每年能回收的热能Q2=Q1*70%=3197120MJ。而公司生活所用热水一般为燃煤锅炉所获取，一吨标准煤能产生的热量约为Q=29306MJ，而锅炉煤热利用率约为η=40%，热回收机所回收的热能相当于 Q2/（ηQ）=272.96吨，也就是说每年可以节约27.296万元燃煤费用。

其二：若采用了热回收装置，则可以取代压缩机7.5Kw的冷却风扇电机，一年则可以节约的电量为：340*20*7.5=51000KWh，也就是说这里可以节约3.3万元用电费用。

由上可知，单从节能方面余热回收项目每年就可以创造出30.596万元的效益，经济之可观可谓毋庸多言。

4.余热回收的应用范围

余热回收最常用的功能就是制取热水，能够利用压风机余热将普通水加温到55至75度，提供给人们生活用水所需。我司锅炉进水就取用余热回收后的热水，大大节约了煤的使用。

5.余热回收对空气压缩机的影响

5.1 保证机油温度恒定在一定范围，不易变质，润滑良好，设备磨损减小，可以延长寿命；

5.2压风机机温不高，延长空压机零部件的使用寿命；

5.3机房温度低，进气温度也降低，进气量増加，可提高产气率；

5.4机头运行温度低，增加了承载能力，延长了机头的使用寿命。

6.热回收原理图（单油路）

6.结语

结合热回收系统对原有的空气压缩系统进行改造，不但减少燃煤类燃料的消耗，还减少了燃煤等对大气的污染，将余热回收所制热的普通水用于锅炉进水预热、生活热水、生产厂房冬季取暖、生活区供暖等，可以取得很好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]徐树风，螺杆压缩机的能量回收[J]，流体机械，2000.10，35-36

[2]熊伟，冯全科，螺杆压缩机研究现状与热点[J]，流体机械，2005.33（3）：30-33

[3]李统富，刘祥宇，循环水处理在空压机冷却系统中的应用[J]，工业水处理，2008.28，83-85