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空压机余热回收必要性浅析

  【压缩机网】在当今节能减排成为全球共识的大背景下,压缩机行业积极响应,产品不断推陈出新。如今,各家压缩机企业竞相发力,推出的空压机新品大多已达到一级能效标准,更有不少企业实现了全系列产品一级能效的跨越。这无疑是行业在节能道路上迈出的坚实一步,标志着空压机产品在能源利用效率方面取得了显著提升。

  然而,节能减排的征程远未结束。产品一级能效仅仅是起点,而非终点。从更宏观、更系统的角度来看,整站节能才是我们追求的目标,即空压站是否达到一级能效站水平。要实现这一目标,需要从空压机整机性能优化、后处理设备的高效运行,到管网布置的合理规划等各个环节入手,全方位减少能耗。

  其中,空压机的余热回收堪称关键一环。空压机在运行过程中会产生大量余热,若不加以利用,这些热量便会白白浪费。而通过余热回收技术,我们能够将这部分原本被忽视的能量转化为可利用的热能,用于加热、供暖等,实现能源的二次利用,进一步提高整个空压站的能源利用效率。因此,空压机余热回收不仅是节能减排的必然要求,更是推动行业向更高水平节能目标迈进的重要举措。

  空压机作为一种动力能源的消耗产品,在工业产品生产中可称之为“生命气源”。其能耗通常占工厂总电力消耗的10%-35%。在压缩空气过程中,高达85%的电能会转化为压缩热,传统上这些热量通过冷却系统直接排入大气,造成巨大能源浪费。

  余热回收系统通过热交换装置(如壳管式、板式换热器)截取这部分热能,转化为60-75℃的热水用于生产工艺或生活需求,实现能源梯级利用。且企业实施节能改进,不仅可以缓解政府能源供应和建设压力,减少废气污染保护环境,更重要的是可以让企业降低能耗,减少企业自身运营成本。

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  说到空压机的余热回收,我们先来了解下空压机的工作原理(以喷油螺杆式空压机为例)。

  螺杆式空气压缩机的工作流程如下:空气通过进气过滤器将大气中的灰尘或杂质滤除后,由进气控制进入压缩机主机。在压缩过程中与喷入的冷却润滑油混合,经压缩后的混合气体从压缩腔排入油气分离罐,从而分别得到高温高压的油、气;由于机器工作温度的要求,这些高温高压的油、气必须送入各自的冷却系统,其中压缩空气经冷却器冷却后,最后送入使用系统;而高温高压的润滑油经冷却器冷却后,返回油路进入下一轮循环。

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  在以上过程中,高温高压的油、气所携带的热量大致相当于空气压缩机功率的3/4,其温度通常在80℃~100℃之间。螺杆式空气压缩机通过其自身的散热系统来给高温高压的油、气降温的过程中,大量的热能就被无端的浪费了。

  下面这张图展示了空压机散热的原理,如果这些余热没有得到有效回收利用,它们将以无用的形式散失在环境中,这意味着工厂每年都在白白浪费大量的能源,产生不必要的成本。

  另外,多数空压机制造厂家出厂机组设定风扇运转温度为85℃启动,风扇运转温度为75℃停止。螺杆空压机的产气量会随着机组运行温度的升高而降低。在实际使用中,空压机的机械效率不会稳定在80℃标定的产气量上工作。温度每上升1℃,产气量就下降0.5%,温度升高10℃,产气量就下降5%。一般风冷散热的空压机都在88~96℃间运行,其降幅都在4~8%,夏天更甚。

  因此,热能利用改造后,若使空压机组排气运行温度和油温均控制在最佳温度范围以内,降低螺杆空压机散热风扇运转时间也能节约电能,同时,更好的保证出气量。这也是节约成本的一种方式。

  除此之外,回收空压机的热量,降低空压机工作温度,将减少机器的故障率,降低散热风扇运转时间,延长设备的使用寿命,降低维修保养成本。

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  所以当工厂有废热,恰好也有用热水的需求时(洗浴、供暖、烘干、高温水的预加热、工艺用热水等等),余热回收就是非常值得做的一项工作。

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  应用场景与典型案例:

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  综合效益分析:投资回报周期普遍为1~3年,如某电子厂通过余热回收实现全年综合能耗下降22%,空调电费节省18万元/年。

  政策支持方面,可申报“绿色制造专项补贴”等政策红利,最高降低50%改造成本。

  环境效益:

  每回收1kWh热量可减少0.42kg标准煤消耗及1.1kg CO2排放。

  山东天工岩土专利技术实现热能循环利用率达80%,减少冷却水消耗30%。

  技术迭代方向:

  高温热耦合:将回收的低温余热(40-60℃)提升至工业级高温(90℃以上)。

  那么,做余热回收有哪些需要注意的事项呢?

  我们从上面的陈述中已经知道,喷油螺杆空压机的余热回收,是将空压机高温的油的热量,以热水的形式置换出来,简单来说,就是通过换热器完成油和水的换热。而水温升高时,水中的钙、镁离子会形成难溶的碳酸钙和碳酸镁沉淀,这些沉淀物会附着在金属受热面上,形成水垢。例如,当水温升高时,碳酸氢钙(Ca(HCO3)2)会分解为碳酸钙(CaCO3)沉淀,反应式为:Ca(HCO3)2→CaCO3↓+CO2↑+H2O。此外,温度升高还会降低水中CO2的溶解度,导致水体碱性增强(pH上升),进一步促进碳酸钙等盐类的析出。

  所以空压机余热回收中的水,通常采用经过处理的水,常见的水处理方法包括沉淀物过滤法、硬水软化法、活性碳吸附法、去离子法、逆渗透法、超过滤法、蒸馏法、紫外线消毒法和生物化学法等。这些方法根据不同的水质问题和处理需求,采用物理、化学或生物技术来净化水质。比如洗浴、供暖等可以采用化学法水处理,而工艺用水可能对水质要求比较高,一般采用一级或二级反渗透或者交变高频强磁水处理器等。

  任何机器都是有寿命的,想要延长它的寿命,使用过程中免不了要进行保养和维护。当我们还纠结于对空压机余热回收项目的初始投资时,更要考虑该项目的综合价值。

  总而言之,不是所有的空压机现场情况都适合做空压机余热回收。但是如果有一定的经济价值适合做,那么请不要犹豫,早做早受益!


来源:本站原创

标签: 余热空压机必要性  

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