压缩空气系统热能回收的环保应用

工作。针对五沟煤矿的空压机系统、锅炉供暖系统及浴池现状，分析了压缩空气系统的运行和耗能情况，如能将该系统投入安装使用，也将产生很大的节能空间。

【关键词】压缩空气系统 环保 应用 回收

1 调研背景

皖北煤电集团五沟煤矿压缩空气系统主要由3台 IR MM300和2台无锡压缩机厂LGFD250/337GT2喷油螺杆式空压机及其后处理组成。为满足全矿生产用风，我矿压风系统需正常使用2—3台压风机进行供风，月度耗电量高达50万kwh，但消耗的电能中约85%的能量转变为压缩热，并被冷却器及排风扇带走并排放到环境中。据英格索兰公司推荐，其提供Solutionizing 实际解决方案，能够实现为客户的压缩空气系统降低10%—50%的电力消耗，并将空压机运行中产生的压缩热转换利用，从而进一步节约能源，为公司带来新的利润空间和节能减排工作。针对五沟煤矿的空压机系统、锅炉供暖系统及浴池现状，分析了压缩空气系统的运行和耗能情况，如能将该系统投入安装使用，也将产生很大的节能空间，为此，该矿技术人员协同机电处、英格索兰厂家技术人员对空压机余热利用回收系统应用进行了调研。经过韩国喜星电子公司及中国南车集团实地考察，该两家企业，通过回收空压机多余热量，用于空调、工人洗澡用水的加热等，从而达到节省能源，节约成本的目的，也基本验证了其提供方案的可运行性。

2五沟矿现状分析

空压机系统现状分析：

编号QS UJIKOL0 gb NMgb N

M

4加载时间加载比率压力品牌型号排量编号

1 4.5-7.0LGFD250/337GT243m³/min无锡

2 5.6-7.1LGFD250/337GT243m³/min无锡

31214871100%6.0-7.2MM300-HV56m³/minIR

477156715100%5.6-6.6MM300-HV56m³/minIR

51735311783100%6.0-6.7MM300-HV56m³/minIR

备注：

（1）每天10：00到13：00为检修时间，只开启一台MM300-HV机组，并有少量卸载，其余时间为正常生产时间，使用3台机组，两台MM300和一台LGFD250/337GT2

（2）空压机月度用电量： 50万kwh

用热系统现状分析：

五沟煤矿员工浴池共有洗浴水池12个，共计容量140立方，淋浴水箱一个180立方。

根据生产及员工工作状况需要，集中洗浴时段大体分为四个时段，早中晚三班交接班时间前后及大班班后时间，据现场使用实际情况统计，洗浴水池及淋浴水箱每24小时进行一个循环全面换水，每天需洗浴热水140+180=320立方.

为保证这些热水的供应，在非供暖期间（4—10月份），锅炉房每天需对浴池进行集中供气3—4次，共计供气时间约为8—9小时，则4—10月份，共计消耗燃煤约1200吨，用电量约为21万kwh，其中4—10月维护及主材费用约为15万元。

3余热应用分析

根据实地调研，空压机余热回收系统HRS高效热能回收设备可以大量回收空压机运行过程中产生的热能，并将回收的热能用于浴池用水加热，达到节约能源，降低成本的目的。

数据分析：

数据分析基本参数：

1吨水每升高1℃，所需要热量为1000kcal；洗澡水蓄热温度60℃；夏季补水温度25℃，冬季5℃，春秋15℃；淋浴水箱容积 180m3；洗浴水池容积 140 m3；更换洗浴用水频率为24小时；锅炉燃煤（灰份27%）发热量：5800cal/kg；标准煤发热量 7000cal/kg。；锅炉燃煤吨煤价格：1000—1100元/吨；压风机月度电耗：50万kwh；压风机集控系统：压风机在线监测系统 空压机综合加载率：95%；锅炉房年用电量60万kwh，其中4—10月份用电量21万kwh。

数据计算：

在正常生产的情况下，空压机投入运行后，综合计算95%加载运行，则我矿空压机房每天可将回收热量；Q1=功率*运行时间*加载率*电热转换率*热回收效率；电热转换率数值 860kcal/kwh HRS系统热回收效率 0.6—0.7；Q1=500000/30*95%*860*0.6=8170000kcal；Q1在夏季可生产洗浴热水233吨；Q1在春秋季可生产洗浴热水181吨；Q1在冬季可生产洗浴热水148吨。

根据上述数据可得，余热回收所生产的热水不能完全满足浴池、淋浴用水在4—10月份必须保持锅炉每天运行1—3小时，既保证了浴池的正常用水量，又保证了锅炉的必要保养。

节能分析：

每年我矿压风机余热回收总能量为Q1*330=2.69*109kcal；锅炉效率为70%计算，每年可节约燃煤质量=节约能量/发热量/效率=2.69*109 /5800/0.7/1000=664吨；燃煤成本节约=664*1000=664000元；锅炉维修成本节约：每年（4—10月份）更换炉排、维修等费用共计约15万元，压风机余热利用投入使用前， 在每年的4—10月份每天平均使用锅炉供气时间为8—9小时，使用压风机余热利用后，每天锅炉投入使用约2—3小时，且完全满足了锅炉的保养需要，在该期间综合节约锅炉使用率约为62%--77%。维修费用可节约成本约为15*62%=9.3万元；节约用电量=21*62%=276324*62%=13万kwh；节约用电费用=13*0.69=9万元；其他可节约成本有锅炉吨水水处理成本、压风机用电消耗等；压风机余热回收系统系统每年可节约成本约为=66.4+9.3+9=85万元；初步理想估计每年可节约成本85万元，投入成本约130万元，投资回报期约为19个月。

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