空压机热能回收与应用的探讨

摘 要：针对本企业空气压缩机大量余热散失浪费的现状，提出了一种余热利用方案。压缩机压缩空气产生大量的热能，通过冷却系统散发到大气中。如果回收利用，可帮助企业节约能源消耗，又能够间接减少CO2的排放，有着良好的经济、环境和社会效益。针对本企业4台Atlas copco无油螺杆空压机及现场利用能源情况进行分析，提出热能回收的改造方案。通过回收空压机热能，用于工厂采暖、生活热水和软化水加热等使用，达到节省能源和节约成本费用。空压机热能回收（按2台空压机功率400KW），每年可以节省107万元，项目改造的回收期为13个月。

关键词：空压机；余热回收利用；节能减排；改造

引言

空气压缩机（简称空压机）是工业领域应用最广泛的动力源之一，被广泛应用于机械制造及其他需要压缩气体的场所。实际检测发现，空压机排出机体的油气混合物温度较高，如果热量不及时排出，会对设备造成严重的损坏，并影响产气效率。因此，将空压机产生的余热回收利用，既可以最大限度地回收能量，减少能耗，又能提高空压机的产气效率，延长设备寿命。

本企业是卷烟生产制造工厂，制丝和卷包设备生产需要大量高压空气，标准气压是0.7MPa。工厂能动车间配备了4台Atlas copco无油螺杆空压机，其中ZR200（功率200KW）2台，ZR160VSD（功率160KW）1台，ZR250VSD（功率250KW）1台。生产期间需要2台ZR200机组或1台ZR200和1台ZR250VSD运行保证生产供给（以下计算按2台空压机每小时可回收功率318KW计算）。为了保证空压机正常运行，空压机组采用水冷方式将压缩机热量排出室外环境，造成了能量的极大浪费。

2.2 冬季应用

2.2.2 员工洗浴热水加热应用

平均每小时消耗空压机回收能量38Kw，即利用空压机热能回收用于冬季洗浴用热水可节约的能量总数为91200Kw·h，相当于328320兆焦。

冬季洗浴利用热能回收折合节省蒸汽为：162吨。

2.3.2 软化水加热应用

按实际开机功率每小时可回收能量：318Kw·h，洗浴用热水每小时用31Kw.h。剩余的空压机热回收能量为每小时287Kw用于软水加热加热应用。

因受限于空压机进出冷却系统效率要求，温升要求最佳状态为10℃，所以其余热量由辅助冷却系统排放到室外，不能完全应用按我厂软化水平均每小时使用20吨，则每小时可利用空压机热能为200Mcal，折合能量为233Kw.h，相当于838.8兆焦。则其他季节（按120天生产期）利用空压机热能回收加热软化水可节能能量总数为：2013120兆焦，即其他季节将回收热能用于加热软化水折合节省蒸汽为：998吨。

3.1 改造冷却水循环系统

选用配件包括内部管路、温控阀、连接件、阀门等，使用温控阀调节出口温度和水流量，保证出口水温度在85℃～90℃之间。

3.2 循环泵系统

3.3 热交换系统

热水输送系统并连连接，用总管连接到热交换系统之中，在进换热器之前安装温控三通调节阀。

3.3.1 使没有达到回收价值的热水通过温控调节阀流回空压机产生一路循环。

3.3.2 当产生有回收价值的热水时，打开温控调节阀进入第一台换热器，工厂用水产生热交换，使工厂用水温度提高。

3.3.3 当工厂用水在热量无法消耗时或第一台换热器产生故障时，打开温控二通调节阀，使循环热水进入第二台换热器进行交换，保证空压机正常；热交换系统中安装一台200升的膨胀水箱用于补水。

3.4 附加的空气冷却器系统

在空压机内部改造时，要求空压机的压缩空气出口温度超过干燥机的进口温度，需要在空压机和干燥机之间加装压缩空气冷却器。

3.5 热能回收装置

设计原理采用了双回路温控回路，在保证热回收效率最大化的同时，也保障了设备的正常运行。在热水管道上加装能量表以便显示回收功率。

4 节能效益分析

项目改造完成后，经2个月（2012年12月～2013年1月）的观察发现，余热回收系统运行良好，不影响压缩机正常工作，具有很好的经济社会效益。经统计2012年12月-2013年1月锅炉蒸汽消耗量与上一年同期比较，每天平均节省蒸汽约6吨，基本达到空压机热能回收设计能力。按项目投资108万元计算，整个项目改造的回收期约13个月。又由《2006年IPCC国家温室气体清单指南》可知，燃料油的碳排放系数为0.6185吨/吨，按工厂全年节约柴油120吨，可得碳减排约74吨/年，CO2减排约267吨/年。

空压机系统存在的大量电能转化为热量，造成能源浪费的现象，是可以通过全面的系统解决方案来消除和弥补的。结合余热回收系统对原有的空气压缩系统进行改造，既解决了空压机冷却散热的难题，又可以充分利用废热，减少燃料的消耗量，具有良好的经济和社会效益。

作者简介：张玮，男，49岁，现任红塔辽宁烟草有限责任公司营口卷烟厂副厂长，负责工厂卷烟生产过程中各项管理工作。

李广华，男，43岁，现任红塔辽宁烟草有限责任公司营口卷烟厂卷包车间主任，负责工厂卷接包车间各项日常管理工作。

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