【壓縮機網】一、離心式空壓機余熱回收利用技術背景

　　在全球能源需求持續增長而實際供應相對不斷下降的嚴峻形勢下，節能減排已勢在必行。眾多工廠也已在不斷尋求潛在的節能空間，而壓縮空氣系統正是蘊藏了巨大的能源節省的空間。

　　壓縮空氣是工業領域中應用最廣泛的動力源之一，其中離心空氣壓縮機屬于速度式壓縮機，因其結構緊湊、重量輕，排氣量范圍大；而且易損件少，運轉可靠、壽命長；排氣也不受潤滑油污染，供氣品質高，工作穩定、可靠；適合用氣量大，用氣品質較高的企業，比如制藥、電子、鋼鐵等大型企業，一般選用離心式空壓機的比較多，在現代工業領域中應用越來越廣泛。

　　但要得到品質優良的壓縮空氣需要消耗大量能源。在大多數生產型企業中，壓縮空氣的能源消耗占全部電力消耗的20%—55%。從一套運行5年的壓縮空氣系統的資金投入分析來看，電費占到了總費用的77%，而其中能耗中的85%轉化為熱量（壓縮熱）。放任這些“多余”熱量排放到空氣中，影響了環境，制造了“熱”污染。對企業來講，如果要解決生活熱水比如員工洗澡、采暖，或者工業熱水比如生產線清洗、烘干等工藝用熱，需要去購買能源電、煤、天然氣蒸汽等才可以，這些能源不僅需要大量的財力投入，還會造成二氧化碳的排放，所以降低電耗和回收熱能就意味著運行成本的降低！

　　離心式空壓機大量熱源來源于消耗的電能，主要是以下列幾種形式消耗：

　　1）38%的電能轉化成熱能存在于第一級冷卻器壓縮空氣中，靠冷卻水帶走；

　　2）28%的電能轉化成熱能存在于第二級冷卻器壓縮空氣中，靠冷卻水帶走；

　　3）28%的電能轉化成熱能存在于第三級冷卻器壓縮空氣中，靠冷卻水帶走；

　　4）6%的電能轉化成熱能存在于潤滑油里，通過冷卻水冷卻帶走。

　　根據以上可以看出，對于離心式壓縮機，轉化成熱能的電能，其中大約94%可以被回收。熱能回收裝置正是為了在對壓縮機性能不產生負面影響的前提下，以熱水的形式回收以上絕大部分的熱能。改造第三級回收率可達實際輸入軸功率的28%，改造第一、二級回收率可達實際輸入軸功率的60～70%，三級全部回收回收率可達實際輸入軸功率的80%。通過對壓縮機的改造，可以以熱水的形式回收利用，為企業節省大量能源。目前市場上越來越多用戶開始重視離心機的改造。

　　離心壓縮機熱回收必須遵循的原則：

　　1.保證機器運行的安全性和穩定性；

　　2.保證供水的安全性和穩定性；

　　3.能量回收過程中實現降低總系統運行能耗，這樣還可以提升設備能量的利用率；

　　4.最后，對被回收回來的熱量，盡可能的將介質加熱到最高溫度，以增加適用范圍。

　　二、離心式空壓機余熱回收利用實際案例分析

　　以河北唐山某大型藥企為例，該廠一直使用電加熱來滿足企業生產工藝中污水加熱需求，而企業中有大型離心式壓縮機數臺，大量熱源被浪費。

　　筆者公司為其先改造一臺離心式空壓機，現場運行情況為一臺1250kW、2公斤低壓離心式壓縮機，加載率為100%，運行時間是24小時，本次回收方式為末級高溫壓縮空氣回收。

　　設計思路為將高溫壓縮空氣引至余熱回收機組，換熱完成后回至冷卻器，在冷卻器循環水進水口加裝自動調節比例積分閥調節循環水流量，保證排氣溫度為50℃左右范圍；加裝旁通閥門，余熱回收機組保養維護檢修時高溫壓縮空氣從旁通進入原油冷卻器，保證系統穩定運行。

　　余熱回收系統進水從現場冷卻塔取水，30～45℃水為換熱介質，需對水源進行雜質過濾，水質進行軟化處理，防止因水質過硬、雜質過多而導致熱回收機組腐蝕、結垢、堵塞等現象，增加企業維護成本。

　　余熱回收機組水路系統須通過增加管道循環泵來作為動力裝置，從冷卻塔取水，輸送至余熱回收機組加熱至設定溫度后進入污水加熱水池。

　　方案設計參考當地夏季進氣含濕量最熱月氣象參數約20g/kg；冬季工況滿載運行時，依據客戶提供的溫度區間運行，按最低126度排氣，溫降至50度以內，此時熱負荷約479kW，按最低30度進水時，可以產得80度除鹽水約8460kg/h。相對于夏季運行工況，冬季運行工況所需換熱面積更為苛刻。

　　下圖為經過余熱回收改造后，現場實際運行工況為冬季1月份，進氣溫度為129℃時，出氣溫度為57.1度，進水溫度為25℃時，直熱出水熱水溫度設計80℃時，每小時產熱水量為8.61m3。24小時就可為企業提供熱水量約為207m3。

　　相對于夏季運行工況，冬季運行工況更為苛刻。以冬季運行工況為例，一年330天可為企業提供熱水量68310m3。

　　1m3水從25℃溫升80℃所需要熱量為：

　　Q=CM（T2-T1）

　　=1kcal/kg/℃×1000kg×(80℃-25℃) 

　　=55000kcal

　　每年可為企業節省能源為：

　　68310m3*55000kcal=3757050000kcal

　　本項目每年節約能耗約3575050000kcal，相當于每年節省了7636噸蒸汽；529197立方天然氣；4598592kwh電量；1192噸標準煤；每年可為企業減少CO2排放約3098噸。每年可為企業節省電加熱費約300多萬元。

　　由此可見，企業實施節能改進，不僅可以緩解政府能源供應和建設壓力，減少廢氣污染保護環境，更重要的是可以讓企業降低能耗，減少企業自身運營成本。

來源：本站原創