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空壓機常見余熱利用方式設計特點
2019.3.12

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空壓機常見余熱利用方式設計特點2017-02-2109:43:21來源:《壓縮機》雜志瀏覽:評論:0  壓縮空氣在工業領域有著廣泛的應用,主要用于風動設備、風動工具、氣力輸送和吹掃等。壓縮空氣一般由廠區集中設置或各廠房分散設置的空壓站提供。壓縮空氣系統的能耗約占工業生產總能耗的10%~35%,其中壓縮空氣能耗的96%為空壓機的耗電。由于螺桿式空壓機具備供氣范圍跨度大,供氣壓力波動小等優點,一般工廠用空壓機以螺桿式空壓機為主,故本文的分析以螺桿式空壓機為例。  空壓機輸入電能的有用功部分為壓縮空氣勢能的增加,該部分約占輸入功率的15%;無用功部分為機械做功產生的熱能,該部分約占輸入功率的85%。轉換的熱能中少量部分(約占輸入功率的3%~5%)為機殼的散熱,此部分熱量不能回收利用;轉換熱能的大部分(約占輸入功率的80%~82%)通過空壓機的冷卻系統(風冷或水冷)最終散發到周圍的環境中去,從而保證空壓機的正常運行,該部分的熱量稱之為余熱,可以回收利用。根據上述分析,余熱利用可以顯著地提高能源的利用效率,降低能源的消耗和生產成本。  1、熱風直接回收利用    風冷空壓機的冷卻系統由空壓機內置油冷卻器、氣冷卻器、排風扇換熱器等組成。冷卻用空氣通過強制對流的方式對油和氣進行冷卻,從而保證空壓機的正常運行。由于機組的散熱,冷卻排風溫度通常比進風溫度高10℃~15℃。空壓站房設計時,空壓機冷卻熱風通常經風管接至室外,將該熱風經風管直接送至需加熱的場所是常用的余熱直接回收利用方式。  1.1熱風用于車間的冬季輔助加熱。  當空壓站貼臨廠房建設時,空壓機的冷卻熱風可直接排放到車間內,用于車間的冬季輔助加熱。空壓機排熱風管連接示意圖見圖1。  空壓機常見余熱利用方式設計特點夏季,車間不需加熱時,開啟進風百葉A、排風百葉A,關閉進風百葉B、排風百葉B,空壓站冷卻進風引自室外,冷卻熱排風排至室外,保證空壓機組正常運行,此時無余熱利用。冬季,開啟進風百葉B、排風百葉B,關閉進風百葉A、排風百葉A,空壓站冷卻進風引自廠房內,冷卻熱排風排至車間內,對車間進行補充加熱。  該余熱利用方式存在如下特點:建設或改造簡單,投資很小;余熱的利用存在季節性。該種余熱利用方式特別適用于中部地區,如江浙一帶,冬季車間不采暖,但氣溫又比較低。如浙江海寧愛家家具廠,經過對空壓站排熱風系統改造后,車間內溫度有著明顯提升。這種余熱利用方式在使用過程中應該注意噪聲對車間的影響。  1.2熱風用于特殊房間的工藝加熱    在工業領域存在著需常年加熱的場所,如后處理車間的油漆房、烘干房等,且其使用時間和空壓站的啟停同步,此時可將冷卻熱風引至需加熱房間。此時余熱利用效率較高,不存在季節性。需注意的是,此時排熱風管一般較長,需另設引風機進行引風,且應在廠房建設時同步實施。  2、熱量間接回收利用    熱量的間接回收是指對空壓機內部的冷卻系統進行改造,并通過換熱的方式將余熱進行回收。與熱風直接回收相比,間接回收應用范圍更廣,利用效果更好,不僅可以用于風冷型空壓機,也可以用于水冷式空壓機。  噴油式螺桿空壓機的工作流程簡述如下:經過濾除塵和除雜質后的空氣進入壓縮機,在壓縮過程中與噴入的冷卻潤滑油混合,壓縮后的混合氣體從壓縮腔排出,經油氣分離器分離為高溫高壓的油和氣。為保證機器正常工作,高溫高壓的油和氣必須分別進入各自的冷卻系統進行冷卻,其中壓縮空氣經冷卻器、過濾器后進入使用系統;高溫高壓的潤滑油經冷卻器冷卻后返回油路重新使用。高溫高壓的潤滑油溫度在80℃~100℃之間,承載了余熱的大部分熱量,將油路系統進行改造,并通過換熱設備將熱量加以回收利用即為空壓機余熱的間接回收利用。根據工程經驗,潤滑油路系統可回收的熱量約占余熱的60%左右。新增的化熱設備及其附屬設施在工程被稱為熱能回收機組,現在各空壓機廠家基本都能提供該產品。  在工程中,通常將該余熱作為廠區淋浴用熱系統的熱源,其流程示意圖見圖2。  空壓機常見余熱利用方式設計特點該余熱利用系統在工廠中有著廣泛的應用,尤其是在耗氣量較大的紡織、化纖等行業,空壓機的余熱可完全滿足整個廠區的工人淋浴用熱。如杭州華欣紡織廠,空壓站內設有5臺額定功率為250kW的螺桿式壓縮機,經節能改造后,可滿足廠區約2000名工人的淋浴用熱問題。  工程應用中,應用該系統需增加熱能回水機組,并對原有的淋浴用熱系統進行適當改造。因此,熱量間接回收利用系統有著如下特點:增加設備投資及改造費用;對設備占用場地有所要求;余熱利用可常年使用;余熱回收利用效率高,經濟效益顯著。需注意的是,余熱系統的配置需對空壓機內部管道進行改造,因此余熱回收機組一般應由空壓機的供應商進行成套配置,或由其對既有機組進行改造,否則容易造成空壓機保修方面的糾紛。  3、結語    空壓機的余熱利用有著顯著的節能效果;對生產企業來講,有著顯著的經濟效益;在工程設計和應用中必須給予足夠的重視。在實際工程中應根據具體的情況選用不同的余熱回收利用系統。

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