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螺杆空压机余热回收及节能分析

摘要:螺杆式空气压缩机是矿山常用的送风备，性能好、效率高、维护成本低。但是它的缺点之一是，很大一部分能量不可避免地变成了损耗和浪费的热量，而余热回收可以弥补这一不足，是一个市场前景广阔的项目。对于企业使用空气压缩机产生的直接热量排放现状，采用热交换原理将热量应用于生产和生活，阐述了螺杆式空压机的工作原理，介绍了余热回收系统及其工作方法，效益分析表明，该系统的能效显着，可以促进实现节能目标。

由于螺杆式空压机在运行过程中产生大量热量，因此这种热量可能影响空压机的正常运行，大量热量可能分散在空气中，造成空气污染。因此，利用螺杆式空压机的热量利用技术，合理利用空压机的热量可以实现节能减排、提高工作效率、实现效益的目标。根据空压机运行状况，计算分析分析了空压机余热回收量和空压机全年生产的热水量，根据这些计算提出了合理的修复方案，并对回收和用的效益进行了分析。

一、空压机工作原理及热量分析

螺杆式空气压缩机运行时，一对平行转动的螺丝钉在缸内连续高速转动，使螺丝钉齿槽之间的空气量定期变化，空气从吸收率进入出口端，实现进气、压缩和排气的全过程将电能转化为机械能和风能时，空气高压压缩，温度迅速上升。同时，螺钉的高速旋转还产生摩擦热，与注入的润滑油混合，形成高温高压油气的混合物。油气混合物输送大量热量，排出体外。此时，油气温度通常介于80℃和100℃之间，为满足空气库缩机正常工作温度要求，油气混合物经过油气分离器后，压缩空气必须通过冷却系统才能进入进料系统:并且高温润滑油必须经过冷却器冷却过滤后才能返回压缩机油道进行下一次循环。通常，这部分热量通过冷却系统分散到环境中。

对螺杆式空压机运行期间能量损失的分析表明，空压机消耗的能量只有15%转化为潜在的空气能量，85%转化为热能。2%的热量在环境中受到辐射，4%在压缩空气中损失，9%在电机中损失，13%在后冷却系统中损失，72%在油冷却系统中损失，大部分可回收的热量位十最后两个部分，这表明大约 70%的发动机输入功率可以回收。可以看出大部分能源都是流失和浪费的。如果充分利用这部分谷硫磷，就可以尽可能回收利用，用于生产过程中的加热、制冷、发电等。这有助于降低制造这部分能源的成本，并为企业节省能源。

二、空压机余热工程系统规划前后的对比

1.在规划节能之前，空压机产生的高能热能被浪费，不能合理利用。一系列空压机缺陷，如油碳化、橡胶管老化、轴封油泄漏等。高温导致维护成本高，也影响生产。

2.节能规划有助于在以下方面节省能源:(1)无而运营成本:优化使用螺杆式空气压缩机的热量:不消耗能源:冷却风扇运行受限;空气压缩机本身节省能源。

投资成本低:立即安装余热回收设备，无需投资其他热水设备。投资恢复期约为一年。

3.不管天气如何，只要压缩机运转，就能免费提供热水。

4.改善空压机运行状态。安装余热回收设备后，可以显着降低空压机的油温，提高空压机的生产速度，延长空压机寿命，降低运行成本。(空压机制造商生产的空气量为每分钟 m3/min，测量为80℃，通过增加1℃，产生的空气量减少0.5%。温度越高，空气压缩机效率越低)。

5.满足环境要求。零热量排放、设备稳定、自动运行、节能和环保。

6.余热回收的范围。余热回收最常见的功能是制造热水，可以用压缩机的热量将热水加热 55-75度，以便向居民供水。当我们的锅炉进水时，它们会抽取再生热水，从而节省大量煤炭。

三、空压机余热回收系统设计与效益分析

1.余热回收系统设计

利用余热回收系统主要采用高效替代技术，主要由利用余热回收器、保温水箱、保温管道和控制系统组成。为了最大限度地利用热量，回收器被设计为石油和天然气的两种替代热量系统。通过油气分离器的润滑油通过温度控制阀的情况。有三种:(1)空气压缩机启动初期，机油温度不高，余热回收装置和机油冷却器阀

门不打开，润滑油回流。(2)温度达到余热回收装置阀门开启设定值时，润滑油进入余热回收装置，与冷水进行热交换。如果热交换后流出的润滑油温度仍然很高，则机油冷却器的阀门开启值为 65℃，必须先通过原油冷却器冷却热油，然后再返回原系统的油道。为了避免模拟润滑油，润滑油的出口温度不应过低，因此应控制进入机油冷却器的油量，然后通过过滤器将润滑油返回空气压缩机的机油系统。(3)当热交换后冷水温度加热至设定值或客户不需要热时，停止热交换，关闭余热回收装冒阀门，热油根据温度通过机油冷却器或直接返回油道另一方面，将新管道添加到原空气压缩机后冷却系统的管道中，以出口高温气体并与余热回收器热交换。当气体温度达到余热回收装置阀门开启设定值时，进行水和空气的热交换。不需要热水或余热回收设备时，高温气体仍可通过原空压机的后冷却系统冷却，后散热器的停止温度定为 55℃。当余热回收装置发生故障时，仍可根据空气压缩机的原始冷却系统工作，保证空气压缩机正常工作。

2、经济效益分析与效果评价

(1)改造后效果评价

通过改善空压机的工作状态，空压机温度基本上可以控制在 80℃~86 ℃之间，空压机工作温度可以从 6℃降低到 12℃，产生的气体量可以从3%增加到6 %， 并且可以提高空压机的工作效率。空压机的额定气体输出通常测量为80 ℃。空压机产生的空气量随着机组工作温度的升高而减少，每次提高空压机。温度都会使空气量减少，中达大连电机循环有限公司螺杆式空气压缩机屈于风冷型。根据对其工作状态的监测和记录，确定工作温度在 86 ℃至98 ℃之间，特别是在夏季，甚至有必要将风扇吹至空压机出口，以加快空气流通并降低排气温度空气压缩机组温度降低，润滑油粘度增加，不易变质，延长了润滑油寿命。良好的润滑，同时减少部件磨损，延长其使用寿命并降低设备维护成本。

(2)经济效益分析

改造后，洗浴费用和空压机运行费用降低了该系统设计使用后，不会影响空压机的正常运行。运行空气压缩机时，尽量使用空气压缩机的热量，当空气压缩

机停止或使用大量水时，启动天然气辅助加热，以确保热水的持续供应，同时节约空气。降低空气压缩机原始空气冷却系统冷却风扇的能耗。空气压缩机类型为sa-120avis，额定功率为120kW，负荷率为90%，排气量为21m3/min，排气压力为 0.85MPa，冷却模式为空气冷，冷却引擎额定功率为 3.7kw，热转换率为85%，热交换效率为燃气炉热效率 80%，天然气热信 38931k7/m3，天然气单价4.5元/m3，水4.187 ki/(kg)与热。改造前主要使用太阳能加热，煤气炉加热辅之以加热。每年至少三分之一的洗澡水必须用天然气加热。车间的实际年用水量约 6600吨，同样热的 11.热水需要6立方米的天然气。用空气压缩机供水热水后，油耗成本为零，天然气每年节约 13200 立方米，节约 59 400元。冷却风扇每年节约32，000 度电和 23，000元电。同时空压机的维护费用和润滑油的更换费用减少了约1万元。

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