【壓縮機網(wǎng)】一、離心式空壓機余熱回收利用技術(shù)背景
在全球能源需求持續(xù)增長而實際供應(yīng)相對不斷下降的嚴峻形勢下，節(jié)能減排已勢在必行。眾多工廠也已在不斷尋求潛在的節(jié)能空間，而壓縮空氣系統(tǒng)正是蘊藏了巨大的能源節(jié)省的空間。
壓縮空氣是工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)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(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，排氣量范圍大；而且易損件少，運轉(zhuǎn)可靠、壽命長；排氣也不受潤滑油污染，供氣品質(zhì)高，工作穩(wěn)定、可靠；適合用氣量大，用氣品質(zhì)較高的企業(yè)，比如制藥、電子、鋼鐵等大型企業(yè)，一般選用離心式空壓機的比較多，在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛。
但要得到品質(zhì)優(yōu)良的壓縮空氣需要消耗大量能源。在大多數(shù)生產(chǎn)型企業(yè)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(tǒng)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(zhuǎn)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(huán)境，制造了“熱”污染。對企業(yè)來講，如果要解決生活熱水比如員工洗澡、采暖，或者工業(yè)熱水比如生產(chǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化成熱能存在于潤滑油里，通過冷卻水冷卻帶走。
根據(jù)以上可以看出，對于離心式壓縮機，轉(zhuǎn)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(chǎn)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(yè)節(jié)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(wěn)定性；
2.保證供水的安全性和穩(wěn)定性；
3.能量回收過程中實現(xiàn)降低總系統(tǒng)運行能耗，這樣還可以提升設(shè)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(zhì)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(yè)生產(chǎn)工藝中污水加熱需求，而企業(yè)中有大型離心式壓縮機數(shù)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(xiàn)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(shè)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(huán)水進水口加裝自動調(diào)節(jié)比例積分閥調(diào)節(jié)循環(huán)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(yǎng)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(tǒng)穩(wěn)定運行。
余熱回收系統(tǒng)進水從現(xiàn)場冷卻塔取水，30～45℃水為換熱介質(zhì)，需對水源進行雜質(zhì)過濾，水質(zhì)進行軟化處理，防止因水質(zhì)過硬、雜質(zhì)過多而導致熱回收機組腐蝕、結(jié)垢、堵塞等現(xiàn)象，增加企業(yè)維護成本。
余熱回收機組水路系統(tǒng)須通過增加管道循環(huán)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(shè)定溫度后進入污水加熱水池。
方案設(shè)計參考當?shù)叵募具M氣含濕量最熱月氣象參數(shù)約20g/kg；冬季工況滿載運行時，依據(jù)客戶提供的溫度區(qū)間運行，按最低126度排氣，溫降至50度以內(nèi)，此時熱負荷約479kW，按最低30度進水時，可以產(chǎn)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(jīng)過余熱回收改造后，現(xiàn)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(shè)計80℃時，每小時產(chǎn)熱水量為8.61m3。24小時就可為企業(yè)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(yè)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(yè)節(jié)省能源為：
68310m3*55000kcal=3757050000kcal
本項目每年節(jié)約能耗約3575050000kcal，相當于每年節(jié)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(yè)減少CO2排放約3098噸。每年可為企業(yè)節(jié)省電加熱費約300多萬元。
由此可見，企業(yè)實施節(jié)能改進，不僅可以緩解政府能源供應(yīng)和建設(shè)壓力，減少廢氣污染保護環(huán)境，更重要的是可以讓企業(yè)降低能耗，減少企業(yè)自身運營成本。
來源：本站原創(chuàng)
【壓縮機網(wǎng)】一、離心式空壓機余熱回收利用技術(shù)背景
在全球能源需求持續(xù)增長而實際供應(yīng)相對不斷下降的嚴峻形勢下，節(jié)能減排已勢在必行。眾多工廠也已在不斷尋求潛在的節(jié)能空間，而壓縮空氣系統(tǒng)正是蘊藏了巨大的能源節(jié)省的空間。
壓縮空氣是工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)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(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，排氣量范圍大；而且易損件少，運轉(zhuǎn)可靠、壽命長；排氣也不受潤滑油污染，供氣品質(zhì)高，工作穩(wěn)定、可靠；適合用氣量大，用氣品質(zhì)較高的企業(yè)，比如制藥、電子、鋼鐵等大型企業(yè)，一般選用離心式空壓機的比較多，在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛。
但要得到品質(zhì)優(yōu)良的壓縮空氣需要消耗大量能源。在大多數(shù)生產(chǎn)型企業(yè)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(tǒng)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(zhuǎn)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(huán)境，制造了“熱”污染。對企業(yè)來講，如果要解決生活熱水比如員工洗澡、采暖，或者工業(yè)熱水比如生產(chǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化成熱能存在于潤滑油里，通過冷卻水冷卻帶走。
根據(jù)以上可以看出，對于離心式壓縮機，轉(zhuǎn)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(chǎn)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(yè)節(jié)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(wěn)定性；
2.保證供水的安全性和穩(wěn)定性；
3.能量回收過程中實現(xiàn)降低總系統(tǒng)運行能耗，這樣還可以提升設(shè)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(zhì)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(yè)生產(chǎn)工藝中污水加熱需求，而企業(yè)中有大型離心式壓縮機數(shù)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(xiàn)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(shè)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(huán)水進水口加裝自動調(diào)節(jié)比例積分閥調(diào)節(jié)循環(huán)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(yǎng)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(tǒng)穩(wěn)定運行。
余熱回收系統(tǒng)進水從現(xiàn)場冷卻塔取水，30～45℃水為換熱介質(zhì)，需對水源進行雜質(zhì)過濾，水質(zhì)進行軟化處理，防止因水質(zhì)過硬、雜質(zhì)過多而導致熱回收機組腐蝕、結(jié)垢、堵塞等現(xiàn)象，增加企業(yè)維護成本。
余熱回收機組水路系統(tǒng)須通過增加管道循環(huán)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(shè)定溫度后進入污水加熱水池。
方案設(shè)計參考當?shù)叵募具M氣含濕量最熱月氣象參數(shù)約20g/kg；冬季工況滿載運行時，依據(jù)客戶提供的溫度區(qū)間運行，按最低126度排氣，溫降至50度以內(nèi)，此時熱負荷約479kW，按最低30度進水時，可以產(chǎn)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(jīng)過余熱回收改造后，現(xiàn)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(shè)計80℃時，每小時產(chǎn)熱水量為8.61m3。24小時就可為企業(yè)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(yè)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(yè)節(jié)省能源為：
68310m3*55000kcal=3757050000kcal
本項目每年節(jié)約能耗約3575050000kcal，相當于每年節(jié)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(yè)減少CO2排放約3098噸。每年可為企業(yè)節(jié)省電加熱費約300多萬元。
由此可見，企業(yè)實施節(jié)能改進，不僅可以緩解政府能源供應(yīng)和建設(shè)壓力，減少廢氣污染保護環(huán)境，更重要的是可以讓企業(yè)降低能耗，減少企業(yè)自身運營成本。
來源：本站原創(chuàng)
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