摘要：本文以某制造企业空压机余热利用为主，探讨了空压机余热回收等节能技术的研究与应用。虽然多数空压机标定的效率较高，但研究表明一般空压机的能源效率低于50%，很显然空压机余热回收利用是能源节约的重要措施。
关键词：空压机；余热回收；节能技术；研究与应用
一、某企业空压机等耗能设备概况
某企业有六台螺杆式20m3/min空压机，为工厂的各增压泵、气动设备、气动工具、工件清洁提供气源。一台1400m3/h液氮气化器（6000psi），其作用是将6000psi液氮气化，为工厂提供超高压氮气，液氮的压力是通过两台75gpm液氮泵实现的。两台500m3/h液氮气化器（100psi）给气体增压泵提供气源，为生产线提供高压氮气。两套10m3/h 的去离子水（纯水）制备系统，为生产线上的工件清洗提供洁净用水。那么，我作为此案例节能措施的主导和实施者，首先介绍对空压机余热回收的研究与应用。
二、空压机的应用及耗能原因
空压机已广泛的应用于工业生产和工程建设在中，其作用主要是将空气进行压缩，产生压缩的空气。空压机的耗电量占我国总发电量的8%左右，在工业企业中空压机的耗电量占总耗电量的20%左右。空压机的种类繁多，其中螺杆式空压使用最广泛。这种空压机的工作流程主要分为四步，分别是吸气、密封和输送、压缩、排气。螺杆式空压气的第一步是吸气，空压机开始运行时，螺杆和机体上的齿沟紧密结合在一起，这时将空气通过进气口通入，机油也会伴随着空气一起进入，然后空压机开始运转并且将吸入的空气和机油进行密封和输送。第二步是密封和输送，此时空压机内部的间隙会变小，齿轮和机体之间密切结合，空压机内的机油和空气会被压缩。最后一步就是将压缩过的空气和机油排出。
螺杆式空压机中的机油能够起到润滑、防锈、清洁等作用，同时还能对空压机起到冷却的作用。如果空压机内部机油的温度到达八十度时，空压机的风扇开始运转，用来降低空压机发动机的温度，风扇会一直处于运转的状态下，直到空压机内部机油的温度降到七十五度以下。通过空压机的运行情况可以看出来，空压机运转过程中需要大量的电能，这些电能将空气进行压缩并且转化为压力能。空压机将空气进行压缩过程中还会产生大量的热量，这部分热量会伴随着压缩空气和机油排到环境中。有关人员统计过，压缩机油会将百分之七十五的热量带走，压缩空气会将百分之十的热量带走，空压机的机体会将百分之十的热量带走。所有这些热量消耗了空压机用电总量的50%以上（另有一种研究显示：空压机大约85%耗电量转化为了热能，用于增加空气势能的耗电量仅占15%），很显然空压机余热回收利用是能源节约的重要措施。
本案例中6台空压机，按每天工作12小时计算，每天所产生的热能为110KW每台*6台*12小时*50%=3960 千瓦小时每天，即约等于每天产生3.41百万大卡的热量（3168*861=3.41百万大卡）。
三、空压机余热回收利用的方法及应用
1、热风回收方法
热风回收是风冷空压机余热回收方法之一。在冬季，将空压机排出的热量引入室内，进入室内的热风由一个温控阀通过控制阀门开度调节风量，此方法多适用于冬季，可以辅助供暖，节省供暖成本。此系统主要由温度控制单元、风管开关、风管等组成。由空压机散热排风需求来确定风管的横截面积及形状，来自空压机的热风通过风管、风管开关进入车间，可通过伺服电机实现风管开关的开度调节。该开关通电情况下可自动调节，断电时关闭进入车间的阀门。车间内的温度，控制开关的开度可由温度控制单元依据温度传感器检测的数据，调控和显示。
不经过后冷的高温压缩空气来自空压机的最后一级压缩，干燥剂再生过程可以利用此高温压缩空气来再生干燥机内的干燥剂。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此方法可以用于风冷无油螺杆空压机系统的压缩热再生吸附式干燥机，以替代传统电加热器产生的热量。在满足相同空气品质要求下，比普通有热再生式吸干机大大地节省工厂电能消耗。
2、热水回收方法
热水回收方法是利用空压机压缩过程中产生的高温油气热能，通过交换器将热能量交换并被输送传递给常温水源，实现空压机的余热利用。电动机带动螺杆机旋转，空气经过滤器，被吸入螺杆压缩机中压缩成高压空气，并与循环油混合形成高压高温油气混合气体，进入油气分离器。油气分离器将混合气体分离成油气和空气后，后冷却器将其中的压缩空气散热冷却后供给用户；前冷却器及过滤器将循环油气散热冷却、过滤后，凝结成液态后，回到压缩机，进行了一个循环过程。
热水回收方法保留了空压机原有的冷却系统，对空压机中机油和空气离开后的机油路线和空气路线进行改造，然后再将其连接到“余热回收利用设备”上，这时“余热回收利用设备”可以将空压机组的余热吸收，并且将余热输送到具有保温作用的储水罐中，储水罐中的水将会被空压机的余热进行加热，如果水温到达提前设置好的温度，这时供水泵就会开始工作，将热水输送到需要的地方。这种回收利用的方法不仅能够降低系统的成本，同时还能方便工作人员对设备进行控制，而且空压机余热的利用效率也非常高。
四、空压机余热回收利用优点和缺点的分析
1、空压机余热回收利用的优点分析
空压机余热回收和利用，是通过换热的方式将冷水进行加热，或者是直接利其热风。将空压机的余热通过处理再投入生产或使用过程中，大大降低了能源的浪费，降低了生产成本，而且还避免了空压机因机油温度过高而报警或停止工作，提高了空压机正常工作的效率，空压机余热回收和利用是一种新能源使用的方法。
2、空压机余热回收利用的缺点分析
空压机余热回收和利用并不是完美的，其中还存在一些问题。热风回收方法多适用于冬季辅助供暖。对于热水回收的方法，由于技术不够成熟，厂家前期投入比较大，余热回收比较困难，利用余热进行加热等生产活动效果不够明显，特别是加热水时水温比较低。还有就是空压机负载情况下预测工作比较困难，这时就需要工厂回收和利用余热时要使用质量符合标准的设备，如果余热回收和利用设备不符合要求就会对空压机造成损伤，并且还会造成能源的浪费。
五、某企业空压机等耗能设备节能的应用
本案例所述的6台压缩机是分别安装在工厂的两个空压机房内，其余热回收的方法也更简单和实用。通过在空压机房外安装轴流排风机和风管道，直接将机房内的热空气送到工厂相关区域。一个采暖季节按130天计算，共可以利用3.41百万大卡*130天=443百万大卡的热量，相当于节约电能3960千瓦小时每天*130天=514,800千瓦小时,折合人民币61.77万元。
在夏季，该企业利用一台1400m3/h和两台500m3/h液氮气化器向车间供冷，这样也会提高汽化器效率、避免了汽化器的结冰现象。
该企业将两套10m3/h 的去离子水（纯水）制备系统，产生的废水输送存储到消防水池中，并作为绿化、喷泉等景观用水，即保证了消防水池水量和水质，又提供了草坪、树木的浇灌等用水。
六、结束语
综上所述，空压机余热回收等节能技术的研究虽然广泛，节约能源的方法很多，但在实际应用中又存在一些难点。只要向本文所述案例一样，把节能技术的研究和企业自身的实际情况相结合，就能使企业即节约了大量能源，又提高了设备的效率和企业的效益。
参考文献
[1]闫利拉.空压机余热利用技术在庞庞塔矿的应用[J].江西煤炭科技.2014(6):101-102.
论文作者:李洪雷
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/7/27
标签：空压机论文; 余热论文; 机油论文; 风管论文; 空气论文; 方法论文; 热量论文; 《基层建设》2017年第10期论文;