DQZHAN技術(shù)訊：空壓機(jī)常見余熱利用方式設(shè)計(jì)特點(diǎn)
壓縮空氣在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，主要用于風(fēng)動(dòng)設(shè)備、風(fēng)動(dòng)工具、氣力輸送和吹掃等。壓縮空氣一般由廠區(qū)集中設(shè)置或各廠房分散設(shè)置的空壓站提供。壓縮空氣系統(tǒng)的能耗約占工業(yè)生產(chǎn)總能耗的10%～35%，其中壓縮空氣能耗的96%為空壓機(jī)的耗電。由于螺桿式空壓機(jī)具備供氣范圍跨度大，供氣壓力波動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，一般工廠用空壓機(jī)以螺桿式空壓機(jī)為主，故本文的分析以螺桿式空壓機(jī)為例。
空壓機(jī)輸入電能的有用功部分為壓縮空氣勢(shì)能的增加，該部分約占輸入功率的15%；無用功部分為機(jī)械做功產(chǎn)生的熱能，該部分約占輸入功率的85%。轉(zhuǎn)換的熱能中少量部分(約占輸入功率的3%～5%)為機(jī)殼的散熱，此部分熱量不能回收利用；轉(zhuǎn)換熱能的大部分(約占輸入功率的80%～82%)通過空壓機(jī)的冷卻系統(tǒng)(風(fēng)冷或水冷)*終散發(fā)到周圍的環(huán)境中去，從而保證空壓機(jī)的正常運(yùn)行，該部分的熱量稱之為余熱，可以回收利用。根據(jù)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(chǎn)成本。
1、熱風(fēng)直接回收利用
風(fēng)冷空壓機(jī)的冷卻系統(tǒng)由空壓機(jī)內(nèi)置油冷卻器、氣冷卻器、排風(fēng)扇換熱器等組成。冷卻用空氣通過強(qiáng)制對(duì)流的方式對(duì)油和氣進(jìn)行冷卻，從而保證空壓機(jī)的正常運(yùn)行。由于機(jī)組的散熱，冷卻排風(fēng)溫度通常比進(jìn)風(fēng)溫度高10℃～15℃?？諌赫痉吭O(shè)計(jì)時(shí)，空壓機(jī)冷卻熱風(fēng)通常經(jīng)風(fēng)管接至室外，將該熱風(fēng)經(jīng)風(fēng)管直接送至需加熱的場(chǎng)所是常用的余熱直接回收利用方式。
1.1熱風(fēng)用于車間的冬季輔助加熱。
當(dāng)空壓站貼臨廠房建設(shè)時(shí)，空壓機(jī)的冷卻熱風(fēng)可直接排放到車間內(nèi)，用于車間的冬季輔助加熱?？諌簷C(jī)排熱風(fēng)管連接示意圖見圖1。
夏季，車間不需加熱時(shí)，開啟進(jìn)風(fēng)百葉A、排風(fēng)百葉A，關(guān)閉進(jìn)風(fēng)百葉B、排風(fēng)百葉B，空壓站冷卻進(jìn)風(fēng)引自室外，冷卻熱排風(fēng)排至室外，保證空壓機(jī)組正常運(yùn)行，此時(shí)無余熱利用。冬季，開啟進(jìn)風(fēng)百葉B、排風(fēng)百葉B，關(guān)閉進(jìn)風(fēng)百葉A、排風(fēng)百葉A，空壓站冷卻進(jìn)風(fēng)引自廠房?jī)?nèi)，冷卻熱排風(fēng)排至車間內(nèi)，對(duì)車間進(jìn)行補(bǔ)充加熱。
該余熱利用方式存在如下特點(diǎn)：建設(shè)或改造簡(jiǎn)單，投資很??；余熱的利用存在季節(jié)性。該種余熱利用方式特別適用于中部地區(qū)，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(jīng)過對(duì)空壓站排熱風(fēng)系統(tǒng)改造后，車間內(nèi)溫度有著明顯提升。這種余熱利用方式在使用過程中應(yīng)該注意噪聲對(duì)車間的影響。
1.2熱風(fēng)用于特殊房間的工藝加熱
在工業(yè)領(lǐng)域存在著需常年加熱的場(chǎng)所，如后處理車間的油漆房、烘干房等，且其使用時(shí)間和空壓站的啟停同步，此時(shí)可將冷卻熱風(fēng)引至需加熱房間。此時(shí)余熱利用效率較高，不存在季節(jié)性。需注意的是，此時(shí)排熱風(fēng)管一般較長(zhǎng)，需另設(shè)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行引風(fēng)，且應(yīng)在廠房建設(shè)時(shí)同步實(shí)施。
2、熱量間接回收利用
熱量的間接回收是指對(duì)空壓機(jī)內(nèi)部的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改造，并通過換熱的方式將余熱進(jìn)行回收。與熱風(fēng)直接回收相比，間接回收應(yīng)用范圍更廣，利用效果更好，不僅可以用于風(fēng)冷型空壓機(jī)，也可以用于水冷式空壓機(jī)。
噴油式螺桿空壓機(jī)的工作流程簡(jiǎn)述如下：經(jīng)過濾除塵和除雜質(zhì)后的空氣進(jìn)入壓縮機(jī)，在壓縮過程中與噴入的冷卻潤(rùn)滑油混合，壓縮后的混合氣體從壓縮腔排出，經(jīng)油氣分離器分離為高溫高壓的油和氣。為保證機(jī)器正常工作，高溫高壓的油和氣必須分別進(jìn)入各自的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，其中壓縮空氣經(jīng)冷卻器、過濾器后進(jìn)入使用系統(tǒng)；高溫高壓的潤(rùn)滑油經(jīng)冷卻器冷卻后返回油路重新使用。高溫高壓的潤(rùn)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(tǒng)進(jìn)行改造，并通過換熱設(shè)備將熱量加以回收利用即為空壓機(jī)余熱的間接回收利用。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，潤(rùn)滑油路系統(tǒng)可回收的熱量約占余熱的60%左右。新增的化熱設(shè)備及其附屬設(shè)施在工程被稱為熱能回收機(jī)組，現(xiàn)在各空壓機(jī)廠家基本都能提供該產(chǎn)品。
在工程中，通常將該余熱作為廠區(qū)淋浴用熱系統(tǒng)的熱源，其流程示意圖見圖2。
該余熱利用系統(tǒng)在工廠中有著廣泛的應(yīng)用，尤其是在耗氣量較大的紡織、化纖等行業(yè)，空壓機(jī)的余熱可完全滿足整個(gè)廠區(qū)的工人淋浴用熱。如杭州華欣紡織廠，空壓站內(nèi)設(shè)有5臺(tái)額定功率為250kW的螺桿式壓縮機(jī)，經(jīng)節(jié)能改造后，可滿足廠區(qū)約2000名工人的淋浴用熱問題。
工程應(yīng)用中，應(yīng)用該系統(tǒng)需增加熱能回水機(jī)組，并對(duì)原有的淋浴用熱系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)改造。因此，熱量間接回收利用系統(tǒng)有著如下特點(diǎn)：增加設(shè)備投資及改造費(fèi)用；對(duì)設(shè)備占用場(chǎng)地有所要求；余熱利用可常年使用；余熱回收利用效率高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。需注意的是，余熱系統(tǒng)的配置需對(duì)空壓機(jī)內(nèi)部管道進(jìn)行改造，因此余熱回收機(jī)組一般應(yīng)由空壓機(jī)的供應(yīng)商進(jìn)行成套配置，或由其對(duì)既有機(jī)組進(jìn)行改造，否則容易造成空壓機(jī)保修方面的糾紛。
3、結(jié)語
空壓機(jī)的余熱利用有著顯著的節(jié)能效果；對(duì)生產(chǎn)企業(yè)來講，有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益；在工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用中必須給予足夠的重視。在實(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)具體的情況選用不同的余熱回收利用系統(tǒng)。
