壓縮空氣是工業(yè)領(lǐng)域中應用最廣泛的動(dòng)力源之一。由于其具有安全、無(wú)公害、調節性能好、輸送方便等諸多優(yōu)點(diǎn),使其在現代工業(yè)領(lǐng)域中應用越來(lái)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10%～35%。在不斷提高壓縮空氣系統效率的同時(shí),空壓機運行時(shí)會(huì )產(chǎn)生大量的壓縮熱,壓縮熱消耗的能量占機組運行功率的85%以上,通常這部分能量通過(guò)機組的風(fēng)冷或水冷系統釋放到大氣當中。

所以，壓縮機的熱回收是持續降低空氣系統損耗,提高客戶(hù)生產(chǎn)力的必要手段。余熱回收的節能技術(shù)目前研究很多,但大多只針對噴油螺桿式空壓機的油路改造而言。本文通過(guò)對幾種典型空壓機的工作原理和余熱回收系統特點(diǎn)進(jìn)行詳細介紹,更加豐富地了解空壓機余熱回收的途徑和形式,可以更好地進(jìn)行余熱回收,降低企業(yè)的能源費用,達到節能環(huán)保的目的。

現將幾種典型的空壓機余熱回收途徑和形式作一介紹。
                                                                                                                  1 噴油螺桿空壓機余熱回收分析

1)噴油螺桿空壓機工作原理分析
噴油螺桿空壓機是目前市場(chǎng)上占有率較高的一種空壓機類(lèi)型,其工作原理見(jiàn)圖1。

噴油螺桿空壓機的油有三個(gè)作用:冷卻吸收壓縮熱、密封和潤滑。

氣路:外部空氣通過(guò)空氣過(guò)濾器進(jìn)入機頭經(jīng)過(guò)螺桿壓縮后,油氣混合物由排氣口排出,經(jīng)過(guò)管路系統和油氣分離系統,進(jìn)入空氣冷卻器,將高溫的壓縮空氣降低到可接受的程度。

油路:油氣混合物由主機出口排出,在油氣分離筒體內冷卻油與壓縮空氣分離后進(jìn)入油冷卻器,將高溫油的熱量帶走,冷卻后的油經(jīng)過(guò)相應的油路重新噴入主機,進(jìn)行冷卻、密封和潤滑。如此反復。

2)噴油螺桿空壓機余熱回收原理
噴油螺桿空壓機余熱回收的示意圖和流程圖見(jiàn)圖2和圖3。

由圖2、圖3可見(jiàn),經(jīng)壓縮機頭壓縮形成的高溫高壓油氣混合物在油氣分離器中被分離,通過(guò)對油氣分離器出油管路進(jìn)行改造,將高溫油引入一熱交換器,熱交換器旁通閥實(shí)時(shí)對進(jìn)入熱交換器和旁通管的油量進(jìn)行分配,從而保證回油溫度不低于空壓機回油保護溫度,熱交換器水側的冷水與高溫油進(jìn)行熱交換,被加熱后的熱水可以用于生活熱水、空調采暖、鍋爐進(jìn)水預熱、工藝用熱水等。

3)一次換熱余熱回收
噴油螺桿空壓機的余熱回收系統形式較多,下面列舉兩種最常見(jiàn)的系統。圖4為噴油螺桿空壓機的一次換熱系統流程圖。由圖可見(jiàn),保溫水箱中的冷水通過(guò)循環(huán)水泵直接與空壓機內部的能量回收裝置進(jìn)行換熱,然后回到保溫水箱。此種系統的特點(diǎn)是設備少,換熱效率高,但必須注意的是,需要選擇材質(zhì)較好的能量回收裝置,且需定期清洗,否則容易由于高溫結垢而引起堵塞或者換熱裝置發(fā)生泄漏污染應用端。

4)二次換熱余熱回收
圖5為噴油螺桿空壓機的二次換熱系統流程圖,由圖可見(jiàn),此系統進(jìn)行兩次換熱,與能量回收裝置換熱的一次側系統為閉式系統,二次側系統可以為開(kāi)式系統,也可以為閉式系統。一次側的閉式系統,采用純水或蒸餾水循環(huán),可以減少由于水結垢對能量回收裝置造成的損壞。萬(wàn)一換熱器損壞,應用端的加熱介質(zhì)不會(huì )被污染。

5)噴油螺桿空壓機加裝熱能回收裝置的優(yōu)點(diǎn)
噴油螺桿空壓機安裝了熱能回收裝置之后,會(huì )有如下好處：
(1) 停止空壓機自身的冷卻風(fēng)機或減少風(fēng)機的運行時(shí)間,熱能回收裝置要用到循環(huán)水泵, 水泵電機要消耗一定量的電能,但是在空壓機主機的排氣口溫度未達到80～95℃時(shí)(可以在這個(gè)范圍內進(jìn)行設定),空壓機自身冷卻風(fēng)機是不工作的,這個(gè)風(fēng)機的功率一般要比循環(huán)水泵的功率大4～6倍,因此風(fēng)機一停,比循環(huán)泵的用電要節能4～6倍。另外,因為油溫可以得到很好的控制,所以機房的排風(fēng)扇就可以少開(kāi)或完全不開(kāi),這又可以節能。

(2) 將余熱轉換為熱水,不需要任何額外能耗。

(3) 增加空壓機的排氣量。由于空壓機的運行溫度可以被回收裝置有效地控制在80～95℃的范圍內,機油的濃度可以保持較好,空壓機的排氣量就會(huì )增加,增加量為2%～6%,這一點(diǎn)也相當于節約了能源。這對夏季運行的空壓機尤為重要,因為一般到了夏季,環(huán)境溫度較高,油溫往往可升至100℃左右,機油變稀,氣密性變差,排氣量就要減少。因此熱能回收裝置在夏季更能彰顯出它的優(yōu)勢。