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近幾年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，利用空壓機(jī)余熱進(jìn)行采暖是 大中型空氣壓縮機(jī)應(yīng)用的日益廣泛而產(chǎn)生的新問題。一方面，空氣壓縮機(jī)常年工作，需要大量的冷卻水或冷卻空氣。另一方面，隨著人民生活和工作水平的提高，辦 公場所內(nèi)冬季采暖以及日常衛(wèi)生熱水需求日益完善。同時(shí)，國家多次倡導(dǎo)節(jié)能減排工作，也使得讓人們更多的考慮是否可以把二者結(jié)合起來，不但能夠減少空壓機(jī)冷卻水/冷卻空氣的使用量，還能夠大幅度的減少采暖費(fèi)用。
空壓機(jī)熱回收可操作性分析
空壓機(jī)熱回收原理：
大中型空壓機(jī)一般都有油冷卻系統(tǒng)，空壓機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的熱量（主要是摩擦熱）通過其自身的油循環(huán)系統(tǒng)，將高溫油運(yùn)輸至油冷卻器，油冷卻器一般是管殼式或風(fēng)冷 式換熱器，其中管殼式換熱器通過特定的冷卻水將潤滑油冷卻，冷卻水再通過冷卻塔將熱量傳遞給室外空氣。另外，空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣也是高溫的，必須也 要經(jīng)過一個(gè)冷卻裝置后才能進(jìn)入儲氣管用來使用。兩部分熱量加起來約等于壓縮機(jī)輸入功率的3/4，可以回收的空間很大。
基本組成
空氣壓縮機(jī)組中一般包含兩個(gè)冷卻器，油冷卻器和空氣冷卻器，噴油型的壓縮機(jī)一般油溫和空氣溫度可達(dá)80～100度，在兩個(gè)冷卻器共用一套冷卻水系統(tǒng)時(shí)（常 用配置），每100kW輸入功率需要冷卻水1.5l/s，冷卻水溫升達(dá)到15度，由此計(jì)算需要帶走的熱量為70kW，因此，這部分能量全部回收用途有限， 日常采暖及生活衛(wèi)生熱水需要的溫度約為45～65度，與空氣和油的溫度差距為35～15度，符合換熱的基本要求，完全是可以部分利用。為了不增加油和壓縮 空氣的阻力，比較好的方法是更改冷卻器的形式，分為高溫段和低溫段，高溫段用來加熱回收用水，低溫段用傳統(tǒng)的冷卻水冷卻。
具體結(jié)構(gòu)
對于螺桿式空氣壓縮機(jī)，其熱量分布在油和空氣上，通�？諝饫鋮s器使用管殼式，空氣在殼體內(nèi)管外流動，阻力較小，水在管內(nèi)流動，改造時(shí)只需要在水室內(nèi)增加隔 板，在封頭部分增加進(jìn)出水管，將部分換熱空間用取暖用水代替即可，因?yàn)榭諝獬隹跍囟容^低，所以大部分熱量是無法回收的，為不影響壓縮空氣冷卻效果，回收量 控制在30%左右，應(yīng)設(shè)計(jì)為多流程。油溫一般在69～98度，通常采用板式或者套管式換熱器，此類換熱器也可以在訂購的時(shí)候就要求多流程結(jié)構(gòu)，增加部分換 熱面積用來進(jìn)行熱回收。目前的所有熱回收系統(tǒng)都是冗余系統(tǒng)，考慮的熱回收可能會有停止的時(shí)候，但是主機(jī)工作不能受到任何影響，所以設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮即使熱回 收系統(tǒng)沒有使用，主機(jī)也能通過現(xiàn)有的冷卻系統(tǒng)正常工作。
控制
因?yàn)樵械目諌簷C(jī)系統(tǒng)都具有完善的控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)維護(hù)系統(tǒng)的正常高效運(yùn)行，熱回收系統(tǒng)是冗余系統(tǒng)，所以原有的空壓機(jī)組無需做任何控制方面的改變。熱回收本 身的控制系統(tǒng)可以采用溫度控制，通過監(jiān)控?zé)崴錅囟葋砜刂萍訜嵫h(huán)水泵運(yùn)行，水泵運(yùn)行時(shí)，即為熱回收系統(tǒng)啟動狀態(tài)，當(dāng)需要熱水溫度較高時(shí)，可以設(shè)定水溫， 增加循環(huán)次數(shù)。為了節(jié)能，防止壓縮機(jī)未啟動而水泵啟動造成電力的浪費(fèi)，可以通過測量排氣溫度的方法來作為確定循環(huán)水泵是否需要工作。
熱回收系統(tǒng)的組成
熱回收系統(tǒng)包括換熱系統(tǒng)，加壓系統(tǒng)，水源，以及保溫保存系統(tǒng)。因?yàn)榭諌簷C(jī)的開關(guān)機(jī)并非是均勻的，與設(shè)備配置和工廠使用情況有很大關(guān)系，因此可以認(rèn)為熱源在 單位時(shí)間內(nèi)是雜亂的，但長期來說就是穩(wěn)定的熱源。同時(shí)采暖和衛(wèi)生熱水負(fù)荷也是不均勻的，因此為了緩和矛盾，必須有足夠的保溫保存方式，即保溫水箱。
經(jīng)濟(jì)性分析
以每100kW的輸入功率回收20%，即20kW計(jì)算，空壓機(jī)每天運(yùn)行8個(gè)小時(shí)，即可回收160kW的熱量，可以獲得45度的熱水5.5噸，而使用鍋爐制 取同樣多的熱水需要消耗燃油15.4kg 如果按7.2元/kg計(jì)算，每日就可以節(jié)約111元，每年（240工作日）即可節(jié)約26640元燃料費(fèi)用。而電鍋爐同樣的熱水量最少也要每天200元電 費(fèi)，全年可節(jié)約48000元。
空壓機(jī)熱泵綜合優(yōu)點(diǎn)：
1、安全、衛(wèi)生、方便、實(shí)用。螺桿空壓機(jī)熱 泵與燃油鍋爐比較，無污染、一氧化碳、二氧化硫、黑煙和噪音、油污對大氣環(huán)境的污染。一旦安裝投入使用，只要空壓機(jī)在運(yùn)行，企業(yè)職員就隨時(shí)可以提取到熱水 使用。不必定時(shí)定量供應(yīng)，系統(tǒng)較大的企業(yè)還可以滿足企業(yè)職員在冬季使用熱水來洗涮衣服、被褥。為創(chuàng)建資源節(jié)約型環(huán)境友好型企業(yè)奠定基礎(chǔ)。
2、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。提高空壓機(jī)的運(yùn)行效率，實(shí)施空壓機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)。多數(shù)空壓機(jī)制造廠家出廠機(jī)組設(shè)定風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)溫度為85℃啟動散熱。安裝螺桿空壓機(jī)熱泵運(yùn)行的空壓機(jī)組溫度在85℃以內(nèi)，可以降低風(fēng)冷螺桿空壓機(jī)散熱風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。
一般風(fēng)冷空壓機(jī)都在80～96℃間運(yùn)行，空壓機(jī)熱泵足可以使空壓機(jī)溫度降8～12℃其降幅都在4～8%，夏天更佳，為此它的經(jīng)濟(jì)效益就更顯著了。
3、減少空氣壓縮機(jī)維護(hù)費(fèi)用�？諌簷C(jī)工作溫度的降低，減少了機(jī)器的故障，延長了設(shè)備的使用壽命，降低了維修保養(yǎng)成本，增大了機(jī)油、機(jī)油隔、油氣分離器更換 時(shí)限，相應(yīng)延長更換期限。螺桿空氣壓縮機(jī)的主要費(fèi)用支付是，運(yùn)行費(fèi)用，屬于高成本設(shè)備，其次是耗材的更換，機(jī)油、機(jī)油隔、油氣分離器。例一臺進(jìn)口螺桿 37kW的空壓機(jī)保養(yǎng)一次耗材費(fèi)用是約4700元，使用周期為3000H，耗材費(fèi)用1.56元/小時(shí)。在80～84℃間運(yùn)行的空壓機(jī)，耗材的使用同期可延 長35%，即4050H，延期后的耗材費(fèi)用是1.16元/h。空壓機(jī)在85℃內(nèi)運(yùn)行，防止機(jī)油乳化、積碳現(xiàn)象降低，二者是嚴(yán)重影響油隔、油氣分離器壽命性 能的致命因素。如果乳化，碳化顆粒超常將堵塞機(jī)油隔、油氣分離器，嚴(yán)重影響機(jī)器的運(yùn)行，使內(nèi)壓劇增，電機(jī)功率超負(fù)荷，機(jī)體溫度超高，后果是多耗電能，機(jī)器 燒毀和引發(fā)火災(zāi)。
可能存在的缺點(diǎn)和不足
1、空壓機(jī)在某個(gè)時(shí)間段不工作時(shí)，無法提供穩(wěn)定的熱源，此時(shí)若有供熱需求可能無法滿足。
2、夏季空壓機(jī)排熱量較大，但此時(shí)熱水需求卻較少，熱回收裝置利用率不高。
3、水處理，普通熱水裝置需要的水處理系統(tǒng)，在熱回收系統(tǒng)中同樣要求配置。
4、管道損失，空壓機(jī)房因?yàn)樵胍舻仍�，往往設(shè)置在接近用氣段但遠(yuǎn)離辦公室和生活區(qū)，不像傳統(tǒng)取暖方式可以接近使用熱源地，因此運(yùn)輸損耗需要考慮。
綜上所述，對于常年使用空壓機(jī)的企業(yè)，配套熱回收系統(tǒng)，在初投資減少的基礎(chǔ)上，采暖和衛(wèi)生熱水費(fèi)用可以大大降低，不但降低企業(yè)成本，而且還節(jié)省能源消耗， 改善員工工作環(huán)境，減少碳排放量，廢熱排放量以及環(huán)境污染物排放（當(dāng)用來代替燃油/燃?xì)?燃煤鍋爐），下一步應(yīng)鼓勵(lì)空壓機(jī)廠家在大中性空壓機(jī)組上均配置類 似裝置，降低用戶配置成本并不斷提高回收效率。鼓勵(lì)需要空壓機(jī)及熱水采暖的企業(yè)選擇節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品。
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作者:德耐爾@德耐爾空壓機(jī) 空壓機(jī)修訂日期：2010-12-04
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