【压缩机网】空压机在工作过程中，将输入的电能转化为机械能，由电机驱动压缩机将气体压缩成高温高压的介质。输入的电能中80%变成了热能，在耗电过程中变成了压缩空气的热量，由压缩后的油气混合物携带。然而这部分热量又是多余的，必须通过一定手段将其消耗，分别在各自的冷却器（油冷却器和气体冷却器）中被冷却介质（水或者空气）带走，这部分热量大部分直接排放，白白浪费了。有关数据理论研究表明，这部分热量中除了2%是依靠热辐射不能被回收，其余98%的热量是完全可以被回收利用的。只是其利用过程中需要增加一些辅助设施而已。
一、热回收基础原理和热能回收用途
原理：根据不同压缩机各机型的不同热量，设计制造出不同型号的热量回收装置（热水机组）与各种型号的压缩机所匹配使用，避免因换热面积不精确、压降过大等原因给空压机带来一系列故障。热水机组接管通常设置在压缩机主机和冷却器之间，无论水冷式压缩机还是风冷式压缩机都可以。这里要实现持续的供水还需要添加其它设备，包括热水管道、管道保温、储热水箱、循环水泵、各类阀件、自动控制系统等。可根据不同需求安装不同的控制系统，使余热回收在最经济、最安全可靠的状态下运行。热回收水温在55℃～75℃之间，可以供给需要高温或者热水的地方，如员工淋浴洗漱、生产设备加热、取暖设备、原料及电子产品的烘干等使用场景。
热水机组运行工作原理：
（1）当压缩机启动运行，冷却器中油温较低，此时油冷却器旁通阀、热交换器旁通阀处于关闭，此时冷却油不经过热交换器和冷却器而直接进入压缩机进行循环；
（2）当压缩机运行一段时间后，温度开始上升，当冷却器升高到热交换器旁通阀设定值时，旁通阀打开，需要冷却的热油进入热交换器将热量传递给冷却水，然后进入下一个循环流程；此时如果进入热交换后冷却油温度仍然低于冷却器旁通阀的设定值，则不进入油冷却器而直接进入压缩机；如果经过热交换后冷却的温度高于恒温油冷却器旁通阀设定值，则先进入冷却器冷却，然后再进入压缩机循环；
（3）如果热回收机组回收的热水暂不需要而停止供应时，热交换器中也不发生热量交换，此时冷却油仍然保持高温状态（通常大于油冷却器旁通阀的设定值）。于是冷却器油经过冷却器旁通阀进入油冷却器冷却后再进入压缩机，以保证压缩机的正常工作。
二、热回收方案介绍
1、某公司有3台250kW螺杆式空压机，各配备一台余热回收热水机组用于产热水供员工生活所需（≥60℃），一天工作24小时。
2、热水使用情况
根据提供的热水使用数据和宿舍入住人数数据，计算得出：
公司总人数为：440+520+720+420=2100人
在冬季最冷时每天所需总热水量为：2100×0.07=147m3/天
3、空压机制热量与制热水量
空压机能耗中有75%的高温高压的润滑油经过冷却器散热量流失，我们按空压机运行加载率100%，热回收率95%计算，可回收的热负荷量为：
250kW的空压机回收的热负荷为：250×0.75×100×0.95=178kW
按进水温度5℃，产热水温度60℃计算，则每小时产热水为：
注：m——热水产量，
C——水的比热容：4.2J/kg·℃
3台空压机一天工作24小时，可产生的热水为2.77×24*3=199m3/天
产生的热水量199m3/天，大于冬季最冷时每天所需总热水量147m3/天，所以，改造三天250kW的空压机所产生的热水能满足公司员工宿舍用水量。
4、空压机热量回收安装示意简图
同时增加控制箱一套：
热水系统具有直热与循环两种功能，直热可以保证高回收率，循环则保证有一个稳定的供水温度。两种功能的有机结合，既可提供热水回收率，又可以恒温供水。在空压机房设置一个储水箱（8吨），用来储存余热回收机组所产生的热水。当温度不够时，此时启动循环水泵，循环加热所设定温度。当水温、水位达到供水条件时自动启动供水泵，将热水供到宿舍楼顶储水箱储存起来，员工下班后使用，水箱水温和水位采用全自动控制。
5、经过公司实践验证，当空压机运行温度保持在75～95℃之间时，压力控制及排气量较改造前无变化，达到储水箱位置的热水温度50～70℃，空压机运行安全良好。
三、工作总结
1、螺杆式空压机余热回收原理：利用空压机在正常运转所产生的余热，与同程截流式反串热泵做热交换（空压机热水器主体热泵并非简单传统的冷热交换形式，其采用同程截流式反串使冷热交换效果增加1.8-2.0倍），经过循环加热达到所需热水的温度，不需运行费用，一次投资就可以得到取之不尽的生产、生活热水。与传统的煤油电气等燃烧加热制取热水相比，有无任何燃烧外排物，对大气及环境无任何污染，能源消耗为零，绿色环保，符合我国节能减排的方针政策；无需燃料输送管道及燃料储存区域，占地小，没有燃料泄漏、火灾、爆炸等安全隐患，无需排气温度保护、水流开关、水温超高保护、水箱水位报警，杜绝电热水器漏电、干烧、超高温报警多重安全保护设施，但对全自动智能控制有较高的要求，在实际应用场景中，需要增加恒温控制系统，保证出水温度稳定可调。
空压机+生活热水运行模式：空压机根据生产用气量、开启余热回收机组出水温度、检测生活热水箱的水温，开启热水循环水泵，投入运行，直到储热水箱水温达到设定的上限，然后热水泵停止运行，停止热回收。随着生活水箱用水消耗，水箱水温将逐渐降低，当低于下限值，再延时启动生活水泵，如此反复循环。选配热水箱温度传感器，优先满足生活水箱水温的需求。根据实际应用，出水温度不宜设置较高。
水系统中管路中安装：防震软连接、温度传感器、压力传感器、水过滤器、止逆器、水流开关、清洗三通阀等；供水管路要尽可能短，选用管路水泵有效扬程、管路流量和流速匹配；生活热水箱应安装高处，水箱容量为整个系统水量的1/10，水管路连接可采用卡箍或法兰连接，水系统设计尽量简洁，避免弯头多，直管路尽量在不同平面；系统中水压不要超过换热器水侧设计压力1.0MPa。管材以无毒、不生锈、不结垢、耐热、防冻、保温废料可回收的PPR供水管材为佳，室外部分采用PEF高效绝热保温材料，厚度2-20mm，外包PVC水管。
水箱制作：以304#不锈钢钢板焊接内胆，中间4层8公分EPS保温，外面采用抛光铝板包装（如下图），65mm聚氨酯发泡保温。放置水箱确保地面平整。
四、回报周期
热水工程一次投资，年运行费用如下：
循环水泵：功率*工作时间*每月工作天数（30天）*12个月*每度电=年运行费用
循环泵是为了保证恒温供水而设的，每天工作时间很短，按每天工作2小时计算
2.2×2×30×12×0.77=1219元
供水泵：根据公司提供实际用水数据的平均每人18m3/年，宿舍入住人数为2100人；则公司一年总使用水量为2100×18=37800m3/年
供水泵流量：18m3/h，则年工作时间为37800÷18=2100小时
年运行费用：4×2100×0.77=6468元
该热水系统年总运行费用：1219+6468=7687元
原使用空气源热泵机组和燃气锅炉运行费用：公司提供实际用水量平均每人18m3/年，热水成本价8元/m3;
1栋宿舍楼：420×18×8=60480元
2栋宿舍楼：520×18×8=74880元
3栋宿舍楼：720×18×8=103680元
4栋宿舍楼：440×18×8=63360元
年运行费用：
60480+74880+103680+63360=302400元
综上所述，节能效果明显，具有很大推广价值。
工程参考标准：
《压缩空气站设计规范》GB50029-2014
《工业管道工程施工及验收规范金属管道篇》GB50235-2010
《换热器》GB151-2014
《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2024
《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-97
《设备及管道保温技术通则》GBT4272-2008
《低压电器基本标准》GB/T14048.1-2016等。
【压缩机网】空压机在工作过程中，将输入的电能转化为机械能，由电机驱动压缩机将气体压缩成高温高压的介质。输入的电能中80%变成了热能，在耗电过程中变成了压缩空气的热量，由压缩后的油气混合物携带。然而这部分热量又是多余的，必须通过一定手段将其消耗，分别在各自的冷却器（油冷却器和气体冷却器）中被冷却介质（水或者空气）带走，这部分热量大部分直接排放，白白浪费了。有关数据理论研究表明，这部分热量中除了2%是依靠热辐射不能被回收，其余98%的热量是完全可以被回收利用的。只是其利用过程中需要增加一些辅助设施而已。
一、热回收基础原理和热能回收用途
原理：根据不同压缩机各机型的不同热量，设计制造出不同型号的热量回收装置（热水机组）与各种型号的压缩机所匹配使用，避免因换热面积不精确、压降过大等原因给空压机带来一系列故障。热水机组接管通常设置在压缩机主机和冷却器之间，无论水冷式压缩机还是风冷式压缩机都可以。这里要实现持续的供水还需要添加其它设备，包括热水管道、管道保温、储热水箱、循环水泵、各类阀件、自动控制系统等。可根据不同需求安装不同的控制系统，使余热回收在最经济、最安全可靠的状态下运行。热回收水温在55℃～75℃之间，可以供给需要高温或者热水的地方，如员工淋浴洗漱、生产设备加热、取暖设备、原料及电子产品的烘干等使用场景。
热水机组运行工作原理：
（1）当压缩机启动运行，冷却器中油温较低，此时油冷却器旁通阀、热交换器旁通阀处于关闭，此时冷却油不经过热交换器和冷却器而直接进入压缩机进行循环；
（2）当压缩机运行一段时间后，温度开始上升，当冷却器升高到热交换器旁通阀设定值时，旁通阀打开，需要冷却的热油进入热交换器将热量传递给冷却水，然后进入下一个循环流程；此时如果进入热交换后冷却油温度仍然低于冷却器旁通阀的设定值，则不进入油冷却器而直接进入压缩机；如果经过热交换后冷却的温度高于恒温油冷却器旁通阀设定值，则先进入冷却器冷却，然后再进入压缩机循环；
（3）如果热回收机组回收的热水暂不需要而停止供应时，热交换器中也不发生热量交换，此时冷却油仍然保持高温状态（通常大于油冷却器旁通阀的设定值）。于是冷却器油经过冷却器旁通阀进入油冷却器冷却后再进入压缩机，以保证压缩机的正常工作。
二、热回收方案介绍
1、某公司有3台250kW螺杆式空压机，各配备一台余热回收热水机组用于产热水供员工生活所需（≥60℃），一天工作24小时。
2、热水使用情况
根据提供的热水使用数据和宿舍入住人数数据，计算得出：
公司总人数为：440+520+720+420=2100人
在冬季最冷时每天所需总热水量为：2100×0.07=147m3/天
3、空压机制热量与制热水量
空压机能耗中有75%的高温高压的润滑油经过冷却器散热量流失，我们按空压机运行加载率100%，热回收率95%计算，可回收的热负荷量为：
250kW的空压机回收的热负荷为：250×0.75×100×0.95=178kW
按进水温度5℃，产热水温度60℃计算，则每小时产热水为：
注：m——热水产量，
C——水的比热容：4.2J/kg·℃
3台空压机一天工作24小时，可产生的热水为2.77×24*3=199m3/天
产生的热水量199m3/天，大于冬季最冷时每天所需总热水量147m3/天，所以，改造三天250kW的空压机所产生的热水能满足公司员工宿舍用水量。
4、空压机热量回收安装示意简图
同时增加控制箱一套：
热水系统具有直热与循环两种功能，直热可以保证高回收率，循环则保证有一个稳定的供水温度。两种功能的有机结合，既可提供热水回收率，又可以恒温供水。在空压机房设置一个储水箱（8吨），用来储存余热回收机组所产生的热水。当温度不够时，此时启动循环水泵，循环加热所设定温度。当水温、水位达到供水条件时自动启动供水泵，将热水供到宿舍楼顶储水箱储存起来，员工下班后使用，水箱水温和水位采用全自动控制。
5、经过公司实践验证，当空压机运行温度保持在75～95℃之间时，压力控制及排气量较改造前无变化，达到储水箱位置的热水温度50～70℃，空压机运行安全良好。
三、工作总结
1、螺杆式空压机余热回收原理：利用空压机在正常运转所产生的余热，与同程截流式反串热泵做热交换（空压机热水器主体热泵并非简单传统的冷热交换形式，其采用同程截流式反串使冷热交换效果增加1.8-2.0倍），经过循环加热达到所需热水的温度，不需运行费用，一次投资就可以得到取之不尽的生产、生活热水。与传统的煤油电气等燃烧加热制取热水相比，有无任何燃烧外排物，对大气及环境无任何污染，能源消耗为零，绿色环保，符合我国节能减排的方针政策；无需燃料输送管道及燃料储存区域，占地小，没有燃料泄漏、火灾、爆炸等安全隐患，无需排气温度保护、水流开关、水温超高保护、水箱水位报警，杜绝电热水器漏电、干烧、超高温报警多重安全保护设施，但对全自动智能控制有较高的要求，在实际应用场景中，需要增加恒温控制系统，保证出水温度稳定可调。
空压机+生活热水运行模式：空压机根据生产用气量、开启余热回收机组出水温度、检测生活热水箱的水温，开启热水循环水泵，投入运行，直到储热水箱水温达到设定的上限，然后热水泵停止运行，停止热回收。随着生活水箱用水消耗，水箱水温将逐渐降低，当低于下限值，再延时启动生活水泵，如此反复循环。选配热水箱温度传感器，优先满足生活水箱水温的需求。根据实际应用，出水温度不宜设置较高。
水系统中管路中安装：防震软连接、温度传感器、压力传感器、水过滤器、止逆器、水流开关、清洗三通阀等；供水管路要尽可能短，选用管路水泵有效扬程、管路流量和流速匹配；生活热水箱应安装高处，水箱容量为整个系统水量的1/10，水管路连接可采用卡箍或法兰连接，水系统设计尽量简洁，避免弯头多，直管路尽量在不同平面；系统中水压不要超过换热器水侧设计压力1.0MPa。管材以无毒、不生锈、不结垢、耐热、防冻、保温废料可回收的PPR供水管材为佳，室外部分采用PEF高效绝热保温材料，厚度2-20mm，外包PVC水管。
水箱制作：以304#不锈钢钢板焊接内胆，中间4层8公分EPS保温，外面采用抛光铝板包装（如下图），65mm聚氨酯发泡保温。放置水箱确保地面平整。
四、回报周期
热水工程一次投资，年运行费用如下：
循环水泵：功率*工作时间*每月工作天数（30天）*12个月*每度电=年运行费用
循环泵是为了保证恒温供水而设的，每天工作时间很短，按每天工作2小时计算
2.2×2×30×12×0.77=1219元
供水泵：根据公司提供实际用水数据的平均每人18m3/年，宿舍入住人数为2100人；则公司一年总使用水量为2100×18=37800m3/年
供水泵流量：18m3/h，则年工作时间为37800÷18=2100小时
年运行费用：4×2100×0.77=6468元
该热水系统年总运行费用：1219+6468=7687元
原使用空气源热泵机组和燃气锅炉运行费用：公司提供实际用水量平均每人18m3/年，热水成本价8元/m3;
1栋宿舍楼：420×18×8=60480元
2栋宿舍楼：520×18×8=74880元
3栋宿舍楼：720×18×8=103680元
4栋宿舍楼：440×18×8=63360元
年运行费用：
60480+74880+103680+63360=302400元
综上所述，节能效果明显，具有很大推广价值。
工程参考标准：
《压缩空气站设计规范》GB50029-2014
《工业管道工程施工及验收规范金属管道篇》GB50235-2010
《换热器》GB151-2014
《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2024
《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-97
《设备及管道保温技术通则》GBT4272-2008
《低压电器基本标准》GB/T14048.1-2016等。
网友评论
条评论
最新评论