【余热回收】空压机为什么要进行余热回收?

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      空压机、冷冻机耗电量占全国用电量的35%,其中空压机用电量至少占25%。在工矿企业耗电量较大的往往是空压机,并且经常占到了全厂用电量的50%,尤其在国内空压机使用效率普遍较低。我们知道空压机在运行时要产生大量的热量,风冷机组要把热量排入大气中;水冷机组要通过冷却塔把热量排入大气中。

      根据美国能源署统计:压缩机在运行时,真正用于增加空气势能所消耗的电能,在总耗电量中只占很小的一部分15%,大约85%的电能转化为热量,通过风冷或者水冷的方式排放到空气中。

      放任这些“多余”热量排放到空气中,既影响了环境,制造了“热”污染,而且现在的生产型企业,求热若渴,看着不得不放弃掉的热能,怎能不心疼?

      其实对于这些被浪费的热量,我们大可不必“望热兴叹”,采用空压机热能回收技术,这些看似多余的热量,其中有50%是可以被回收利用的!

      为什么要回收空压机余热?

      由以上图表我们不难看出,空压机在工作的时候,真正用于增加空气势能所消耗的电能在总耗电量中只占很小的一部分,约20%左右。约80%的耗电转化为热量,通过风冷或者水冷的方式排放到空气中去。

      根据流体力学,空气在压缩过程中分子的势能的转化将产生大量的热能,压缩机的热量如果不排放,将影响空压机的正常工作,影响压缩空气的质量。当然这些热量如果排放即浪费了大量的热能(可惜)又加剧大气“温室效应”,造成热污染(可恶)。

 

我们现在算笔帐:

以160KW空压机为例:

用于压缩空气的消耗的电能

160×20%=32kW

转化余热浪费的电能

160×80%=128kW

那么转化为余热为:

1小时浪费热量        11万大卡

1天24小时浪费热量   264万大卡

1年360天浪费热量    95,040万大卡

      针对空压机配套热回收系统大约可以回收余热的50%左右,即占空压机轴功率的40%。则160kW空压机每年可回收热量95,040×50%=47,520万大卡

相当于每年:

节省0#柴油      46吨

节省天然气       52,800立方

节省用 电       55.3万度

节省标准煤        67.9吨

 
 
 
 
 

      随着能源价格的进一步增长,回收空压机余热的经济效益越发明显:经不完全统计,采用空压机余热回收技术后,参照2016.7.1的燃油价格,按空压机轴功率计算,平均1kW的轴功率每年大约可以节省2,100元RMB。

      这说明,提高空压机使用效率的潜力很大,节能空间巨大。

      空压机余热回收应用范围:

      1、最为常见的是制取热水,用于洗澡等,如铸造、冶金和矿物开采等工作环境相对较差的行业,可将回收的空压机余热加热自来水到50至60℃,供工人洗澡使用。尤其厂矿企业独立配置锅炉供热的,可以为锅炉提前预热,或单独使用空压机余热回收直接供热,这不仅降低了能耗成本,而且避免了对环境的污染。

      2、反渗透纯水制取用热:食品饮料、半导体和医药化学等行业在生产过程中,往往用到大量的反渗透纯水。纯水需要在25℃的特定温度下制取,当春季、秋季和冬季水的温度低于25℃时,必须投入设备、消耗燃料为水升温。回收空压机的余热用来生产纯水,不但可以减少燃料的消耗,甚至可以减少加热设备的投入成本。

      3、采暖用热:在长江流域及北方地区,冬季需要供热采暖,而这部分热量往往是利用锅炉加热提供的。现回收空压机的余热用于采暖,不但节省了能源的消耗,还可以减少锅炉的装机容量,进一步降低设备上的投资。

      空压机余热回收是一项非常环保的节能方式,也是目前备受推崇的节能方式。空压机余热回收是将空压机的高温油经过热交换等技术处理把热量传递到冷水中,冷水被加热后流到保温贮水桶中,这样就可达到热能回收的目的。

      余热回收经济效益

      目前,大多数空压机企业用户,开始回收利用空压机热量,将空压机热量转为热水,供应工厂所需用热点,停用原有冷却系统,减少热能浪费和成本投入。回收余热,可将能源利用率提高到85%以上,可在5~8个月回收成本;

      螺杆喷油式空压机余热回收原理

      喷油螺杆空压机,以油气双回收为主,先由冷水增压后经过换热器和主机,把油、气温度降到45℃左右,产出热水可预先设计控制在50℃~80℃。热水远距离输送进入储水箱,满足工厂生活用水、工艺用水。

      无油螺杆式空压机余热回收原理

      无油螺杆、离心式空压机,以压缩空气热量回收为主。为保证压缩空气洁净度,回收末级压缩空气热量,结合原冷却系统,冷水增压先吸收冷却水热量,预热后再进入主机,同样把压缩空气降到40℃左右,产出热水可设计控制在50℃~80℃。

      举例说明:

      轴功率×回收率×加载率×热量转换=可回收热量

      一台37kw有油螺杆机,可满足多少人洗澡用水?

      轴功率:37kw/h

      回收率:75%(油气双回收效率)

      加载率:85%

      热量转换:860kcal/kw

      可回收热量:37kw×75%×85%×860kcal=20285.25(kcal/h)

      产水温差:45℃

      产水量:20285.25kcal/÷45℃÷1000kg×24h≈10.8(T/天)

      人均用水量:40L/天

      热水可供人数:10.8T÷40L≈270(人)

      因此一台37KW空压机,如果24小时开机,将可供企业270人员工用热水洗澡。

      如果是75KW,将可供不少于 500名员工用热水。

      而运行能耗只是增加了一台0.7KW的水泵能耗。

      回收空压机热量,免费热水供应,帮助企业合理利用能源,减少不必要的热能浪费,给企业带来持续节能经济效益。

 

      适用场所

      *热效率高,主要用于空压机常开之单位。 
      *工厂等企事业单位生活用热水。 
      *工业生产用热水及中央供暖场所。
      *几十人到几万人,几吨到几百吨热水均可使用。

      算一算你就知道空压机余热回收多重要了

      随着工业和经济的迅速发展,人们对于能源的索取也与日俱增。伴随人类无休止的开采,化石燃料的储量日益减少,世界能源危机与日俱增。随之,能源的合理利用,能源的高效利用以及能源的重复利用、回收利用得到了人们的广泛关注。中国是人口大国,能源利用相对比较紧张,面对能源生产不能高速发展又急需经济上的快速发展,唯有两条路可行:一是尽可能的增加能源的生产量,二是能源的节约利用。

      工业余热是指,工业生产过程中释放出来的热量(多余的热量,剩余的热量,浪费的热量)。余热回收就是把这些热量通过某种技术装置回收起来,得到充分利用的一种节能环保方式。目前,余热回收已被广泛应用于市场当中,如烟气余热回收、空调余热回收等,可为众多企业工厂节省能源消耗,带来诸多便利。
 
      工业余热的回收和利用是提高能源利用率和环境保护的有效途径,对提高国民经济的发展、能源的二次利用以及环境的保护具有重要的意义。因此,工业余热回收在很多省份和行业受到了极大的关注。
       随着能源二次回收利用的提出,空压机余热回收也越来越受到重视,目前广泛应用在纺织、煤矿、钢铁、电厂等行业。
       空压机余热回收意义重大
       空压机是工厂企业必须用到的设备,空气是自然界赐予我们的免费资源,不过其被压缩的成本相当昂贵。从环境中吸入空气,经过压缩后将高压空气排出,这一过程不但提高了空气的压力势能,同时产生了大量的压缩热。根据美国能源署统计,真正用于增加空气势能所消耗的电能,在总耗电量中只占约20%,大约 80%的电能转化为热量,相当于花费10kW电能来获得2kW空气动力能。这些热量以往都没有被充分利用,而是通过散热系统直接排放到了大气当中,不仅不节能还不环保。空压机排出机体的油气混合物温度一般高达80-100℃,如果空压机的热量不能及时提出,会对设备造成严重的损坏,并影响产气效率。如达到油温上限,会保护性停机。因此,空压机会配置风冷或水冷系统进行降温,而这个强制降温的过程,实际上也是浪费的过程。
      其实对于这些被浪费的热量,很大一部分是可以被回收利用的。加装空压机余热回收装置后,大部分热能被充分利用起来,对环境起到保护作用,同时降低工厂企业的整体能耗。通过空压机余热回收设备把空压机的多余热能全部利用起来,可把冷水转化为45度到85度的热水。广泛应用于企业生产生活当中,如生活热水、热风烘烤、暖气供应、电镀槽热水、锅炉补充热水、清洗设备用水等。
       根据国家最新颁布的《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2014)、国务院《大气污染防治行动计划》,燃煤锅炉必须从2016 年7月1日起执行执行更加严格的排放标准,并且原则上10t及以下燃煤小锅炉必须尽快淘汰。所以空压机余热回收变成了一种趋势。
       可以明显看出余热回收不仅让企业响应国家节能环保政策,更能为企业节省大量资金。
       对于企业来讲,应有效的分析回收利用余热空压机的设计方案以及经济效益,以便于找出有效的方案,充分发挥出回收余热的对应功能,图表5为空压机余热回收市场分析。
       空压机余热回收机组
       基于这种情况,相当多的企业通过对换热方式的调整实现热能的回收利用,这种改造不但可以最大限度地回收能量,减少能耗,还能提高空压机的产气效率,延长空压机设备寿命。针对这一情况,余热回收设备在行业慢慢体现出来优势。空压机余热回收机组,是一种专门回收利用空压机运行时产生的高温油气热能,实现热能收集利用的装置。如下图所示,电动机带动螺杆旋转空气经过滤器被吸入螺杆压缩机中形成高压空气,并与循环油混合形成高温油气混合体,进入油气分离器,油气混合体被分成高温油和高压气体,其中气体经散热器后供给用户使用,而循环油气在油气分离器后被分离,凝结成液态后再经冷却器散热由过滤器过滤回到压缩机完成一个循环过程。余热回收机是将高温循环油(或高温油气)引入空压机余热回收机组内,通过换热器充分回收空压机运行过程中产生的高温热能,同时有效的降低了空压机的运行温度提高空压机运行的有效运转增加产气量。
       由于压缩机内部循环对油温有要求,加上不同温度的热值不同,换热器换热效率不同,根据工程实际经验,可以被利用的热量折合压缩机的轴功率约为65%,油气双回收回收效率可达80%以上。回收方式通过油温(75℃-90℃)热回收为主,气温(75℃-90℃)热回收为辅。
       空压机余热回收的热量预测
       针对空压机热量分析以1台132为例,空压机加载为80%,全天24小时计算,每年按360天计算,电费折算0.7元/kW.h,计算如下(换热效率以65%计算,换热器效率按90%计算):
       每小时可回收热量:
       Q =p×n1×n2×n3×n4
           =132×80%×65%×90%
           =61kW
 
       查阅单位换算表可知,1kWh=860kcal,则单台空压机可供热量为:
       Q =61×860
           =52460kcal
       回收的热量供员工洗澡人数测算
       每小时可产生40℃的热水量为:
       M=Q/(c×△t)
          =52460÷45(温度差)
          =1165kg
        每天可产生热水1165×24=27960kg =27吨,每天洗澡每人为100kg计,则可以供270人洗澡。
 
         空压机余热回收前景光明
         随着国内社会经济水平的持续提升,各类能源产品对应价格不断上涨,能源消耗对于工业企业的生产经营是至关重要的,企业所面临的能源成本也是与日俱增,因此对应设施节能改善的必要性越来越重要。与此同时,随着科学技术的日益创新,使得余热回收领域的节能研究得到了快速发展,空压机的余热回收得到了实质性的开发和利用。事实证明,利用空压机余热供热非但不影响空压机的正常运行,而且对空压机系统的运行是十分有益的。一次投资,受益无穷。在环保节能时代,空压机余热回收的效益和优势将会越来越明显。
 
2020年12月9日 09:19
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