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螺杆式压缩机热能回收改造与实践

   一、前言
  【压缩机网】如今,节能被提到一个相当重要的高度,有人甚至把节能称为“第二能源”。企业实施节能改进,不仅可以缓解政府能源供应和建设压力,减少废气污染保护环境,更重要的是可以让企业降低能耗,减少企业自身运营成本。很多企业开始针对螺杆空压机运行过程中存在的热量浪费现象,进行热能回收。
 
  二、螺杆压缩机热回收概述
  螺杆式压缩机是广泛应用于生产领域的通用机械,把电能转换为机械能,机械能转换为热能,在机械能转换为热能过程中,空气得到强烈的高压压缩,使之温度骤升,这是普通物理学机械能量转换现象。
       机械螺杆的高速旋转,同时会摩擦发热,这些产生的高热由空压机润滑油的加入混合成油/气蒸汽排出机体,这部分高温油/气流的热量相当于空压机输入功率的3/4,它的温度通常在80℃(冬季)~100℃(夏秋季)。
      这些热能都由于机器运行温度的要求,被各种冷却器及排风扇带走并排放到环境中。根据相应类型压缩机的结构和原理适当地进行改造,将其热量回收,结合企业实际情况将这些热源进行利用,那么就可以变废为宝,将原本排入环境的热量收集利用,减少用于其它用途加热的燃料消耗量。对螺杆式压缩机现状的了解,我发现了此设备主要存在以下几个方面的问题:
  1.能源浪费严重
  螺杆式压缩机在运行的过程中产生了大量的热量,可是这些热量都被各种冷却器及排风扇带走并排放到环境中。这么多的热量就这样白白地浪费掉,非常可惜。
  2.损耗机器寿命
  螺杆式压缩机在运行的过程中产生了大量的热量,而由于我们现在只是采取了用排风扇来冷却热量,冷却的速度比较慢,如果不能及时降低热度的话,强大的热量就会造成螺杆式压缩机阴阳转子温度的上升。从而造成设备的损坏,减少压缩机的使用寿命。
  3.存在安全隐患
  因为螺杆式压缩机在运行的过程中产生了大量的热量,又不能及时地排除这些热量,很容易引起压缩机的突然停机,生产车间的气动工具也会造成连锁的突然停机。突如其来的停机,究竟会造成怎样的后果,我们难以预料,存在很大的安全隐患。
  三、某厂螺杆式压缩机现状
  某厂有两个空压站,每个空压站有四台螺杆式压缩机(其中三台40m3、一台20m3,总共八台。每年12月6日~次年6月5日第二空压站运行、6月6日~12月5日第三空压站运行。正常情况下日班开二台40m3、中班开一台40m3和一台20m3、夜班一台40m3,其余机床处于备用状态。),空气压缩机在工作时产生大量热能,最后以风冷的形式将废热奢侈的浪费到环境中。
  1.压缩机基本信息及分布情况(见表1)
 
螺杆式压缩机热能回收改造与实践
 
  2、加热1吨水所需热量的比较(同样把1吨水从20度加热到55度):
  用电热水器制热水平均费用为34元/吨
  用柴油锅炉制热水平均费用为20元/吨
  用太阳能热水器制热水平均费用为12元/吨
  用空气热制热水平均费用为8元/吨
  用螺杆式压缩机余热回收制热水平均费用不到0.5元/吨
 
  四、螺杆式压缩机热能改造的尝试
  1.第二空压站某品牌20m3压缩机运行现状(见表2)
 
螺杆式压缩机热能回收改造与实践
 
  2.可行性分析
  1吨水每升高1℃,所需要热量为1,000kcal;
  1度电=1KWH=860Kcal;
  1年运行175天;
  1度电费=0.6元;
  夏季补水温度25℃,冬季5℃,春秋15℃。
  经过验证:每台螺杆式空压机功率的40%可以热回收。空压机投入运行后,空压机每天最多可回收热量(见表3)。
 
螺杆式压缩机热能回收改造与实践
 
  3.节能效益分析
  全天可回收空压机热能:Q=Q1×860=303580kcal;
  夏季每天可生产60℃热水8.67吨;
  春秋季每天可生产60℃热水6.74吨;
  冬季每天可生产60℃热水5.52吨;
  全年可回收空压机热能,换算成电量,电锅炉的效率为95%,则每年可节省电的费用:Q1*175*0.6/95%=38015.79元;(见表4)
 
螺杆式压缩机热能回收改造与实践
 
  4.投资预算分析;投资回报分析(见表5)

螺杆式压缩机热能回收改造与实践
 
  5.制定改造方案并实施
  根据以上分析,充分利用螺杆式空气压缩机所产生的余热,经推算和论证,改造方案定为对第二空压站某品牌SA-120A螺杆式压缩机采用余热利用装置——高效热回收装置。
       对螺杆式空气压缩机所产生的高温高压的气体进行冷却,不仅可以提高空气压缩机的产气效率,而且将回收的热能用于企业员工福利生活热水加热或企业生产需要流体预热等领域,环保节能,零运行费用,一次投资,永远受益,从而解决了企业为福利生活热水长期经济制服的承重负担。
  一套完整的适用于SA-120A机型的能量回收装置包括:
  SA-120A压缩机内部油路改造;
  热量吸收装置:用于将能量传递到生产过程的设备;
  PLC控制系统;(见图1)
 
螺杆式压缩机热能回收改造与实践
 
  4.1高效热能回收设备主要可以实现下列功能
  4.1.1回收空压机运行时产生的热量;
  4.1.2进/出水温度、压力就地监测;
  4.1.3PLC远程监控和异常报警;
  4.1.4进/出油温度、压力PLC远程监测和异常报警;
  4.1.5单位时间节能量统计和单位时间节省成本统计(高配);
  4.1.6累计节能量统计和累计节省成本统计(高配);
  4.1.7节能信息报表生成(高配);
  4.2空压机热回收系统特点
  4.2.1低运行成本:不烧油、煤,充分利用螺杆空压机热能;
  4.2.2低成本投入:安装螺杆空压机余热回收热水器马上见效,无需投入其它热水设备;
  4.2.3无天气影响:只要空压机运行,即可供应热水;
  4.2.4改善空压机运行状况:降低故障率,延长空压机使用寿命;
  4.2.4符合环保要求:节能、安全、卫生、方便。
 
  五、改造后总结分析
  经过改造后,热能转换系统由于不改变空压机原有的工作状态,充分利用空压机工作时的余热,空压机散热风机(因油温、气温降低在80~88℃合适的条件下)会自动停用,同时可冷却空压机产生出来的气体,从而达到空压机省电、节能、环保、减排、降低磨损、延长寿命、安全可靠的目的。同时也为空压动力开辟全新的节能方案!
  5.1 增加了单位产量
  在基本相同的运行工况条件下,安装了热能回收装置后,温度也下降了,产气量也上升了。温度每下降1%,产气量就上升0.5%。在相同的工作时间内,就明显提高了螺杆式压缩机的产能。
  5.2提高了职员福利
  通过对螺杆式压缩机热能回收改造把保持机温正常外的废热全部回收造热水,产热水量大,用于企业职员福利洗澡用水的加热,不需另外费用,一次投资就可以得到取之不尽的生活热水。
  5.3延长了使用寿命
  同时通过改造机油温度降低,粘度增高,气密封性增加,也因此提高了产气量;机油不易高温变质,润滑良好、减低零部件磨损,保证了空压机在优良的工况下运行,延长了使用寿命。
  5.4节能环保有保障
  更重要的是对螺杆式压缩机改造后,停止了向环境排放废热,减排达到了100%,符合当前节能减排的要求。这种热能回收方法对于装有螺杆式压缩机的企业有一定借鉴意义。
 
  参考文献
  [1] 复盛空压机用户手册。
  [2] 中国空压机网。
  [3] 《热能开发与应用技术》,作者:朱家玲 等编著。
 

来源:本站原创

标签: 热能压缩机改造  

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