技术
TECHNIQUE

无油空压机热能回收分析

   1、无油空压机冷却工作原理
 
  空气通过过滤器进入第一级低压转子的加压和中间冷却器冷却,再通过管路系统进入第二级高压转子的加压和后冷却器冷却,使高油的压缩空气降低到可接受的程度。外界的冷却水进入后冷却器、中间冷却器和油冷却器,冷却高温压缩空气和高温油。油通过管路系统冷却低压转子和高压转子,高温油进入油冷却器冷却后,在内部循环使用。对于空压机空气经过第二级高压转子的压缩,一般可以达到180℃~190℃的温度,经过冷却后,压缩空气温度一般控制在40℃~45℃进入干燥机干燥,空压机的输入功率大约有90%(大部分为轴功率)是作为热量通过冷却器带走,消耗在环境中的。
 
  2、现状分析
 
  2.1 空压机系统现状分析
 
  2台ZR200回收热水情况。
 
  ZR200热能回收分析:
 
  回收的效率为85%,加载率为90%,则该2台ZR200空压机满负荷运行20小时可供每天回收的热量为:
 
  6120kWH(400×85%×90%×20=6120kWH.)。
 
  2.2 用热系统现状分析
 
  ①冬季。取暖应用+洗澡水=综合应用
 
  a.取暖应用
 
  冬季取暖管道回水温度为50度左右,进水温度为65度左右,空压机可回收温度:最高90度,空压机允许冷却进水温度最高35度。空压机热能回收加热取暖出水温度高于65度(可到90度),回水温度低于35度,90%加载、回收85%。热能回收水每天循环量=174.86吨。400*0.85*0.9*3.6/4.2/(65-35)*20=174.86吨。
 
  每小时可用采暖热量=174.86*1.17/24*(65-50)=153.44kW。
 
  (冬季供暖要求出水温度65度,回水温度50度。)可用采暖面积为:153.44/0.12=1278。(根据暖通规定采暖面积 按照120W/计算)。
 
  每天用于取暖的热量为:
 
  3068.8kWH.(153.44*20=3068.8kWH)
 
  3068.8kWH相当于11047兆焦
 
  180吨蒸汽的热值为:2520兆焦/吨
 
  每天折合节省蒸汽为:5.5吨。(蒸汽80%的热效率利用计算)
 
  蒸汽按照250元/吨,每天则可以节省:1375元。
 
  130天取暖计算,一个冬季则可以取暖节省178750元。
 
  b.洗澡应用
 
  自来水冬季温度约为0度,需要加热到50度供工人洗澡。
 
  经过取暖加热后,空压机热水回收的温度约为50-55度左右,可把洗澡水加热到45度。
 
  2台ZR200空压机每小时可回收热量:306kWH(400*0.85*0.9=306)
 
  取暖每小时用掉:153.44kWH
 
  每小时可用于洗澡水加热的热量为:152kWH。
 
  洗澡水从0度到45度每天可以加热量为:2.9吨/小时。
 
  全天可以生产加热洗澡水为:58吨/天(2.9*20)
 
  冬季加热洗澡水可以节省蒸汽:5.5吨。
 
  一个取暖冬季综合应用每天可以节省蒸汽:11吨。
 
  一个取暖冬季综合应用可以节省蒸汽:357500元。(130天计算)
 
  冬季热量用于取暖和洗澡应用,洗澡水箱加热完毕后,全部热量用于取暖应用。
 
  ②其余季节 洗澡水=综合应用
 
  洗澡应用
 
  自来水温度约为15度,需要加热到50度供工人洗澡。
 
  2台ZR200空压机每小时可回收热量:306kWH (400*0.85*0.9=306)
 
  洗澡水从15度到50度热水量为:7.5吨/小时。
 
  全天可以生产加热洗澡水为:150吨/天(7.5*20)
 
  其余季节关闭取暖系统,满足洗澡系统的应用。
 
  其余季节(200天计算)如果热量全部利用,则可以节省蒸汽:2200吨。(200*11)节省蒸汽:550000元。
 
  ③全年节省费用计算:
 
  2台ZR200热能全部利用,全年可以节省蒸汽:907500元。
 
  ④冷却补充水夏季可大大降低,按照每天减少30吨补充量,每吨1.5元,150天计算可节省:30×150×1.5=6750元。
 
  ⑤总计可节省费用:
 
  空压机热量应用+冷却水减少量=91.3万元。
 
  3、改造方案
 
  此次改造的主要内容:空压机提供优质的热源,通过改造和控制使之出口水温度达到要求温度,改造空压机内部冷却水系统,循环泵系统,热交换系统。
 
  空压机经过改造后,热能通过热能输出模块C进行输出,当外部不用热量时,通过备用冷却水(原冷水塔的水)进行散热,保证空压机的正常运行。空压机的空气出口温度经过再加的后冷器A进行降温,保证空气出口温度达到干燥机的入口要求。当空压机开时,相应的电动阀DF开启,提取热量。空压机关闭时,相应的DF关闭但留10%的开度,保证空压机的余热散发。洗澡换热应用,洗澡水箱和洗澡的板式换热器F1换热,出口温度由J1进行控制,当水箱内的温度达到要求时,水泵组G1停止运行。洗澡应用,洗澡前15分钟,回水电子阀门H2开启,定压水泵G3运行,把管道内的水预热。回水电子阀门H2在15分钟延时后关闭,洗澡进行,洗澡完毕定压水泵G3关闭。洗澡水箱内的水位降到一定的比例时,补水电子阀门H1开启,也可手动补水。软水箱加热,软水箱的水由原先的水泵到达F2换热器后,流回软水箱。当软水箱的水温达到一定的温度时,温控电子阀门H2关闭。冬季取暖时,关闭取软水箱的阀门,打开G2水泵,把取暖的回水到换热器F1进行加热,温度由温控阀门J2进行控制,然后再回到取暖的回水管路上。
 
  空气压缩机是目前市场上普遍使用的一种动力设备,只需进行适当的改造,可以提供品位较高的热源,用于锅炉进水预热、生活热水、空调供热等。在保证热回收效率最大化的同时,也使设备的油温控制在正常合理的范围,保障了设备的正常运行,对空压机不会产生任何负面影响。
 
  参考文献
  [1]张玮,李广华.空压机热能回收与应用的探讨[J].科技创新与应用,2013(13).
  [2]张玮,李广华.空气压缩机热能回收改造分析与应用[J].硅谷,2013(04).
  [3]叶聿漳.空压机热能回收器的应用[J].能源与环境,2012(06).
 
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