空气压缩机热能回收原理及应用效果_陆振乾

空气压缩机热能回收原理及应用效果_陆振乾

第39卷??第2期

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2011年2月

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空气压缩机热能回收原理及应用效果

陆振乾????????????生兆昆

????????(盐城工学院)????(江苏常州出入境检验检疫局)

????摘要:??探讨空气压缩机热能回收的原理及应用效果。介绍了空气压缩机热回收的优点、能量回收的方

法,并对具体项目的改造方案设计、采用的技术设备以及节能效益进行了论述。针对空气压缩机大量冷却余热散失的现状,提出了一种废热回收利用方案。实践证明,空气压缩机热量回收改造投资少见效快,整个项目一次投资后,其回收期约为6个月,具有较好的节能效果和经济效益。

????关键词:??空气压缩机;热回收;节能;冷却水;余热

.6+1????文献标志码:B????文章编号:1001??7415(2011)02??0011??03????中图分类号:TS108

PrincipleandApplicationEffectofAirCompressorHeatRecovery

LuZhenqian????????????????????????ShengZhaokun

??????????(YanchengInstituteofTechnology)??(JiangsuChangzhouEntry??exitInspectionandQuarantineBureau)????Abstract??Principleandapplicationeffectofaircompressorheatrecoverywerediscussed.Aircompressorheatre??coveryadvantagesandenergyrecoverymethodswereintroduced.Thenspecificprojectmodificationdesign,adoptivetechnologyequipmentandenergy??savingbenefitwerediscussed.Accordingtothestatusofplentyofaircompressorcool??ingheatloss,wasteheatrecoverycasewereproposed.Thepracticeshowsthatinvestmentofaircompressorheatrecoverymodificationislesswhilethebenefitisfaster.Afteronetimeinvestmentforwholeproject,therecoveryperiodisabout6months,theenergy??savingeffectandeconomicbenefitsarebetter.

????KeyWords??AirCompressor,HeatRecovery,Energy??saving,CoolingWater,WasteHeat

????随着现代纺织技术的不断发展,压缩空气在纺织工业得到了广泛应用,主要应用在纤维物料输送、轧辊加压、移动工位、喷射气流加工、射流自控技术、清洁部件机台和喷气织机引纬等方面。这些高压空气的产生就必须使用到空气压缩机。空气压缩机(以下简称空压机)是将原动机(通常是电动机)的机械能转换成气体压力能的装置。在机械能转换为气体压力能的过程中,空气被强烈地压缩,温度骤升,产生大量的热量,同时空压机机械部件高速运转也会产生大量的摩擦热,温度可以达到80??~100??。这些热能普遍采用风冷或水冷方式被无端地废弃排往大气中。从节约资源、可持续发展以及低碳的角度来看,利用某些方法和装置将空压机产生的废热回收利用,既能解决空压机组的冷却问题,又能最大限度地利用能量,可以为纺织印染企业降低生产成本,具有一定的经济效益和社会意义。

作者简介:陆振乾(1980-),男,讲师,盐城,224051

:1??空压机余热回收技术的优点

安全环保高效节能。在不影响空压机工作的情况下,利用空压机余热回收制热,不消耗任何电能和燃料,不排放任何废气,不产生任何污染。

提高空压机的运转效率。安装余热回收装置的空压机组,可以提高产气量8%,空压机的原有散热风扇有时将停止运转,极大地降低了空压机的耗电量,可实现空压机的经济运转。

延长空压机使用寿命。安装空压机余热回收装置后,可显著降低空压机排气温度,减少机器故障,延长设备使用寿命,延长机油、过滤器、油气分离器更换时限,降低维护成本。

2??空压机的能量变化及冷却系统

2.1??空气在被压缩过程中的能量变化

静止的物体,其内部的分子、原子等微粒仍在不停地运动着,这种运动叫做热运动。物体因热

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第39卷??第2期2011年2月

体的内热能叫做内能,意味着是储存于物体内部的能量。气体在压缩过程中,外功和内能的变化以及系统和外界的热交换,应符合能量守恒定律。过程中可用以下公式来表示:

dw=du+dq

式中:dw表示外界所做的功,du表示压缩空气增加的内能,是正值,dq表示压缩空气向外界散发的热量,是正值。

从公式可以看出,压缩过程中外界对压缩空气所做的功转化成两部分:内能和散热。这些热能的4%左右由压缩空气带走,2%左右通过机器及管道以辐射形式散发出去,而约94%都传给了冷却媒介。如对这部分能量进行回收利用,其效益十分可观,运行费用可大幅降低。2.2??空压机冷却系统

空压机的冷却方法有两种:空气冷却和水冷却。一般小型的空压机或缺少水源的场所,可选用空气冷却形式,风冷型冷却系统都是用风道把空压机组工作产生的热量全部排到室外。而大型空压站且有水源的场所则采用水冷形式较多。纺织厂特别是喷气织造厂需要的供气量较大,一般采用螺杆式和离心式空压机组同时配备水冷却系统。冷却水经过进水阀流入进水总管,然后流入中间冷却器、后冷却器和油冷却器等流入出口管道,经出口阀排出,再做冷却处理。

水冷却系统主要有三种形式:一次性通过系统、开环循环系统和闭环循环系统。一次性通过系统的冷却水来自河流、地下水或自来水,通过空压机后就直接排入下水道;开环循环系统是将由空压机来的热水送到冷却塔中,使水的温度降低再送回机内进行冷却处理;闭环循环系统的冷却水不与外界接触,来自空压机的热水流经一个热交换器后变成温度较低的冷却水,然后循环回到空压机内进行冷却处理。

对于水冷却系统的能量回收方法在空压机内部水路循环中串入一机外板式换热器,内部水先与来自软水箱的软水进行换热,既降低了内部水温,又提高了外部水温。然后再进入水冷却器或直接回流空压机内进行冷却。被加热的水在蓄热水箱处储存,最后再输送到热网。当热量被回收利用后,水冷却器的负荷大大降低,甚至不再需要冷却塔。

3.2??改造实施

以某纺织厂为例,采用阿特拉斯ZR400型水冷无油螺杆空压机,加装热回收装置核心为西门子公司的ER??Z??5型板式热交换器和超声波热能表。空压机水路循环热交换改造方法见图1。在空压机的水路中接入热回收装置,热回收系统安装在空压机外部,通过水管以及连接件与空压机相连。随着添置内部水泵的循环,空压机的内部水通过板式热交换器与来自软水箱的软水换热,使内部水得到冷却而外部软水温度得到提升。

图1??压缩空气系统与热水系统结合示意图

????改进后,冷却塔不再投入使用,但为了保证系统运行安全可靠,仍保留了冷却塔,只是在冷却塔的入口和出口管道上加装了处于常闭状态的膨胀阀门。膨胀阀门采用温度控制,一旦废热回收系统出现故障后,内部水温上升到限定温度,则阀门打开,使原有的冷却塔降温系统投入使用,确保了空压机能可靠冷却。

附属设施工程还包括在原有软水箱与空压机新装的热交换器之间进行管道连接,内部管路上串联一台循环水泵,软水箱和管道均加装保温材料。项目节点为由空压机至软水箱,不含由软水箱至各用水点部分。

3??能量回收方法及改造实施

3.1??能量回收方法

空压机余热回收充分利用热交换原理,将空压机的余热(冷凝热)进行回收。空压机的冷却方法不同,其冷却系统的装置也不同,能量的回收方法也会有所差别。对于空气冷却系统,热量回收方法通过对压缩机冷却产生的大量低温热气流

4??能量回收计算

空压机轴功率为355kW,现场的超声波热能表上显示回收装置回收功率为347kW。1kW??hl

第39卷??第2期

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2011年2月

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为:347??860??24=7??16??10(kcal)。过热蒸汽其焓值约为:6??5??10kcal/,t本地区蒸汽价格为:185元/t。经计算每年可节约能源(1年按350天计算):7.16??10??350/6??5??10=3855??4(t)。可节省成本:3855??4??185=71(万元)。空压机热回收项目的热量回收装置及水循环系统的总投入约38万元,可以算出整个项目的一次投资后,其回收期约为6个月。

6

5

5

用。空气压缩机热量回收改造投资少见效快,符合国家产业政策,利国、利民、利己,值得推广。参考文献:

[1]??张浩,闵圣恺.空气压缩机的热回收改造实践[J].

上海节能,2009(2):8??10.

[2]??潘荣昌,李海霞.纺织厂新建空气压缩站的节能措

施[J].棉纺织技术,2009,37(10):34.

[3]??李宗耀.纺织空压技术[M].北京:中国纺织出版

社,2001:67??74.

[4]??周义德,李虹,樊瑞,等.喷气织机用压缩空气性能

分析研究[J].棉纺织技术,2008,36(3):19??22.[5]??许伟,王继业,马思军,等.降低纺织厂空气压缩机

能耗的几种方法[J].棉纺织技术,2010,38(6):12.

5??结语

回收空气压缩机废热加热生产、生活用水方案,既解决了空压机冷却散热的难题,又充分利用

了废热,为企业节约了一次能源,一次投资就可以源源不断地得到热水,节省了企业大笔的运营费??读者??作者??编者??

??棉纺织技术??期刊征稿启事

1??征稿内容

(1)配棉精细化、电子化的理论及实践;(2)高性能纤维的开发及应用;(3)防护用纺织品的研制;(4)医用纺织品的开发;(5)梳理技术的研究进展;(6)清梳联工艺的优化;(7)并粗新设备、新工艺的应用;

(8)传统纺纱与新型纺纱工艺技术进步及设备改造的研讨;

(9)新型专件、器材的使用体会;(10)织前和织造过程节气、节纱的技术改造;(11)新型上浆工艺及新型浆料的研制;(12)织造工艺技术创新及织机技术改造;(13)纺织工艺、设备及管理信息化建设的实践;(14)纺织企业节能降耗的有效措施。2??稿件文责

文责自负,来稿应符合国家标准和有关规定。涉及机密的稿件,作者投稿前应先征得有关单位同意。来稿如曾投某报刊,务请注明。3??稿件具体要求

(1)来稿要求内容翔实,数据准确,图文相符,文字精练,采用法定计量单位;

(2)来稿字数一般以5000字以下为宜,3000字以上的稿件请编写摘要。摘要字数以200字以内为宜,并按照??目的、方法、结果、结论??四项要求编写;

(3)论文中要有中、英文的题名、单位名称、

作者名、摘要、关键词,并提供第一作者简介(姓

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