空气压缩机余热回收

来源：杭州新蓝— 余热回收发布日期：2023.05.22

压机余热回收是指一种新型高效的余热利用设备，通过吸收空气压缩机废热100%加热冷水，无能耗。作为一种新型高效的余热利用设备，主要用于解决员工的生活、工业热水等问题，因为企业本身现在使用螺杆式空气压缩机，只是增加了螺杆式空气压缩机的功能，为企业节约了能耗，从而节约了大量的成本。

空气压缩机在中国被广泛使用，热能的浪费也非常严重。如何回收空气压缩机的余热，以便合理、科学地利用这些余热，已成为近年来研究的热点。然而，空气压缩机的余热利用确实相对乐观，因此有必要进行深入的研究和分析，以尽可能提高其余热的利用效率。

空气压缩机余热回收

空气压缩机（简称空气压缩机）是工业领域应用广泛的动力源之一，广泛应用于机械制造和其他需要压缩气体的地方。实际检测发现，空气压缩机排出体内的油气混合物温度较高。如果热量不及时排出，会对设备造成严重损坏，影响产气效率。因此，空气压缩机产生的余热回收不仅可以大限度地回收能量，降低能耗，而且可以提高空气压缩机的产气效率，延长设备的使用寿命。

空气压缩机的余热一般是指螺杆式空气压缩机在高压空气生产过程中产生的多余热量。螺杆式空气压缩机在长期连续运行过程中，空气被高压压缩，温度急剧上升；同时，空气压缩机螺杆的高速旋转也会摩擦加热，相当于空气压缩机输入功率的25%，其温度一般为80℃～100℃。生产过程中只需要空气压力。作为副产品，这些热能需要空气压缩机的散热系统快速冷却，以满足空气压缩机正常工作的温度要求。如果不有效利用，巨大的热量将被浪费，在冷却过程中需要消耗额外的电能。

根据空气压缩机的散热方式，空气压缩机余热回收系统可分为风冷空气压缩机余热回收系统和水冷空气压缩机余热回收系统。

空气机余热利用技术瓶颈

虽然现在大多数企业回收空气机废热，在热负荷要求不高的情况下，使用板式换热器回收空气压缩机废热，可以满足要求，但如果热负荷要求高，水要求高，板式换热方法不能满足要求，加上季节因素的影响，回收效果不理想，因此解决这个问题，需要提高空气压缩机废热温度和热水流量，在空气压缩机本身的温度是一定的情况下，如何快速提高热水温度已成为空气机余热利用的技术瓶颈。

初步设想与论证

1、初步设想

（1）将空压机产生的热能从空压机内部引导到空压机外部；

（2）新增能量控制装置，提高空气压缩机冷却水供回水温度，通过转化利用收集到的热能；

（3）新增板式换热器，通过板式换热器将软化水与自来水隔离，让软化水加热自来水，收集导出的热能；

（4）增加储水箱将利用回收的热能循环加热自来水，用于职工洗澡。

2、设想论证

（1）空气压缩机长期运行产生高温压缩气体，空气压缩机一级转子出口温度为190℃，二级转子出口温度为160℃。降低空气压缩机温度所需的冷却水量为480吨。我们比较所谓的高温气体和液体，产生热水，降低空气压缩机温度，改造时只连接水管，确保不造成漏油和漏水，不会对空气压缩机造成损坏；

（2）能量控制装置的主要功能是调节空气压缩机进出水的软化水温度，使软化水满足空气压缩机的运行要求，有利于热能的收集；

（3）板式换热器具有传热效率高、结构紧凑、拆卸清洗方便、纯逆流换热、无保温等优点，能有效将收集到的热能传递给自来水，实现热能交换；

（4）设计储水箱为30t，夏季加热至55℃需5小时，冬季需6小时，全天可产生55℃热水90t以上，每人洗澡需水80kg，可满足1100人洗澡。我厂现有员工不足900人。

空气压缩机热回收可操作性分析

1、空压机热回收原理：

大中型空气压缩机一般都有油冷却系统。空气压缩机工作时产生的热量（主要是摩擦热）通过自身的油循环系统将高温油输送到油冷却器。油冷却器一般为管壳式或风冷式换热器，其中管壳式换热器通过特定的冷却水冷却润滑油，冷却水通过冷却塔将热量传递给室外空气。此外，空气压缩机产生的压缩空气也是高温的，必须经过冷却装置后才能进入储气管使用。这两部分的热量加起来大约等于压缩机输入功率的3/4，有很大的回收空间。

2、基本组成

空气压缩机一般包括两个冷却器，油冷却器和空气冷却器，喷油压缩机一般油温和空气温度可达80～当两个冷却器共用一套冷却水系统(常用配置)时，每100kW输入功率需要1.5冷却水l/s，冷却水温升至15度，因此需要带走的热量为70kW。因此，这部分能量的回收利用有限，日常供暖和生活卫生热水所需的温度约为45度～65度，与空气和油的温差为35度～15度，符合换热的基本要求，可部分使用。为了不增加油和压缩空气的阻力，更好的方法是改变冷却器的形式。英格索兰超级冷却剂分为高温段和低温段，用于加热和回收水，低温段用传统冷却水冷却。

3、具体结构

对于螺杆式空气压缩机，其热量分布在油和空气上。空气冷却器通常采用管壳式，空气在管内外流动，阻力小，水在管内流动。改造时，只需在水室内增加隔板，在封头部分增加进出水管，部分换热空间可以用加热水代替。由于空气出口温度较低，大部分热量无法回收。为了不影响压缩空气的冷却效果，回收量控制在30%左右。油温一般为69～98度，通常采用板式或套管式换热器，这种换热器在订购时也可以需要多工艺结构，增加部分换热面积进行热回收。目前，所有的热回收系统都是冗余系统，热回收可能会停止，但主机的工作不能受到影响，因此在设计中应考虑，即使热回收系统不使用，主机也可以通过现有的冷却系统正常工作。

4、控制

由于原空气压缩机系统控制系统完善，其功能负责维护系统的正常高效运行，热回收系统为冗余系统，原空气压缩机组无需改变任何控制。热回收本身的控制系统可以采用温度控制，通过监测热水箱的温度来控制加热循环泵的运行。当水泵运行时，它是热回收系统的启动状态。当热水温度较高时，可设置水温，增加循环次数。为了节约能源，防止压缩机未启动，水泵启动造成电力浪费，可以通过测量排气温度来确定循环水泵是否需要工作。

5、热回收系统的组成

热回收系统包括换热系统、加压系统、水源和保温系统。由于空气压缩机的开关不均匀，与设备配置和工厂使用有很大关系，可以认为热源在单位时间内混乱，但从长远来看是稳定的热源。同时，加热和卫生热水负荷也不均匀，为了缓解矛盾，必须有足够的保温方法，即保温水箱。

6、经济性分析

以每100kW输入功率回收20%，即20kW计算，空气压缩机配件空气压缩机每天运行8小时，5ax-g9m可回收160kW热量，45度热水5.5吨，用锅炉制造同样多的热水需要15.4的燃油kg，如果按7.2元/公斤计算，每天可以节省111元，每年(240个工作日)可以节省26640元的燃料成本。电锅炉同样的热水量每天至少要200元，全年可以节省4.8万元。可见，利用空压机余热再生能源是一种可行的对策，也是一种非常经济的方式，值得我们今后进一步发展。