【壓縮機網】引言
空壓機是一種應用廣泛的通用機械，運行時其輸入能源的85%～98%將轉化為熱能，如不將熱量回收，熱能將由冷卻器、排風扇帶走，排放到環(huán)境中，這些熱能并沒有得到很好的利用。目前有許多工廠使用余熱回收裝置，回收的熱量大多用于洗浴用水、采暖及工藝預熱。
在廣汽本田增城工廠，壓縮空氣的電力消耗約占全部電力消耗的12%。2019年已完成噴油螺桿空壓機的改造，將原本廢棄的熱量回收。由于工廠中空壓站緊鄰制冷站，制冷站中的冷凍機為生產工藝以及環(huán)境提供冷凍水。制冷系統(tǒng)用量最高時每天需要為工廠提供冷量超過1000GJ。經過研討確定將熱水用于制冷。這也是公司內首次引入溴化鋰制冷機組，同時開創(chuàng)了汽車行業(yè)用空壓機余熱零成本制冷且用于生產工藝的先例。螺桿空壓機余熱回收制冷節(jié)能項目自2019年11月14日投入使用，全年24小時不間斷穩(wěn)定運行，未發(fā)生任何故障。每年實際節(jié)約電力近120萬kWh，節(jié)省費用逾100萬元。在此基礎上，推進無油空壓的余熱回收。
1 無油空壓機熱回收原理分析
目前工廠在用的無油空壓機主要是離心式空壓機和無油螺桿空壓機。
離心式空氣壓縮機的空氣系統(tǒng)并不復雜，空氣經吸風口和空氣過濾器接入空壓機一段進氣口，通過空壓機內部高速旋轉的葉輪對空氣做功，使空氣壓力、溫度、流速提高，然后流入擴壓器，再使空氣流速降低，壓力進一步提高，并經導向裝置使空氣流入下一級葉輪繼續(xù)壓縮。由于空氣經逐級壓縮后的溫度不斷升高，而在下一級中壓縮溫度高的空氣則需多耗功。為了降低空氣溫度，減少壓縮功耗，空氣系統(tǒng)中采用了分段中間冷卻的結構。在空氣系統(tǒng)中沒有油的參與，所有熱量蘊含在空氣當中，壓縮后的空氣通過各級冷卻器與循環(huán)水進行換熱，由循環(huán)水帶走大部分熱量，其余熱量散發(fā)到空氣。
本次余熱回收系統(tǒng)回收的熱量主要來源于高溫的壓縮空氣。根據離心式空壓機特性，空壓機運行時會產生大量的壓縮熱，壓縮熱消耗的能量占機組運行功率的85%，通常這部分能量通過機組的風冷或水冷系統(tǒng)交換到大氣當中。離心空壓機分三級壓縮，根據相關的技術資料，對于離心式壓縮機，一、二級的潛熱小，不僅回收熱水的溫度不能滿足需求，而且改造會對設備造成不良影響，而其第三級主機出口氣溫一般可以達到110℃，可回收65℃～75℃的熱水，之后經過冷卻的壓縮空氣一般控制在30～35℃。所以對離心機第三級壓縮熱量進行回收，可獲得最大效益（一臺離心機每小時最多可回收12萬kcal熱量）。對于無油螺桿空壓機，同樣回收最后一級的熱量，可獲得最大效益（一臺無油螺桿機每小時最多可回收7.7萬kcal熱量），四臺離心機和一臺無油螺桿機通過熱回收以后，在熱水69℃回、75℃出的工況之下，每小時可以有約100噸的流量。
2 溴化鋰制冷原理分析
利用空壓機余熱產出的熱水來用于溴化鋰機組制冷，則幾乎不需要花費運轉費用，便能獲得大量的冷源，具有很好的節(jié)能效果，有利于熱量的綜合利用。
溴化鋰吸收式制冷機以熱能為驅動力，以水為制冷劑，溴化鋰溶液為吸收劑，制取制冷溫度在0℃以上的冷量，可用作空調或生產工藝過程的冷源。以熱能為動力，無需耗用大量電能，而且對熱能要求不高，75℃的熱水可被其利用。
溴化鋰吸收式制冷機主要由發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、換熱器、循環(huán)泵等部分組成。制冷循環(huán)過程：當溴化鋰水溶液在發(fā)生器內受到熱媒水的加熱后，溶液中的水不斷汽化，溶液濃度不斷升高，進入吸收器；水蒸氣進入冷凝器，被冷凝器內的冷卻水降溫后凝結，成為高壓低溫的液態(tài)水；當冷凝器內的水通過節(jié)流閥進入蒸發(fā)器時，急速膨脹而汽化，并在汽化過程中大量吸收蒸發(fā)器內冷媒水的熱量，低溫水蒸氣進入吸收器，被吸收器內的溴化鋰水溶液吸收，溶液濃度逐步降低，再由循環(huán)泵送回發(fā)生器，完成整個循環(huán)。如此循環(huán)不息，連續(xù)制取冷量。
因此制冷循環(huán)實際上是溴化鋰水溶液由稀變濃再由濃變稀和冷劑水由液態(tài)變汽態(tài)再由汽態(tài)變液態(tài)的循環(huán)過程。在溴化鋰機組，熱量輸入輸出的媒介分別由熱媒水、冷媒水、循環(huán)水三個獨立循環(huán)系統(tǒng)組成， 由其工作原理可知，熱媒水和冷媒水輸入的熱量應等于循環(huán)水輸出的熱量。制冷循環(huán)是物理變化過程，且是負壓狀態(tài)。溴化鋰機組的主要參數見下表。
3 解決方案
無油空壓機工作時，將供給它的能量（電能）的85%轉變成了熱能，這些熱能中的大部分都傳給了冷卻介質（水），對這部分熱量進行回收利用，其效益是很可觀的。對4臺離心空壓機及1臺無油螺桿空壓機進行余熱回收改造，用于溴化鋰吸收式制冷機生產冷凍水。
壓縮完的空氣在換熱冷卻前溫度達110℃，確認此次改造的主要內容：空壓機提供熱源（高溫的壓縮空氣），通過控制，出口水溫可達75℃。參考一期項目，由于空壓站緊鄰制冷房旁，制冷站房最高時需要提供冷量2700RT左右，淡季也需要提供冷量150RT。引入溴化鋰吸收式制冷機，將利用空壓機余熱產出的熱水用于溴化鋰制冷，即可滿足淡季時的供冷量。
具體改造過程是在不改變空壓機正常工作狀態(tài)的前提下，在空壓機原有的后冷卻器前增加余熱回收機組，通過余熱回收機組對高溫空氣進行換熱冷卻，利用高溫空氣對熱媒水進行加熱，熱媒水由水泵抽出，把得到的熱水供溴化鋰制冷機使用。
每臺空壓機配置一臺熱回收機組，根據所需溫度進行設定，熱回收機組循環(huán)末端管道接入溴化鋰制冷機形成閉式循環(huán)系統(tǒng)。循環(huán)介質使用純水，不易結垢。余熱回收系統(tǒng)將在保障空壓機穩(wěn)定運行的基礎上，最大限度地提供熱量利用。同時保留原有的冷卻水系統(tǒng)作為保障系統(tǒng)，當某一時間段無熱量消耗時，循環(huán)將與原有冷卻水系統(tǒng)進行換熱，充分保障空壓機的負載溫度，保障生產運行穩(wěn)定?？諌簷C余熱回收項目，一次性投資，收益多年，僅有熱水循環(huán)水泵能耗，幾乎可以忽略。只要空壓機正常運轉，就能源源不斷地產生所需溫度的熱水，節(jié)省更多的資源。如果空壓機余熱回收的熱量完全被利用，按照空壓機目前的運行情況，每年可以回收的熱量為9244800MJ（按4000小時計）。
4 改造后效果
利用余熱回收機組將壓縮空氣系統(tǒng)與制冷系統(tǒng)聯(lián)合起來，2021年11月在余熱回收機組和管道順利完成安裝和調試。
經過現場運行后，熱回收系統(tǒng)在不影響空壓機正常工作的前提下，達到了效果，完全可以滿足制冷機的要求。熱媒水經過幾次循環(huán)即達到目標溫度，回收效果完全達到了預期的目標。
項目落地后，能有效減少制冷機運行能耗，同時有效改善了空壓機的運行狀態(tài)：空壓散熱效果、空壓機冷卻效果、運行穩(wěn)定性均有優(yōu)化，有利于延長機組壽命，空壓機冷卻水出口溫度也有下降，間接減輕了冷卻塔的工作負擔，減少保養(yǎng)費用。以上改善預計每年可節(jié)省電力超過120萬元。通過實踐，證明了無油空壓機熱回收制冷的可行性和合理性及其巨大的節(jié)能效益。
創(chuàng)新貫穿該項目節(jié)能技改全方位、全過程，理念、觀念創(chuàng)新，讓團隊成員深入了解相關專業(yè)內容、技術、工藝要求，提高團隊技術水平的同時，在施工監(jiān)管中可以指導施工人員，更能保證施工進度和施工質量。并在項目推進過程中不斷反思，改善方案或設計的缺陷。如溴化鋰機組的冷卻水增加并入空壓機冷卻水系統(tǒng)，可以提高余熱回收系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率，同時也提高空壓機系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。設備廠家的專業(yè)工程師和站房的運維人員共同參與了本次節(jié)能改造，也從中受益匪淺。
5 結論
空壓機在目前的市場上應用廣泛，只需進行適當的改造，就可以提供品位較高的熱源，除了用于員工的洗浴，還可以用于制冷等用途。在11臺噴油螺桿空壓機完成熱回收的基礎上，此次廣汽本田增城工廠成功實現5臺無油空壓機熱回收，對于使用壓縮機的企業(yè)進行節(jié)能減排工作，提供了具有一定借鑒意義的案例。
參考文獻
[1] 漢隆( Hanlon Paul C.）, 郝點. 壓縮機手冊[M]. 北京: 中國石化出版社, 2003.
[2] 張學學. 熱工基礎[M]. 3版. 北京: 高等教育出版社, 2015.
[3] 王林. 小型吸收式制冷機原理與應用[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2011.
[4] 梁劍鋒, 孟晶, 范一格, 張偉科. 噴油螺桿空壓機余熱回收制冷應用[J]. 科學與技術, 2020.
[5] 宓爍婭, 陳吉超. 空壓機余熱回收系統(tǒng)設計與節(jié)能分析[J]. 節(jié)能, 2018.
[6] 李清波. 空壓機的余熱回收方式分析與研究[J]. 礦業(yè)裝備, 2019.
[7] 韓惠疇. 火電廠空壓機余熱利用效益分析[J]. 低碳世界, 2019.
[8] 賈玲, 吳勇生. 空壓機余熱利用案例及影響系統(tǒng)運行問題探討[J]. 資源節(jié)約與環(huán)保, 2019.
[9] 梁文興, 徐新閎, 王瑤. 淺談溴化鋰吸收式制冷[J]. 科技風, 2019.
[10] 李志紅, 溴化鋰制冷節(jié)能技術的應用[J]. 化工設計通訊, 2018.
[11] 趙娜, 孫魯清. 溴化鋰制冷技術應用[J]. 中國設備工程, 2017.
來源：本站原創(chuàng)
【壓縮機網】引言
空壓機是一種應用廣泛的通用機械，運行時其輸入能源的85%～98%將轉化為熱能，如不將熱量回收，熱能將由冷卻器、排風扇帶走，排放到環(huán)境中，這些熱能并沒有得到很好的利用。目前有許多工廠使用余熱回收裝置，回收的熱量大多用于洗浴用水、采暖及工藝預熱。
在廣汽本田增城工廠，壓縮空氣的電力消耗約占全部電力消耗的12%。2019年已完成噴油螺桿空壓機的改造，將原本廢棄的熱量回收。由于工廠中空壓站緊鄰制冷站，制冷站中的冷凍機為生產工藝以及環(huán)境提供冷凍水。制冷系統(tǒng)用量最高時每天需要為工廠提供冷量超過1000GJ。經過研討確定將熱水用于制冷。這也是公司內首次引入溴化鋰制冷機組，同時開創(chuàng)了汽車行業(yè)用空壓機余熱零成本制冷且用于生產工藝的先例。螺桿空壓機余熱回收制冷節(jié)能項目自2019年11月14日投入使用，全年24小時不間斷穩(wěn)定運行，未發(fā)生任何故障。每年實際節(jié)約電力近120萬kWh，節(jié)省費用逾100萬元。在此基礎上，推進無油空壓的余熱回收。
1 無油空壓機熱回收原理分析
目前工廠在用的無油空壓機主要是離心式空壓機和無油螺桿空壓機。
離心式空氣壓縮機的空氣系統(tǒng)并不復雜，空氣經吸風口和空氣過濾器接入空壓機一段進氣口，通過空壓機內部高速旋轉的葉輪對空氣做功，使空氣壓力、溫度、流速提高，然后流入擴壓器，再使空氣流速降低，壓力進一步提高，并經導向裝置使空氣流入下一級葉輪繼續(xù)壓縮。由于空氣經逐級壓縮后的溫度不斷升高，而在下一級中壓縮溫度高的空氣則需多耗功。為了降低空氣溫度，減少壓縮功耗，空氣系統(tǒng)中采用了分段中間冷卻的結構。在空氣系統(tǒng)中沒有油的參與，所有熱量蘊含在空氣當中，壓縮后的空氣通過各級冷卻器與循環(huán)水進行換熱，由循環(huán)水帶走大部分熱量，其余熱量散發(fā)到空氣。
本次余熱回收系統(tǒng)回收的熱量主要來源于高溫的壓縮空氣。根據離心式空壓機特性，空壓機運行時會產生大量的壓縮熱，壓縮熱消耗的能量占機組運行功率的85%，通常這部分能量通過機組的風冷或水冷系統(tǒng)交換到大氣當中。離心空壓機分三級壓縮，根據相關的技術資料，對于離心式壓縮機，一、二級的潛熱小，不僅回收熱水的溫度不能滿足需求，而且改造會對設備造成不良影響，而其第三級主機出口氣溫一般可以達到110℃，可回收65℃～75℃的熱水，之后經過冷卻的壓縮空氣一般控制在30～35℃。所以對離心機第三級壓縮熱量進行回收，可獲得最大效益（一臺離心機每小時最多可回收12萬kcal熱量）。對于無油螺桿空壓機，同樣回收最后一級的熱量，可獲得最大效益（一臺無油螺桿機每小時最多可回收7.7萬kcal熱量），四臺離心機和一臺無油螺桿機通過熱回收以后，在熱水69℃回、75℃出的工況之下，每小時可以有約100噸的流量。
2 溴化鋰制冷原理分析
利用空壓機余熱產出的熱水來用于溴化鋰機組制冷，則幾乎不需要花費運轉費用，便能獲得大量的冷源，具有很好的節(jié)能效果，有利于熱量的綜合利用。
溴化鋰吸收式制冷機以熱能為驅動力，以水為制冷劑，溴化鋰溶液為吸收劑，制取制冷溫度在0℃以上的冷量，可用作空調或生產工藝過程的冷源。以熱能為動力，無需耗用大量電能，而且對熱能要求不高，75℃的熱水可被其利用。
溴化鋰吸收式制冷機主要由發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、換熱器、循環(huán)泵等部分組成。制冷循環(huán)過程：當溴化鋰水溶液在發(fā)生器內受到熱媒水的加熱后，溶液中的水不斷汽化，溶液濃度不斷升高，進入吸收器；水蒸氣進入冷凝器，被冷凝器內的冷卻水降溫后凝結，成為高壓低溫的液態(tài)水；當冷凝器內的水通過節(jié)流閥進入蒸發(fā)器時，急速膨脹而汽化，并在汽化過程中大量吸收蒸發(fā)器內冷媒水的熱量，低溫水蒸氣進入吸收器，被吸收器內的溴化鋰水溶液吸收，溶液濃度逐步降低，再由循環(huán)泵送回發(fā)生器，完成整個循環(huán)。如此循環(huán)不息，連續(xù)制取冷量。
因此制冷循環(huán)實際上是溴化鋰水溶液由稀變濃再由濃變稀和冷劑水由液態(tài)變汽態(tài)再由汽態(tài)變液態(tài)的循環(huán)過程。在溴化鋰機組，熱量輸入輸出的媒介分別由熱媒水、冷媒水、循環(huán)水三個獨立循環(huán)系統(tǒng)組成， 由其工作原理可知，熱媒水和冷媒水輸入的熱量應等于循環(huán)水輸出的熱量。制冷循環(huán)是物理變化過程，且是負壓狀態(tài)。溴化鋰機組的主要參數見下表。
3 解決方案
無油空壓機工作時，將供給它的能量（電能）的85%轉變成了熱能，這些熱能中的大部分都傳給了冷卻介質（水），對這部分熱量進行回收利用，其效益是很可觀的。對4臺離心空壓機及1臺無油螺桿空壓機進行余熱回收改造，用于溴化鋰吸收式制冷機生產冷凍水。
壓縮完的空氣在換熱冷卻前溫度達110℃，確認此次改造的主要內容：空壓機提供熱源（高溫的壓縮空氣），通過控制，出口水溫可達75℃。參考一期項目，由于空壓站緊鄰制冷房旁，制冷站房最高時需要提供冷量2700RT左右，淡季也需要提供冷量150RT。引入溴化鋰吸收式制冷機，將利用空壓機余熱產出的熱水用于溴化鋰制冷，即可滿足淡季時的供冷量。
具體改造過程是在不改變空壓機正常工作狀態(tài)的前提下，在空壓機原有的后冷卻器前增加余熱回收機組，通過余熱回收機組對高溫空氣進行換熱冷卻，利用高溫空氣對熱媒水進行加熱，熱媒水由水泵抽出，把得到的熱水供溴化鋰制冷機使用。
每臺空壓機配置一臺熱回收機組，根據所需溫度進行設定，熱回收機組循環(huán)末端管道接入溴化鋰制冷機形成閉式循環(huán)系統(tǒng)。循環(huán)介質使用純水，不易結垢。余熱回收系統(tǒng)將在保障空壓機穩(wěn)定運行的基礎上，最大限度地提供熱量利用。同時保留原有的冷卻水系統(tǒng)作為保障系統(tǒng)，當某一時間段無熱量消耗時，循環(huán)將與原有冷卻水系統(tǒng)進行換熱，充分保障空壓機的負載溫度，保障生產運行穩(wěn)定?？諌簷C余熱回收項目，一次性投資，收益多年，僅有熱水循環(huán)水泵能耗，幾乎可以忽略。只要空壓機正常運轉，就能源源不斷地產生所需溫度的熱水，節(jié)省更多的資源。如果空壓機余熱回收的熱量完全被利用，按照空壓機目前的運行情況，每年可以回收的熱量為9244800MJ（按4000小時計）。
4 改造后效果
利用余熱回收機組將壓縮空氣系統(tǒng)與制冷系統(tǒng)聯(lián)合起來，2021年11月在余熱回收機組和管道順利完成安裝和調試。
經過現場運行后，熱回收系統(tǒng)在不影響空壓機正常工作的前提下，達到了效果，完全可以滿足制冷機的要求。熱媒水經過幾次循環(huán)即達到目標溫度，回收效果完全達到了預期的目標。
項目落地后，能有效減少制冷機運行能耗，同時有效改善了空壓機的運行狀態(tài)：空壓散熱效果、空壓機冷卻效果、運行穩(wěn)定性均有優(yōu)化，有利于延長機組壽命，空壓機冷卻水出口溫度也有下降，間接減輕了冷卻塔的工作負擔，減少保養(yǎng)費用。以上改善預計每年可節(jié)省電力超過120萬元。通過實踐，證明了無油空壓機熱回收制冷的可行性和合理性及其巨大的節(jié)能效益。
創(chuàng)新貫穿該項目節(jié)能技改全方位、全過程，理念、觀念創(chuàng)新，讓團隊成員深入了解相關專業(yè)內容、技術、工藝要求，提高團隊技術水平的同時，在施工監(jiān)管中可以指導施工人員，更能保證施工進度和施工質量。并在項目推進過程中不斷反思，改善方案或設計的缺陷。如溴化鋰機組的冷卻水增加并入空壓機冷卻水系統(tǒng)，可以提高余熱回收系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率，同時也提高空壓機系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。設備廠家的專業(yè)工程師和站房的運維人員共同參與了本次節(jié)能改造，也從中受益匪淺。
5 結論
空壓機在目前的市場上應用廣泛，只需進行適當的改造，就可以提供品位較高的熱源，除了用于員工的洗浴，還可以用于制冷等用途。在11臺噴油螺桿空壓機完成熱回收的基礎上，此次廣汽本田增城工廠成功實現5臺無油空壓機熱回收，對于使用壓縮機的企業(yè)進行節(jié)能減排工作，提供了具有一定借鑒意義的案例。
參考文獻
[1] 漢隆( Hanlon Paul C.）, 郝點. 壓縮機手冊[M]. 北京: 中國石化出版社, 2003.
[2] 張學學. 熱工基礎[M]. 3版. 北京: 高等教育出版社, 2015.
[3] 王林. 小型吸收式制冷機原理與應用[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2011.
[4] 梁劍鋒, 孟晶, 范一格, 張偉科. 噴油螺桿空壓機余熱回收制冷應用[J]. 科學與技術, 2020.
[5] 宓爍婭, 陳吉超. 空壓機余熱回收系統(tǒng)設計與節(jié)能分析[J]. 節(jié)能, 2018.
[6] 李清波. 空壓機的余熱回收方式分析與研究[J]. 礦業(yè)裝備, 2019.
[7] 韓惠疇. 火電廠空壓機余熱利用效益分析[J]. 低碳世界, 2019.
[8] 賈玲, 吳勇生. 空壓機余熱利用案例及影響系統(tǒng)運行問題探討[J]. 資源節(jié)約與環(huán)保, 2019.
[9] 梁文興, 徐新閎, 王瑤. 淺談溴化鋰吸收式制冷[J]. 科技風, 2019.
[10] 李志紅, 溴化鋰制冷節(jié)能技術的應用[J]. 化工設計通訊, 2018.
[11] 趙娜, 孫魯清. 溴化鋰制冷技術應用[J]. 中國設備工程, 2017.
來源：本站原創(chuàng)
網友評論
條評論
最新評論