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惊呆!在中国空压机每年公然浪费5000亿度电

      根据美国能源署统计,压缩机在运行时,真正用于增加空气势能所消耗的电能,在空压机总耗电量中只占很小的一部分约为15%,大约85%的电能转化为热量,通过风冷或者水冷的方式排放到空气中。这些“多余”热量被排放到空气中,既影响了环境,加剧大气“温室效应”,制造了“热”污染,同时这些热量被白白浪费,而这些损失的热量中有80%是可以被回收利用的,折合压缩机的轴功率约为60-70%。

      空压机每年用电量约占社会总发电量的9%,以2017年总发电量6.5万亿度计算:6.5万亿×9%×85%=4972亿。近5000亿度电转化为热能被排放掉。


     

      空压机余热是空压机在生产高压空气过程中随之产生的多余热量。空气压缩机是将原动机(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过程中,空气受到强烈的高压压缩,空气分子的势能的转化将产生大量的热能,使得温度骤升,同时空压机机械部件高速运转也会产生大量的摩擦热。这些高温热量由空压机润滑油混合成的油气、蒸汽携带排出机体。

      这些热量若不能按要求及时转移出去,会使空压机运行温度升高,导致润滑油氧化,润滑性能降低.出风量下降,功率消耗增大,最终可能导致空压机损坏。同时压缩空气排气温度过高、还会影响压缩空气品质,增加后处理设备工作负荷。目前空压机普遍采用风冷或水冷方式进行快速冷却,将这些低品质热量排放到大气中,以满足空压机正常工作的温度要求。

      因此合理、有效、充分的利用空压机余热是十分有必要的。

      1回收空压机余热的主要方式

      1.1 压缩热再生式吸干机

      压缩热再生式吸干机适用于对空气品质要求较高,空压站房内集中安装后处理设备的情况,通常多与离心机配套安装。现在阿特拉斯·科普柯研制出适用于无油螺杆式空压机的MD干燥机。

      压缩热再生吸附式干燥机主要的工作原理就是利用气体被压缩产生的热量,减少离心式空压机第三级冷却器,使得压缩机出口的高温气体高达120℃以上,从而满足TSA(变温吸附)所需要的高温再生环境和干燥塔中高温饱和、吸水能力及强的再生气体的要求。根据变温吸附原理,利用高效吸附剂,根据毛细作用吸附空气中的汽态微粒,以达到净化压缩空气的目的,同时通过加热来脱去吸附剂所吸附的水份。由于利用空压机高温排气的热量直接加热再生干燥剂,取消了为再生干燥剂的电加热器,同时由于加热时再生时气耗小,最大程度的节约了能量。

      采用吸附式干燥机可使空气压力露点达到-40℃。无热吸附式干燥机完全依靠压缩空气的反吹再生吸附剂,平均再生耗气≤15%,微热吸附式干燥机采用电加热气加热气体至高温,对吸附剂进行再生,平均再生耗气≤8%;压缩热再生吸附式干燥机利用空压机提供的高温气体对吸附剂进行再生,平均再生耗气≤1.5%,对于MD干燥机的再生耗气量可以降低至0。

      现将压缩热再生吸附式干燥机与无热吸附式干燥机、微热吸附式干燥机运行费用进行比较如下(均按照处理流量100Nm3/min, 1年8000小时计算):

      由上表进行无热吸附式干燥机、微热吸附式干燥机及压缩热再生吸附式干燥机对比,从运行所消耗的电能及运行费用可看出,压缩热再生式干燥机较其它耗能和运行费用较低。仅运行费用,压缩热再生吸附式干燥机比微热吸附式干燥机每年可减少90%,购买压缩热再生吸附式干燥机的价格约为48万元,购买微热吸附式干燥机的价格约为20万元,价格差为28万元,年运行和维护费用基本一致,从运行费用来看仅运行0.5年即可收回。

      1.2 螺杆式空压机热能回收系统

      螺杆压缩机由于本身的设计结构和工作原理决定,它的绝热效率在0.65-0.85之间。低压力比、大中容积流量压缩机为0.75-0.85,高压力比、小容积流量比压缩机为0.65-0.75。对于空气压缩机,供油温度一般在50-60℃,实际运行时的排气温度往往在80-90度之间,高的排气温度会导致更多的滑润油处于气相,增加油气分离的难度,降低润滑油的使用寿命等。针对螺杆式空压机可采用安装空压机热能回收系统。

      螺杆式空压机是通过电动机带动螺杆机旋转,空气经过滤器,被吸入螺杆压缩机中压缩成高压空气,并与循环油混合形成高压高温油气混合气体,进入油气分离器。油气混合气被分离成油气和空气后,其中的压缩空气经后冷却器散热后供给用户;而循环油气在油气分离器中被分离,凝结成液态后,再经前冷却器散热及过滤器过滤,回到压缩机,完成一个循环过程。空压机热能回收系统即热能热水机组,将高温循环油(和高温压缩气体)引入热能热水机组内,是通过热交换将空压机运行过程中所产生的热能传递给常温水,对压缩机循环油冷却降温,同时实现热能回收。

      空压机热能回收系统包括两部分即空压机内部的油路改造和外部加装热交换器。空压机在运转时通过热能回收系统回收热量,通过循环泵把热水循环至保温水箱,待需要热水时通过热水泵从水箱供应热水。通过空压机内部的改造,利用热能交换设备,可以大量回收空压机运行过程中产生的多余热能,同时保证正常工作油温,不影响空压机的正常工作。

      1.3 水源热泵

      对于大于250kW的空压机需采用循环水进行降温冷却,此时若循环水量较大可考虑采用水源热泵来提取循环水中的低品质热量。

      热泵技术其基本原理是基于逆卡诺循环进行能量转移:通过消耗一定的辅助能量(如电能、蒸汽、天然气等)驱动压缩机,使制冷剂在换热系统内循环,达到从低温热源吸收热量,向高温热源释放热量的目的。热泵系统主要由吸热盘管(俗称蒸发器)、压缩机、散热盘管等部件组成。压缩机运行作功消耗了部分能量,使不断循环的制冷剂在低温端和高温端产生不同的变化状态和不同的效果,即蒸发吸热和冷凝放热。该系统达到了一机两用的目的。当循环的目的是给高温热源供应热量时,可用作供热采暖设备;若为了从低温热源取走热量时,又可用作制冷降温设备。通常热泵每消耗1个单位的能量,用户可以得到3.5个单位以上的热量或冷量,能效比较高。

      2回收的空压机余热的利用

      通过空压机热能回收系统和水源热泵所回收的热能可用于生产和生活用热需求的诸多方面。

      2.1 锅炉补水预热。大多数的行业和企业在生产过程中都会用到锅炉,利用回收的空压机余热,可将锅炉补给水在进入锅炉之前由较低的温度先一步提升,再由锅炉加热到设定温度。这样可以大大降低锅炉使用过程中的燃料成本。

      2.2 反渗透纯水制取用热(RO)。食品饮料、半导体和医药化学等行业在生产过程中,往往用到大量的反渗透纯水。纯水需要在25℃的特定温度下制取,当春季、秋季和冬季水的温度低于25℃时,必须投入设备、消耗燃料为水升温。回收空压机的余热用来生产纯水,不但可以减少燃料的消耗,甚至可以减少加热设备的投入成本。

      2.3 采暖用热。很多地区冬季需要采暖供热,而这部分热量往往是利用锅炉加热提供的。现回收空压机的余热用于采暖,不但节省了能源的消耗,还可以减少锅炉的装机容量,进一步降低设备上的投资。

      2.4 类采暖用热。装配业的涂装车间、油漆喷刷车间等为了提高生产效率,往往需要供暖风,保证烘干室温度,加快油漆干燥。

      2.5 洗浴用热水和移动供应热水。如生产车间按照企业环境卫生要求需满足职工洗浴需要,回收空压机的余热加热热水,用于洗浴等。

      3空压机余热回收利用的意义

      通过对空压机余热回收装置或水源热泵的利用,可使空压机油温降低,不易变质,润滑良好,设备磨损减小,延长空压机寿命;空压机机油降温,使粘度升高,密封性好,吸气力大,泄漏减少,提高产气率;空压机温度不高,可连续满负载,减少轻载机开机次数达≥25%;空压机房运行中降至环境温度,可停开机上散热风扇和机房排风扇;后处理设备处理负荷降低20%,提高处理效果;空压机余热全部用于制造热水,就无废热气排放,大大减少制备热水能源消耗。

      通过空压机余热的利用可以保证空压机的冷却效果,改善空压机的工作性能;充分利用这部分被排放热量,到其他需要加热的地方,可以大大降低原来工艺所需的燃料消耗,减少有害气体和CO2的排放,可以取得节能减排效果。

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