空壓機(jī)余熱回收形式余熱回收的節(jié)能技術(shù)目前研究很多,但大多只針對噴油螺桿式空壓機(jī)的油路改造而言。本文通過對幾種典型空壓機(jī)的工作原理和余熱回收系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)介紹,更加豐富地了解空壓機(jī)......
余熱回收的節(jié)能技術(shù)目前研究很多,但大多只針對噴油螺桿式空壓機(jī)的油路改造而言。本文通過對幾種典型空壓機(jī)的工作原理和余熱回收系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)介紹,更加豐富地了解空壓機(jī)余熱回收的途徑和形式,可以更好地進(jìn)行余熱回收,降低企業(yè)的能源費(fèi)用,達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。
① 噴油螺桿空壓機(jī)工作原理分析
噴油螺桿空壓機(jī)的油有三個作用:冷卻-吸收壓縮熱、密封和潤滑。
油路:油氣混合物由主機(jī)出口排出,在油氣分離筒體內(nèi)冷卻油與壓縮空氣分離后進(jìn)入油冷卻器,將高溫油的熱量帶走,冷卻后的油經(jīng)過相應(yīng)的油路重新噴入主機(jī),進(jìn)行冷卻、密封和潤滑。如此反復(fù)。
噴油螺桿空壓機(jī)余熱回收的示意圖和流程圖見圖2 和圖3。
由圖2、圖3 可見,經(jīng)壓縮機(jī)頭壓縮形成的高溫高壓油氣混合物在油氣分離器中被分離,通過對油氣分離器出油管路進(jìn)行改造,將高溫油引入一熱交換器,熱交換器旁通閥實(shí)時對進(jìn)入熱交換器和旁通管的油量進(jìn)行分配,從而保證回油溫度不低于空壓機(jī)回油保護(hù)溫度,熱交換器水側(cè)的冷水與高溫油進(jìn)行熱交換,被加熱后的熱水可以用于生活熱水、空調(diào)采暖、鍋爐進(jìn)水預(yù)熱、工藝用熱水等。
噴油螺桿空壓機(jī)的余熱回收系統(tǒng)形式較多,下面列舉兩種最常見的系統(tǒng)。
<圖4 噴油螺桿空壓機(jī)的一次換熱系統(tǒng)流程圖>
此種系統(tǒng)的特點(diǎn)是設(shè)備少,換熱效率高。但必須注意的是,需要選擇材質(zhì)較好的能量回收裝置,且需定期清洗,否則容易由于高溫結(jié)垢而引起堵塞或者換熱裝置發(fā)生泄漏污染應(yīng)用端。
由圖可見,此系統(tǒng)進(jìn)行兩次換熱,與能量回收裝置換熱的一次側(cè)系統(tǒng)為閉式系統(tǒng),二次側(cè)系統(tǒng)可以為開式系統(tǒng),也可以為閉式系統(tǒng)。
⑤ 噴油螺桿空壓機(jī)加裝熱能回收裝置的優(yōu)點(diǎn)
⑴、停止空壓機(jī)自身的冷卻風(fēng)機(jī)或減少風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時間。熱能回收裝置要用到循環(huán)水泵,水泵電機(jī)要消耗一定量的電能,但是在空壓機(jī)主機(jī)的排氣口溫度未達(dá)到80~95℃時(可以在這個范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)定),空壓機(jī)自身冷卻風(fēng)機(jī)是不工作的,這個風(fēng)機(jī)的功率一般要比循環(huán)水泵的功率大4~6 倍,因此風(fēng)機(jī)一停,比循環(huán)泵的用電要節(jié)能4~6 倍。另外,因?yàn)橛蜏乜梢缘玫胶芎玫目刂疲詸C(jī)房的排風(fēng)扇就可以少開或完全不開,這又可以節(jié)能。
⑶、增加空壓機(jī)的排氣量。由于空壓機(jī)的運(yùn)行溫度可以被回收裝置有效地控制在80℃~95℃的范圍內(nèi),機(jī)油的濃度可以保持較好,空壓機(jī)的排氣量就會增加,增加量為2%~6%,這一點(diǎn)也相當(dāng)于節(jié)約了能源。這對夏季運(yùn)行的空壓機(jī)尤為重要,因?yàn)橐话愕搅讼募?,環(huán)境溫度較高,油溫往往可升至100℃左右,機(jī)油變稀,氣密性變差,排氣量就要減少。因此熱能回收裝置在夏季更能彰顯出它的優(yōu)勢。
空氣壓縮機(jī)等溫壓縮時最省功,所消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為空氣的壓縮勢能,可按式(1)進(jìn)行計算:
式中:
Rg ———氣體常故,空氣為 287J /kg·k
P0 — 一級吸氣壓力,Pa;
P 幅—空壓機(jī)的熱輻射功耗,W;
無油螺桿空壓機(jī)相對于噴油空壓機(jī),更具有余熱回收的潛能。
由上圖可以看出,理論上水冷無油螺桿空壓機(jī)的產(chǎn)熱可以100%進(jìn)行回收。
如圖所示,冷水依次經(jīng)過油冷卻器,高壓壓縮系統(tǒng),低壓壓縮系統(tǒng),中間冷卻器以及后冷卻器進(jìn)行換熱,其中,油冷卻器須加大。
離心式空氣壓縮機(jī)是由葉輪帶動氣體做高速旋轉(zhuǎn),使氣體產(chǎn)生離心力,由于氣體在葉輪里的擴(kuò)壓流動,從而使氣體通過葉輪后的流速和壓力得到提高,連續(xù)地生產(chǎn)出壓縮空氣。離心空壓機(jī)主要由轉(zhuǎn)子和定子兩大部分組成。轉(zhuǎn)子包括葉輪和軸。葉輪上有葉片,此外還有平衡盤和軸封的一部分。定子的主體是機(jī)殼(氣缸),定子上還安排有擴(kuò)壓器、彎道、回流器、迸氣管、排氣管及部分軸封等。離心壓縮機(jī)的工作原理為,當(dāng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)時,氣體隨著旋轉(zhuǎn),在離心力作用下,氣體被甩到后面的擴(kuò)壓器中去,而在葉輪處形成真空地帶,這時外界的新鮮氣體進(jìn)入葉輪。葉輪不斷旋轉(zhuǎn),氣體不斷地吸入并甩出,從而保持了氣體的連續(xù)流動。
② 離心式空壓機(jī)余熱回收流程
對于水冷式噴油螺桿機(jī)、無油螺桿機(jī)、離心機(jī)等空壓機(jī)而言,除了對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造進(jìn)行余熱回收以外,還可以不改動其本體結(jié)構(gòu),直接對冷卻水管路進(jìn)行改造實(shí)現(xiàn)余熱回收。
由圖可見,通過在空壓機(jī)冷卻水出水管路上加裝二次泵把冷卻水引入水源熱泵主機(jī),主機(jī)蒸發(fā)器進(jìn)口的溫度傳感器對電動三通調(diào)節(jié)閥實(shí)時進(jìn)行調(diào)節(jié),控制蒸發(fā)器的進(jìn)口溫度在某一設(shè)定值,通過水源熱泵機(jī)組就可以制取50~55℃的熱水。
被加熱的水在蓄熱水箱處儲存,然后再輸送到熱網(wǎng),用到需要低溫?zé)嵩粗帲鐖D10 所示。
<圖10 水冷式空壓機(jī)余熱回收簡圖>
但為了保證系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠,一般仍會保留冷卻塔,只是在冷卻塔的入口和出口管道上加裝了處于常閉狀態(tài)的控制閥門??刂崎y門采用溫度控制,一旦廢熱回收系統(tǒng)出現(xiàn)故障后,內(nèi)部水溫上升到限定溫度,則閥門打開,使原有的冷卻塔降溫系統(tǒng)投入使用,確保了空壓機(jī)能可靠冷卻。
直接對空壓機(jī)冷卻水管路進(jìn)行改造簡單方便,且不對空壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)改造,可以減少改造風(fēng)險,增加了余熱回收系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
空壓機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的熱量,如果不釋放掉,可引起電機(jī)高溫及排氣高溫,不但影響空壓機(jī)的使用壽命,更影響壓縮空氣的質(zhì)量。如直接由冷卻系統(tǒng)將熱量排放,不但浪費(fèi)了能源,更會造成熱污染。
<section helvetica="" neue",="" "pingfang="" sc",="" "hiragino="" sans="" gb",="" "microsoft="" yahei="" ui",="" yahei",="" arial,="" sans-serif;letter-spacing:="" 0.544px;white-space:="" normal;background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);line-height:="" 1.75em;box-sizing:="" border-box="" !important;word-wrap:="" break-word="" !important;"="" style="margin: 0px 8px 20px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important;">本文介紹了幾種典型的空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng),包括噴油螺桿空壓機(jī)、無油螺桿空壓機(jī)、離心式空壓機(jī),并單獨(dú)分析了水冷式空壓機(jī)。使得各種空壓機(jī)都有適合其的余熱回收系統(tǒng),這些豐富的空壓機(jī)余熱回收的途徑和形式,可供有關(guān)單位和工程技術(shù)人員更好地進(jìn)行余熱回收,降低企業(yè)的能源費(fèi)用,減少對環(huán)境的熱污染,達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。
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