离心式空压机余热回收成功应用案例

大型多级离心空压机低温余热回收霍兆义;李洪宇;徐伟【摘要】为了寻找大型离心空压机低温余热的有效利用策略,以节能经济效益和CO2减排量为评价目标,比较分析有机朗肯循环发电(ORC)、区域供暖和制冷循环技术的余热利用效益.建立了ORC系统的模拟分析模型,研究了ORC热回收量、循环热效率和效率随着膨胀机进气参数的变化规律,从而确定最佳运行工况.案例分析表明,单台容量17万m3/h的三级压缩空压机,级间压缩空气冷却前温度为100℃,ORC余热回收系统的最佳循环热效率和系统循环效率分别达到8.07％和29.15％;与区域供暖和制冷循环相比,ORC余热回收在年节能经济效益和年CO2减排效益方面同样效益显著,同时系统简单、操作方便.【期刊名称】《辽宁科技大学学报》【年(卷),期】2018(041)006【总页数】7页(P412-418)【关键词】离心空压机;低温余热;有机朗肯循环;区域供暖;集中制冷【作者】霍兆义;李洪宇;徐伟【作者单位】辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山 114051;辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山 114051;鞍钢集团钢铁研究院,辽宁鞍山 114021【正文语种】中文【中图分类】TF058余热利用是降低工业企业能耗和减轻环境污染的重要手段。

钢铁、化工等高耗能行业中存在大量不同品位的余热资源。

其中，高压高温余热回收由于技术成熟、经济效益显著，绝大部分得到了合理的利用［1］。

相对而言，低温余热由于可利用价值低、缺少足够的热阱用户，往往通过水冷或空冷排放到环境中，造成了大量的能量浪费［2］。

随着能源环境压力的日益增大，余热利用技术的逐渐成熟，低温余热的深度开发利用将越来越得到人们的重视。

在工业企业中，温度低于200 ℃的余热作为废热排放现象很普遍，因此可将此类余热定义为低品位废热［3］。

受限于废热品位低、余热回收效率和经济性等问题，低品位废热无法得到全部利用，一般认为环境温度至60 ℃范围内的余热回收是非常困难的［4］。

空压机热能回收系统节能改造项目技术方案二〇二零年六月目录一、项目概况 (1)二、节能技术概述 (1)2.1空压机基本原理 (1)2.2空压机余热再利用热水工程的优点 (1)2.3产品特点介绍 (2)2.4设计依据及执行标准 (2)三、余热回收节能效益分析 (2)3.1项目简介 (2)3.2空压站余热回收节能效益分析 (3)四、节能量汇总 (4)一、项目概况公司制氮空压机房有4台900kW离心式空压机（3开1备）、3台1120KW 离心式空压机(不使用)；空压机站有4台1000kW离心机（3开1备）共计11台离心式空压机。

正常运行其中6台空压机，其余2台作为备机，3台因耗能过高长年不使用。

目前的热能都未做任何的回收利用，水冷系统也属耗能，造成能源的浪费。

经过初步考察，本方案初步分析了压缩空气系统的运行和耗能情况，并针对其中存在的节能空间推荐了改造方案。

二、节能技术概述2.1空压机基本原理空压机长期连续工作过程中，把电能转换为机械能，机械能转换为热能，在机械能转换为热能过程中，空气得到强烈的高压压缩，使之温度骤升，这是普通物理学机械能量转换现象，机械螺杆的高速旋转，同时也摩擦发热，这些产生的热量通过空压机自身散热器排放到空气中。

离心式空压机，空压机运行三级压缩后产生的余热，温度通常达到120℃及以上，直接由后冷却系统通过冷却水将热量带走，不但浪费了能源，更会造成热污染；空气压缩机余热再利用装置并非简单和传统的冷热交换形式，采用同程截流式反串使冷热交换效果大增到1.8－2.0倍。

产出的热水可提供生产车间工艺用水或者员工生活用水，从而解决了企业主为产生热水长期经济支付的沉重负担。

2.2空压机余热再利用热水工程的优点空压机余热再利用装置，充分利用了免费的热能，不需运行费用，一次投资就可以得到取之不尽的生活热水，只要工厂开工，不受恶劣天气的影响，只需消耗水泵用电，无任何污染，同时空压机的运行温度条件也得到了极大改善，并延长了机器的使用寿命。

工业企业空压机余热回收利用叶培发布时间：2021-08-04T06:32:53.248Z 来源：《基层建设》2021年第14期作者：叶培[导读] 空气压缩机是常见供能动力设备，能为工业生产所需动力提供大量压缩空气。

空压机运行过程中源源不断地产生大量热能，企业一般通过会通过冷却水系统的冷却塔将其处理排放到空气中中煤科工集团武汉设计研究院有限公司 430064摘要：空气压缩机是常见供能动力设备，能为工业生产所需动力提供大量压缩空气。

空压机运行过程中源源不断地产生大量热能，企业一般通过会通过冷却水系统的冷却塔将其处理排放到空气中，这样就造成了能源浪费及对空气的热污染。

本文案例中通过空压机余热生产生活热水加以利用，计算分析设计的合理性，对于节能、增效、环保具有重要意义。

关键词：工业；空压机；余热回收1 空压机余热回收利用的意义我国空压机能耗占工业企业能源消耗的很大一部分。

空压机在运行过程中，电能主要转化为压缩空气内能和热能。

据相关统计，50%左右的电能都转化为热量散失掉。

若将这些热量直接排放到空气中，一是造成空气热污染，二是散热效率不高，会使空压机长期处于高温运行状态，无法正常运行，缩短使用寿命。

随着空压机余热利用技术的进步和企业供热需求的增长，企业对空压机余热利用也越来越重视。

将空压机余热回收合理用于热水供应、设备预热等方面，可节省设备投资，提高资源利用率，减少经营成本，符合我国节能减排、可持续发展的方针理念。

空压机具有可靠性高、操作维护方便、可调性好、输出压缩空气洁净等特点，在中小型工厂的压缩空气系统中得到了广泛应用。

在无油螺杆压缩过程中，没有喷入润滑油进行冷却，压缩过程可近似为等熵绝热压缩，功耗高于喷油螺杆的近似等温压缩，多耗的功大部分变成了压缩空气的热能，使得压缩后的气体温度较高，故无油螺杆机的余热回收潜力高于喷油螺杆机。

如果能回收利用高温压缩空气的热量，不仅能减少大量循环冷却水的消耗，还能生产出有用的热能，大幅提高无油螺杆机的运行效益。

2 工程概况 本酒店总建筑面积 64246m2,空调总冷负荷 6964KW,常规设计二台制冷量为 2813KW（800USRT）的离心
式冷水机组，一台制冷量为 1336KW（380USRT）的螺杆式冷水机组。热水由浮动盘管立式容积式换热器 换热后提供，换热方式为汽水换热，蒸汽由燃油燃气两用锅炉供应。
5.3 增加投资的回收期计算 所增加设备费用的投资回收期为:59.4 万元/13.4136 万元=4.43 年
6 结论 冷水机组采用双冷凝器热回收方式，可以把部分冷凝器散热转移至生活热水，减少了生活热水的热能
消耗及热排放，在当今建筑能耗居高不下的情况下，具有显著的节能效益和经济效益，其增加投资的回 收期也较短。由表 4 及计算可知，一台离心式冷水机组（热回收率 90%）运行一个小时即可满足酒店一 天的生活热水需求，热水用量越大，投资的回收期越短，因此冷水机组热回收系统在热水用量大的场所 （如酒店、工厂）其经济和节能效益将更加明显。
5.2 冷水机组运行能耗增加计算 同时，冷水机组在热回收工况下运行时的输入功率由 485kw 增加至 586kw,见表 4，制冷机组的耗电
量增加了，理论上加热这部分热水需要使冷水机组在热回收工况下的运行时间： 2167.4kw·h/2532kw=0.856 小时。 因此制冷机组每天需要增加运行费用：0.856h×(586kw-485kw)×0.85 元/kwh=73 元。 所以采用热回收装置后，每天可节省费用（802.5－73.5）＝729 元， 每年可节省费用：729 元/天×184 天=134136 元（每年空调运行计算时间为 6 个月）。
热水出 热回收换热器 热水进
冷却水出 冷却水进
冷凝器
压缩机
热水进
热水出