空压机热回收节能改造项目

产品描述

空气压缩机在工业生产中消耗大量电能，根据美国能源部的统计，空压机系统约占工业用电的10%-30%(U.S. Department of Energy, 2003)。然而，这些电能的90%以上最终转化为热能散失到环境中(Çengel & Turner, 2005)。空压机热回收技术通过回收这部分废热用于生产或生活热水、空间供暖等用途，可以显著提高能源利用效率，降低企业运营成本。国内研究表明空压机热回收项目平均回收期1-2年。

约65-75%的工业空压机适合热回收，具体需评估：
1) 机型与功率
2) 运行工况＞4000小时/年，优先年运行>6000小时
3) 热需求匹配度

热需求匹配度直接影响热回收项目的经济效益，这中间有明显的地区差异，清华大学建筑节能研究中心（2018）对比分析显示：北方地区因供暖需求大，回收期比南方短20-30%，而华东地区工业热水需求稳定，系统利用率最高。

热回收项目主要适用的空压机机型：微油螺杆空压机、干式无油螺杆空压机、离心式空压机、制冷冰水机

活塞式空压机：需改造气缸冷却系统，回收难度较大
微型空压机（<7.5kW）：回收热量价值低于改造成本。最好50kW以上，功率越高回收价值越高。
变频空压机：负载波动大时热回收系统效率下降30-50%
水冷式空压机：需额外热交换装置，投资回收期延长40%
汉钟精机（2022）对涡旋式空压机的改造表明：
- 增加油路热交换器后回收效率达55%
- 但投资回收期延长至28个月

空气压缩机（空压机）是工业生产中比较重要的生产动力之一，空压机在工作工程中所消耗的电能大部分会转化为压缩热，这些热能通常会经过散热系统的冷却白白消散于大气中。

利用空压机余热回收系统回收的热能可以用来烧热水，这些热水可供应给员工洗澡或者空间取暖，此外还可应用于工艺制造。热水可用于锅炉预进水或者直接用于需要高温度的工艺中，此番做法可帮用户节省天然气或者其他燃料所带来的高昂费用支出。

根据空压机设计理论基础，结合工程热力学，压缩机在压缩过程中定温压缩最省功，它不但可以减少消耗的功，还能降低压缩后气体的温度，使空压机的运行更为可靠。

空气压缩工作过程近似为绝热压缩过程，压缩机为了使其尽可能地接近于定温压缩过程，一般采用风冷和水冷冷却方式，同时为转子之间实现密封和轴承润滑，为保证压缩机高效、安全地运行，我们尽可能的使其空压机运行温度控制在较小幅度，其温度控制在100℃以下具有能效保障性。

压缩空气的绝对能量-焓，焓(kJ) : 表示液体或气体所含的能量。根据热力学理论，流动空气的绝对能量由焓、运动能和势能组成。其中，运动能和势能比较小以致基本可以忽略不计，而焓由内能与传递能组成。所以，空气的绝对能量取决于空气的质量和温度，与压力无关。即使是大气状态的空气，也含有大量的焓。

当空气被压缩，空气的焓值（显热）随着机械能做功而增加，由此可以了解到空压机的热能来源于空气分子的运动摩擦和机械摩擦而产生热能，假设比热不变，如果压缩机出口温度与初始状态的入口温度相同，则压缩空气中的能量与压缩前的能量相同。

所以，热回收系统在运行时，理论上可以看作是100%回收电能，而得到免费的压缩空气。但事实上，压缩机在运行过程中，机表辐射散热及热传递过程中所散发的热量是无法回收的。