空壓機熱回收節能改造項目

產品描述

空氣壓縮機在工業生產中消耗大量電能，根據美國能源部的統計，空壓機系統約佔工業用電的10%-30%(U.S. Department of Energy, 2003)。然而，這些電能的90%以上最終轉化爲熱能散失到環境中(Çengel & Turner, 2005)。空壓機熱回收技術通過回收這部分廢熱用於生產或生活熱水、空間供暖等用途，可以顯著提高能源利用效率，降低企業運營成本。國內研究表明空壓機熱回收項目平均回收期1-2年。

約65-75%的工業空壓機適合熱回收，具體需評估：
1) 機型與功率
2) 運行工況＞4000小時/年，優先年運行>6000小時
3) 熱需求匹配度

熱需求匹配度直接影響熱回收項目的經濟效益，這中間有明顯的地區差異，清華大學建築節能研究中心（2018）對比分析顯示：北方地區因供暖需求大，回收期比南方短20-30%，而華東地區工業熱水需求穩定，系統利用率最高。

熱回收項目主要適用的空壓機機型：微油螺桿空壓機、乾式無油螺桿空壓機、離心式空壓機、製冷冰水機

活塞式空壓機：需改造氣缸冷卻系統，回收難度較大
微型空壓機（<7.5kW）：回收熱量價值低於改造成本。最好50kW以上，功率越高回收價值越高。
變頻空壓機：負載波動大時熱回收系統效率下降30-50%
水冷式空壓機：需額外熱交換裝置，投資回收期延長40%
漢鍾精機（2022）對渦旋式空壓機的改造表明：
- 增加油路熱交換器後回收效率達55%
- 但投資回收期延長至28個月

空氣壓縮機（空壓機）是工業生產中比較重要的生產動力之一，空壓機在工作工程中所消耗的電能大部分會轉化爲壓縮熱，這些熱能通常會經過散熱系統的冷卻白白消散於大氣中。

利用空壓機餘熱回收系統回收的熱能可以用來燒熱水，這些熱水可供應給員工洗澡或者空間取暖，此外還可應用於工藝製造。熱水可用於鍋爐預進水或者直接用於需要高溫度的工藝中，此番做法可幫用戶節省天然氣或者其他燃料所帶來的高昂費用支出。

根據空壓機設計理論基礎，結合工程熱力學，壓縮機在壓縮過程中定溫壓縮最省功，它不但可以減少消耗的功，還能降低壓縮後氣體的溫度，使空壓機的運行更爲可靠。

空氣壓縮工作過程近似爲絕熱壓縮過程，壓縮機爲了使其儘可能地接近於定溫壓縮過程，一般採用風冷和水冷冷卻方式，同時爲轉子之間實現密封和軸承潤滑，爲保證壓縮機高效、安全地運行，我們儘可能的使其空壓機運行溫度控制在較小幅度，其溫度控制在100℃以下具有能效保障性。

壓縮空氣的絕對能量-焓，焓(kJ) : 表示液體或氣體所含的能量。根據熱力學理論，流動空氣的絕對能量由焓、運動能和勢能組成。其中，運動能和勢能比較小以致基本可以忽略不計，而焓由內能與傳遞能組成。所以，空氣的絕對能量取決於空氣的質量和溫度，與壓力無關。即使是大氣狀態的空氣，也含有大量的焓。

當空氣被壓縮，空氣的焓值（顯熱）隨着機械能做功而增加，由此可以瞭解到空壓機的熱能來源於空氣分子的運動摩擦和機械摩擦而產生熱能，假設比熱不變，如果壓縮機出口溫度與初始狀態的入口溫度相同，則壓縮空氣中的能量與壓縮前的能量相同。

所以，熱回收系統在運行時，理論上可以看作是100%回收電能，而得到免費的壓縮空氣。但事實上，壓縮機在運行過程中，機表輻射散熱及熱傳遞過程中所散發的熱量是無法回收的。