压缩机级间冷却余热利用

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合成氨厂氮氢气压缩机级间废热利用技术研究

摘要：提出了一种利用多级压缩机级间的废热，采用溴化锂吸收式制冷，来降低压缩机一级入口气体的温度的方法，
达到了增加压缩机排气量的目的。并对系统进行了建模与模拟，当采用三段废热时，可将压缩机入口气体温度由３５￣Ｃ降到１５％。提高产能１０％左右。关键词：合成氨；氮氢气压缩机；级间；废热
收稿日期：２０１２—１０—１６
２．１压缩机各级出口温度的计算
１前言
制冷，物理模型如图１所示。
溴化锂吸收式制冷机
近年来，我国煤化工取得了长足的进步，高压合成工艺用多级压缩机的数量也不断增加。在合
Fra Baidu bibliotek成氨工艺中普遍采用多级压缩、级间冷却的方法来满足合成过程中需要的高压条件。在多级压缩
２０１３年第４１卷第４期
文章编号：１００５—０３２９（２０１３）０４— ００５１ — ０３
流
体
机
械
５ｌ
合成氨厂氮氢气压缩机级问废热利用技术研究
高伟，王振辉，李娜
（河北科技大学，河北石家庄０５００１８）

两级压缩中间冷却的最佳压力

在两级压缩系统中，中间冷却对于提高系统效率非常重要。确定最佳中间冷却压力需要考虑多个因素，包括压缩机的设计参数、工作介质的性质以及系统的特定要求。

通常情况下，中间冷却的最佳压力应该选择在两级压缩机之间的合适位置，以实现最佳性能。这个位置可以通过对系统进行热力学分析和计算得到。

其中一种常见的方法是使用热力学循环模拟软件来模拟整个压缩系统，并通过调整中间冷却压力来优化系统性能。这样的软件可以根据给定的参数，如压缩机的效率、流量、工作介质的物性等，计算出最佳的中间冷却压力。

此外，还可以通过试验和实际运行数据来确定最佳的中间冷却压力。在实际运行中，可以尝试不同的中间冷却压力，并测量系统的功耗、效率等指标，以找到最佳的工作点。

总而言之，确定最佳的中间冷却压力需要综合考虑多个因素，并通过热力学分析、模拟计算或实际试验来确定。对于具体的系统，最佳中间冷却压力可能会有所不同，因此建议在实际应用中进行充分测试和优化。

压风机冷却降温及余热利用技术探讨

通过风冷或者水冷的方式直接排放到空气中，大量的热能就被无端的浪费了。
２００６年下半年北立井取消了锅炉供暖，实施了地热技术供暖。为防止供热系统出现故障，在北立井东西进风道两侧，安装单台热功率１５ｋｗ的电热供风器５６台。近几年冬季湿冷天气持续时间长，供热系统的热损耗越来越大，一１３。Ｃ时就需开启辅助电加热系统，浪费
了电力能源。
３压风机冷却降温及余热系统原理及构成
３．１压风机冷却降温及余热系统原理
压风机热交换机组根据压风机是否运行且油温达到运行条件启动，启动后开启油路阀门把热油导流入机
１１７。４பைடு நூலகம்４３５ ” ～１１７。４８５１ ”
、
求，这些高温高压的油、气必须送入各自的冷却系统，其中压缩空气经冷却器冷却后，送人使用系统，高温高压的润滑油经冷却器冷却后，返回油路进入下一轮循环。据统计，压风机的初期设备投资及设备维护费用占

空气压缩机余热再利用的研究与应用

作者：包喆尹贻辉肖伟杰

来源：《山东工业技术》2016年第06期

摘要：空气压缩机，简称空压机，在矿山应用较为广泛，主要用于井下采矿作业使用。在空压机运行过程中会产生大量的余热散失浪费的情况。本文作者结合国内某大型地下金矿生产实际情况，提出一种余热回收利用方案，将回收的空压机余热用于加热下井矿工洗浴用水。通过该技术方案的实施，以及改造前后的经济指标比较，该方案不仅改善空压机运行状况，降低空压机运行温度，并且合理利用余热，节约能源。

关键词：空气压缩机；余热再利用；应用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.187

0 前言

空气压缩机，简称空压机，是把大气压力的空气压缩为较高压力的空气，在矿山应用较为广泛，主要用于井下采矿作业供风使用。空压机是将电能转换为机械能，又将机械能转换为气压能。

空压机在工作过程中将常压空气进行高压压缩，在此过程中将有大量的热量散发，此热量主要来源于空气压缩做功发热以及螺杆在缸内高速旋转运动产生的热量。据有关能源单位统计，空压机真正用于压缩空气的电能只占总耗电量的20%左右，其余80%都转换为以上热量随机体、风扇散发到周围空气中。如果可以将这部分损失的热量通过技术手段结合企业实际情况加以利用，这便可以变废为宝，达到节能减排要求。

1 研究背景

三山岛金矿是山东黄金集团旗下主要黄金矿山之一，是中国100家最大有色金属矿采选业企业之一，也是目前全国机械化程度最高的地下开采黄金矿山。矿山下设西山、新立、曹家埠三个矿区，目前生产能力13000吨/日。

余热回收制冷原理

随着能源需求的增加和能源资源的日益紧缺，节能减排成为当今社会发展的重要课题。在工业生产过程中，大量的热能被废弃，这部分被废弃的热能被称为余热。为了有效利用这些余热资源，余热回收制冷技术应运而生。

余热回收制冷技术是指利用工业生产过程中产生的余热，通过热交换装置将热能转化为制冷能力，从而实现制冷的过程。其核心原理是利用热能的传递和转化。

在工业生产过程中，许多设备和系统产生大量的余热，如炉窑排烟、高温冷凝等。传统上，这些余热往往被简单地排放到大气中，造成能源的浪费和环境的污染。而利用余热回收制冷技术，可以将这些被废弃的热能有效地转化为制冷能力，实现能源的再利用和环境的保护。

余热回收制冷技术主要分为两个步骤：热能的回收和热能的转化。

首先是热能的回收。余热回收装置通过热交换器将废热与制冷剂进行热交换，将废热中的热能传递给制冷剂。热交换器通常由多层管道组成，废热通过一条管道流过，而制冷剂则通过另一条管道流过，两者之间通过壁面进行热传递。在这个过程中，热能被传递到制冷剂中，使其温度升高，从而形成高温高压的制冷剂。

接下来是热能的转化。高温高压的制冷剂进入膨胀阀，由于阀门的作用，制冷剂的温度和压力迅速下降。在膨胀阀的作用下，制冷剂变为低温低压的状态，此时制冷剂具有较强的吸热能力。低温低压的制冷剂进入蒸发器，通过与空气或其他物体的接触，吸收热量并蒸发，从而实现制冷效果。蒸发后的制冷剂再经过压缩机进行压缩，形成高温高压的制冷剂，循环再次进行。

余热回收制冷技术的优势在于能够将废弃的热能有效地转化为制冷能力，实现能源的再利用。通过回收和利用余热，可以大幅度减少对传统能源的依赖，降低生产成本，提高能源利用效率。同时，余热回收制冷技术还可以减少对环境的污染，降低温室气体的排放，对保护生态环境具有重要意义。

多级压缩和级间冷却

多级压缩和级间冷却是一种常用的工艺技术，用于提高能源系统的效率和性能。本文将介绍多级压缩和级间冷却的原理及其在能源领域的应用。

首先，多级压缩是指将压缩机按照多个级别进行分组，每个级别都有自己的压缩比。通过分级压缩，可以减小每个级别的压缩比，从而降低系统的工作量和能源消耗。多级压缩还可以提高压缩机的效率和可靠性，延长其使用寿命。

其次，级间冷却是指在多级压缩过程中，在各级之间加入冷却装置，通过冷却来降低压缩机的温度。级间冷却可以有效地减少压缩机的热量损失，提高系统的热效应。此外，级间冷却还可以减少系统的压力损失，提高系统的流量和效率。

多级压缩和级间冷却广泛应用于各个能源系统中，尤其是热力系统和制冷系统中。在热力系统中，多级压缩和级间冷却可以提高蒸汽

轮机和燃气轮机的效率，降低燃料消耗。在制冷系统中，多级压缩和级间冷却可以提高制冷剂的压缩效率，降低制冷设备的功耗。

此外，多级压缩和级间冷却还可以应用于其他领域，如空气压缩机、涡轮增压器等。在这些领域中，多级压缩和级间冷却可以提高设备的性能和效率，降低能源消耗。

总之，多级压缩和级间冷却是一种重要的工艺技术，可以提高能源系统的效率和性能。在能源领域的应用中，多级压缩和级间冷却可以减小压缩比、降低温度、提高流量和效率。同时，我们需要注意在文章中遵守上述要求，确保文章的质量和可读性。

多级压缩和中间冷却的特点

多级压缩和中间冷却具有以下特点：

多级压缩可以降低每一级的压缩比，从而保证每一级的排气温度不超过允许值。当气体的总压缩比过高时，采用多级压缩相对于单级压缩可以节省压缩过程指示功。此外，多级压缩可以更好地控制气体的压力和温度，使其在进入下一级压缩之前达到更好的状态，从而提高整个压缩过程的效率。

而中间冷却可以有效地降低压缩后气体温度，进一步减小每一级压缩所需的动力。这可以有效地减小压缩机的功耗，提高系统的能效。此外，中间冷却也可以减小气体在压缩过程中产生的热量，降低设备温度，提高设备的使用寿命和可靠性。

综上所述，多级压缩和中间冷却都是为了提高压缩效率、减小功耗、提高设备寿命和可靠性。在实际应用中，可以根据需要选择不同的方案来实现最佳效果。

压缩机的冷却系统

6
串联冷却系统
7
串联冷却系统
串联冷却系统方案适用于两级压缩机，因为级数较多时，后面各级气缸的冷却效果差。
这种方案的优点是管路简单，检视和调节水量、水温的设施少。但导管截面尺寸大，各冷却部分的冷却水量不能单独调节，并且当气水之间密封遭到破坏时，无法检视破坏位置。
8
并联系统
（二）并联系统并联冷却系统如下图所示。该系统是由冷却水总管并联分出若干支管，再通过支管分别至各冷却部位。
并联方案适用于多级压缩机，其优点是能保证各级中间冷却器进水温度为最低，各部分水量能任意调节，检查故障亦方便。缺点是管路复杂，调节检视装置较多。
9
并联系统
10
混联系统
(三)混联系统在图所示的混联系统中，每一中间冷却器与相应级次的气缸水套组成一个串联系统，然后各级之间构成并联形式。这种方案适用于两级和多级压缩机。
4
冷却系统的设计原则
( 2 )气体通过冷却器的流动阻力小； ( 3 )系统的耗水量小； ( 4 )管路简单，检视和调节水量方便。
5
冷却系统的基本方案
二、冷却系统的基本方案（一）串联系统串联冷却系统如下图所示。冷却水首先进入中间冷却器，然后依次通入I级和二级气缸水套，再经后冷却器排出。
压缩机的冷却系统
1
压缩机的冷却目的

空调余热回收的原理和利用

以空调余热回收的原理和利用为标题，本文将详细介绍空调余热回收的原理以及其在实际应用中的利用。

一、空调余热回收的原理

空调余热回收是指通过技术手段将空调系统产生的热量回收利用的过程。空调系统在运行过程中，会产生大量的热量，其中包括排风热量、冷凝热量和压缩热量等。传统上，这些热量都被排放到室外，导致能源的浪费和环境的负担。而通过余热回收技术，可以将这些热量回收利用，提高能源利用效率，减少环境污染。

1.1 排风热量回收

空调系统在室内空气循环的过程中，会产生大量的排风热量。传统上，这些热量直接通过通风系统排放到室外，造成能源的浪费。而通过安装热交换器，可以将排风热量回收利用。热交换器将排出的热风与新鲜空气进行热交换，使得新鲜空气在进入室内之前被预先加热，减少空调的能耗，提高能源利用效率。

1.2 冷凝热量回收

空调系统在制冷过程中，会产生大量的冷凝热量。传统上，这些热量通过冷凝器散发到室外，造成能源的浪费。而通过安装热泵或热交换器，可以将冷凝热量回收利用。热泵通过循环工作介质的方式，将冷凝热量转移给需要加热的介质，实现能源的回收利用。热交换

器则通过热交换的方式，将冷凝热量传递给新鲜空气或其他需要加热的介质，提高能源利用效率。

1.3 压缩热量回收

空调系统在压缩制冷过程中，会产生大量的压缩热量。传统上，这些热量通过冷凝器散发到室外，造成能源的浪费。而通过安装热泵或热交换器，可以将压缩热量回收利用。热泵通过循环工作介质的方式，将压缩热量转移给需要加热的介质，实现能源的回收利用。热交换器则通过热交换的方式，将压缩热量传递给新鲜空气或其他需要加热的介质，提高能源利用效率。

多级压缩机传递能量的原理

多级压缩机的原理是将气体的总压力分成若干级，按先后级次把气体逐级进行压缩，并在级与级间将气体进行冷却。这样可以提高气体的压力，以满足各种应用的需求。在多级压缩过程中，气体经过一系列的压缩和冷却，使得气体压力逐渐升高，同时气体的温度也会升高。

在多级压缩机中，各级压缩过程可以看作是独立的压缩过程，各级之间通过气体的传递能量来实现能量的传递。具体来说，在压缩过程中，气体在高压下被压缩并释放出热量，这个热量可以通过冷却水或者空气等冷却介质带走。然后，这个已经压缩并降温的气体进入下一级压缩过程，继续进行压缩和冷却，直到达到最终的压力和温度要求。

多级压缩机的优点包括节省压缩气体的指示功、提高气缸容积利用率、降低排气温度以及降低活塞上的最大气体力等。此外，多级压缩机还可以实现连续的压缩过程，使得压缩机的运行更加稳定和可靠。

总之，多级压缩机通过逐级压缩和冷却气体的方式，实现了气体压力的提高和能量的传递。这种原理使得多级压缩机在工业生产中得到了广泛的应用，如制冷、化工、石油等领域。

压缩机级间冷却器作用

在压缩机运行过程中，产生的热量需要及时散发出去，否则会导

致设备故障或者性能下降。其中压缩机级间冷却器是一种非常重要的

降温设备，它具有以下几个作用：

1. 降温作用

压缩机在运行时会产生大量的热量，其中一部分热量会通过压缩

介质排放出去，但是剩余的热量需要通过其他方式降温。这时候就需

要压缩机级间冷却器介入了，它通过将介质从高温系统中取出并经过

散热板降温，然后再送回低温系统中，这样就能及时、有效地降低介

质的温度，保证压缩机的正常运行。

2. 减少压气温度

压缩机级间冷却器不仅可以降低介质的温度，还能减少压气温度，从而提高整个系统的效率。在压缩介质经过几级压缩后，温度会随之

升高，如果不及时降温，将会影响压缩效率，增加能耗。通过使用冷

却器，将温度降低到一定程度，就能有效地节约能源，减少运行成本。

3. 保护设备

在压缩机内部，介质的温度过高会导致设备的损坏，严重的情况下，还会引起火灾等危险事件。压缩机级间冷却器的出现，则可以有

效地保护设备，避免高温、干涸等问题的出现。通过冷却器的降温和

降压作用，可以使压缩机内部环境更稳定、更安全。

4. 提高工作寿命

由于压缩机级间冷却器可以通过多种方式保护设备，因此它可以

提高设备的工作寿命。通过减少热量和干涸等不良影响因素，可以延

长压缩机的使用寿命，常规保养并将维修周期延长。

总而言之，压缩机级间冷却器是一种重要的降温设备，它各方面

的作用都十分重要，包括降温、减少压气温度、保护设备以及延长工

作寿命等，因此在现代工业生产中得到了广泛应用。

空气压缩机冷却循环水余热利用系统设计

３空压机余热利用系统设计
３．１全厂空压机余热总量计算按照目前全厂３个空压站空压机实际配置及运
用气、除灰用气和检修用气。随着发电机组容量的增加，所需的压缩空气也相应增加，大功耗、大出
力的螺杆式空气压缩机（以下简称空压机）已广泛应用于发电系统中。火电厂空压机在运行时，真正用于增加空气势能所消耗的电能在总耗电量中只占
空压机原先采用机内水循环加外部冷却塔降
温，冷却塔所能达到的极限温度为环境温度。现将
１套板式换热器并入空压机润滑油冷却水系统，冷却水通过空压机油冷却器冷却润滑油后，通过并人
的板式换热器与来自城市用水进行换热，制取温度
行情况，可按下式计算其可以利用的热量Ｊ。
，、
４．２ｑ（ｔ１一ｔ２）×１０００
— — — — ～
，
很小的一部分（１５％左右），约８５％的耗电转化为热量Ｊ，通过水冷的方式排放到空气中去。而某电厂

气压机级间冷却器

气压机级间冷却器是一种用于冷却压缩气体的设备，通常安装在气压机（或称为压缩机）的不同阶段之间，以便对经过压缩的气体进行冷却，有助于提高气体的压力和温度承受能力。

在气压机中，气体被压缩以增加其压力和温度。在压缩过程中，气体会产生大量的热量，使得气体温度升高。如果气体温度过高，会导致气压机过热，影响其性能和使用寿命。因此，为了控制气体温度，需要将气体冷却下来。

气压机级间冷却器的主要作用就是对压缩后的气体进行冷却，将其温度降低到合适的范围内。这样可以避免气压机过热，保证其正常运转并延长使用寿命。同时，经过级间冷却器冷却的气体，能够更好地适应后续的压缩过程，提高气压机的效率。

气压机级间冷却器的原理是利用冷却介质（如水或空气）与压缩气体进行热交换，将气体的热量带走并散发到环境中。根据具体应用场景和需求，可以选择不同类型的级间冷却器，如风冷式、水冷式、蒸发式等。

在实际应用中，级间冷却器的效果受到多种因素的影响，如冷却介质的流量和温度、气体的流量和温度、冷却器的结构和散热性能等。因此，需要根据实际情况进行合理的选型、设计和维护，以保证级间冷却器的性能和效果。

余热制冷的原理范文

余热制冷是一种能够利用废热来制冷的技术，它实现了能源的回收和

再利用，具有能效高、环保等优点。下面将详细介绍余热制冷的原理。

首先，废热制冷系统中的热能源通过热交换器与制冷剂进行热交换，

将热能传递给制冷剂。制冷剂是一种特殊的工质，其蒸发和凝结温度较低，具有良好的制冷性能。

在制冷过程中，制冷剂通过蒸发和冷凝两个过程来完成制冷循环。当

废热中的热能传递给制冷剂时，制冷剂在蒸发器中吸收了大量的热量，从

而发生蒸发。这个过程中，制冷剂从液态转变为气态，吸热负荷从废热中

转移到制冷剂上，废热温度下降。

然后，制冷剂通过压缩机被压缩，将气体压缩为高温高压气体。这个

过程中，制冷剂从蒸发压力高的状态转变为冷凝压力高的状态，同时温度

也升高。

接下来，高温高压的制冷剂通过冷凝器进行冷凝，放出吸收的大量热量，从而产生冷量。冷凝器是一个热交换器，在与周围环境接触的过程中，制冷剂逐渐冷却，从气体状态变为液态，释放出的热量被传递给周围环境。

最后，液态的制冷剂通过膨胀阀膨胀，从高压液态状态转变为低压液

态状态。在膨胀阀的作用下，制冷剂由高压区域流向低压区域，流速增加，温度和压力均降低。这个过程中，制冷剂吸收了周围环境的热量，实现了

制冷效果。

综上所述，余热制冷的原理是通过热力循环原理将废热能转化为制冷

效果。废热与制冷剂进行热交换，使其蒸发，吸热负荷从废热中转移到制

冷剂上，从而使废热的温度下降。然后，制冷剂经过压缩等过程，将热量

释放给周围环境，从而实现制冷效果。最后，制冷剂经过膨胀降温，继续循环使用。

余热制冷技术的应用可以非常广泛，可以应用于钢铁、石化、电力等行业的高温废气利用，将其转化为制冷能源，降低能源浪费。同时，余热制冷还可以减少对化石燃料的依赖，减少温室气体的排放，具有环保的特点。因此，余热制冷技术的研究和应用对于实现能源的高效利用和可持续发展具有重要意义。

氮肥厂压缩级间余热回收系统

氮肥厂压缩机级间冷却余热回收系统

学校：郑州大学

院系：化工与能源学院

作者：畅若星（化学工程与工艺09级）

王宝庆（化学工程与工艺09级）

田震（化学工程与工艺09级）

窦鹏佳（化学工程与工艺10级）

摘要 (1)

1、项目研究背景 (3)

2、国内外余热利用的现状研究 (5)

2.1吸收式系统 (5)

2.2吸附式系统 (5)

2.3新型材料 (5)

2.4热管技术 (6)

2.5热声技术 (6)

2.6余热锅炉技术 (6)

3、溴化锂吸收式系统 (8)

3.1溴化锂吸收式制冷系统的基本原理 (8)

3.2溴化锂吸收式制冷系统的优点 (8)

3.3溴化锂吸收式制冷技术在余热利用中的发展前景 (9)

4、课题研究主要内容 (11)

5、新的压缩机级间冷却系统工艺流程 (13)

5.1实际溴化锂制冷循环 (13)

5.2工作过程在图上的表示 (14)

5.3新系统的工艺流程 (16)

6、经济效益分析 (21)

6.1已知参数 (21)

6.2设计参数的选定 (21)

6.3设备热负荷计算 (24)

6.4泵的流量计算 (26)

6.5设备传热面积的计算 (27)

6.6工艺气最终温度 (30)

7、市场分析 (32)

7.1泵的能耗计算 (32)

7.2设备投资 (33)

7.3系统运行费用 (33)

7.4余热利用带来的效益 (33)

结语 (36)

参考文献 (37)

氮肥厂压缩机级间冷却余热回收系统

畅若星、王宝庆、田震、窦鹏佳

（郑州大学化工与能源学院，河南省郑州市，450001）

摘要：能源是人类赖以生存和发展的重要基础，也是经济发展的原动力。随着能源形势日趋严峻，节能减排越来越成为当前工业及其他部门面临的重要问题，能源的合理、有效的利用和节能越来越被人们所重视。提高能源系统的效率将会是减缓能源消耗的至关重要的一步。低品位废热是节能减排的重要组成部分,其利用效率对可持续发展和环境保护具有深远影响。本文对氮肥厂压缩机级间余热回收利用进行研究，对原来压缩机级间冷却系统的进行改造，引进热管型溴化锂吸收式制冷系统，设计了一种新的压缩机级间冷却系统，将压缩机排出的热气作为热源直接引入热管型溴化锂制冷机的热管发生器，驱动溴化锂运行。制得的冷量用来进一步降低压缩气体的温度，从而提高压缩机效率，增加制氨量。本文对新的压缩机级间冷却系统进行了工艺介绍和有关设计计算，本文还进一步对新系统进行了经济性分析，确定新系统的经济可行性。

余热制冷工作原理空气能

余热制冷是一种利用工业生产中产生的余热来进行制冷的技术。空气能热泵则是利用空气中的热能来进行制冷或供暖的系统。下面

我将从不同角度来解释这两种技术的工作原理。

首先，余热制冷的工作原理是基于热力学原理的。在工业生产

过程中，往往会产生大量的余热，这些余热通常以烟气或热水的形

式排放到大气中，造成能源的浪费。余热制冷技术利用这些余热，

通过热交换器将余热传递给制冷剂，使其蒸发并吸收热量，从而实

现制冷的效果。这样一来，不仅可以减少能源的浪费，还能够降低

制冷系统的能耗，实现能源的再利用。

其次，空气能热泵的工作原理是利用空气中的热能来进行制冷

或供暖。空气能热泵系统包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀等

组件。首先，蒸发器中的制冷剂吸收空气中的热量并蒸发成气态，

然后通过压缩机的压缩作用使其温度和压力升高，然后进入冷凝器

散热并凝结成液态，释放出热量。最后，通过膨胀阀使制冷剂的温

度和压力降低，重新进入蒸发器循环进行制冷。这样就可以利用空

气中的热能来实现制冷或供暖的效果。

此外，余热制冷和空气能热泵都是节能环保的技术。余热制冷通过利用废热来进行制冷，减少了对传统能源的依赖，降低了能源消耗和环境污染。而空气能热泵则是利用空气中的可再生能源来进行制冷或供暖，不产生二氧化碳等温室气体，具有很高的环保性。

综上所述，余热制冷和空气能热泵都是利用不同的能源来进行制冷的技术，它们的工作原理都是基于热力学原理的，通过循环往复的过程来实现制冷效果，并且都具有节能环保的特点。希望以上回答能够满足你的要求。