空压机余热回收系统培训资料4.2

空压机余热回收系统培训资料技术中心2014年4月目录第一章空压机介绍 (3)1.1空压机概念 (3)1.2空压机的分类 (3)1.3螺杆式空压机 (3)1.4空压机改造现状 (5)第二章技术原理 (6)2.1空压机余热回收技术原理 (6)2.2空压机余热回收系统控制原理说明 (8)第三章产品特点及优势 (10)3.1空压机余热回收系统的优点 (10)第四章计算方法 (11)4.1余热计算方法 (11)4.2每日产水量计算方法 (11)4.3节省标煤量计算 (11)4.4板换面积的计算 (11)4.5循环水泵流量及扬程的计算 (13)第五章施工标准 (15)5.1安装标准 (15)5.2现场安装注意事项 (17)第六章验收及售后维护 (19)6.1安装验收标准 (19)6.2常见故障处理 (20)第七章案例分享 (22)7.1洛宁华泰矿业空压机余热回收项目简介 (22)7.2项目现场照片 (22)第一章空压机介绍1.1空压机概念空压机即空气压缩机。

空气压缩机是工业现代化的基础产品，常说的电气与自动化里就有全气动的含义；而空气压缩机就是提供气源动力是气动系统的核心设备机电引气源装置中的主体，它是将原动（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。

1.2空压机的分类1、按工作原理可分为三大类：容积型、动力型（速度型或透平型）、热力型压缩机。

2、按润滑方式可分为无油空压机和机油润滑空压机。

3、按性能可分为：低噪音、可变频、防爆等空压机。

4、按用途可分为：冰箱压缩机、空调压缩机、制冷压缩机、油田用压缩机、天然气加气站用、凿岩机用、风动工具、车辆制动用、门窗启闭用、纺织机械用、轮胎充气用、塑料机械用压缩机、矿用压缩机、船用压缩机、医用压缩机、喷砂喷漆用。

5、按型式可分为：固定式、移动式、封闭式。

1.3螺杆式空压机目前我们公司改造的空压机主要为螺杆式空压机。

螺杆压缩机是一种工作容积作回转运动的容积式气体压缩机械。

气体的压缩依靠容积的变化来实现，而容积的变化又是借助压缩机的一对转子在机壳内作回转运动来达到。

螺杆空压机基本构造：在压缩机的机体中，平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子，通常把节圆外具有凸齿的转子，称为阳转子或阳螺杆。

把节圆内具有凹齿的转子，称为阴转子或阴螺杆，一般阳转子与原动机连接，由阳转子带动阴转子转动转子上的最后一对轴承实现轴向定位，并承受压缩机中的轴向力。

转子两端的圆柱滚子轴承使转子实现径向定位，并承受压缩机中的径向力。

在压缩机机体的两端，分别开设一定形状和大小的孔口。

一个供吸气用，称为进气口;另一个供排气用，称作排气口。

1.4空压机改造现状近些年，国内外空压机余热利用相关技术人员用工程热力学分析了喷油螺杆压缩机能量回收的有效性，如下图：如果能量回收率按72％计，那么一台功耗为250kW的喷油螺杆压缩机每小时可回收能量175kW。

若按每天运行24h，电费为1元／kW·h计算，则每天可节约4200元，其经济效益相当可观。

空压机热能回收的关键是节约能源，提高能效。

因此，我们首先应该严控高耗能产业“抬头”，减少污染。

粗放式发展，确实可能在短期内提升经济发展速度，但势必将以环境污染作为沉重的代价，而要治理环境污染，将花上我们更多的成本、更长的时间。

严峻的现实一再告诉我们，主要依靠资源消耗的外延式增长是不可持续的，切不可因为经济增长面临压力，就回头走粗放发展的老路。

在全球资源紧张的环境下，空压机余热回收利用，不但保护了环境，而且合理的利用，提高新能源和可再生能源比重。

以喷油螺杆空气压缩机为例，当喷油螺杆空气压缩机满载运行时，可回收利用的高温润滑油余热约占压气机总轴功率的80％左右。

由于目前喷油螺杆空压机投入运行数量较多，该部分热能的回收利用具有广阔的经济前景和社会意义。

第二章技术原理2.1空压机余热回收技术原理空压机运行产生总热量中难以利用的热量部分为15%，其中包含2%的热辐射损失、4%的压缩气体带走热量、9%的电机带走热量；可利用的热量部分为85%，其中油冷却器带走72%的热量、气冷却器带走13%的热量。

螺杆空气压缩机由于本身的设计结构和工作原理决定，它的绝热效率在0.65-0.85之间。

对于空气压缩机，设计供油温度一般在60-70℃，实际运行时的排气温度往往在80-100℃之间。

过高的排气温度会导致更多的润滑油处于气相，增加油气分离的难度，润滑油易氧化、粘度下降、积碳，降低润滑油的使用寿命。

螺杆式空气压缩机工作原理图螺杆式空压机工作原理如图，现行螺杆式空气压缩机的工作流程如下：空气通过进气过滤器将大气中的灰尘或杂质滤除后，由进气控制阀进入压缩机主机，在压缩过程中与喷入的冷却润滑油混合，经压缩后的混合气体从压缩腔排入油气分离罐，从而分别得到高温高压的油、气。

由于机器工作温度的要求，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，最后送入使用系统；而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。

在以上过程中，高温高压的油、气所携带的热量大致相当于空气压缩机功率的3/4，其温度通常在80℃-100℃之间。

螺杆式空气压缩机通过其自身的散热系统来给高温高压的油、气降温的过程中，大量的热能就被无端的浪费了。

除了机械摩擦导致的热能损失之外，主要是因为压缩气体时热能转换的热能损失，压缩机的绝热效率仅有60-80%。

通常空压机实际运行中，只有20-30%的能量变成空气势能（即：将常压空气变成高压空气），而大部分能量则通过各种形式被消耗，其中大部分变成热能排放到空气中，有鉴于此，空压机的余热利用越来越被人们重视。

空压机热能回收系统将高温循环油介入热能热水机组内，将空压机运行过程中所产生的热能充分吸收，给水加热，同时压缩机得以降温。

此过程热介质油得以降温，而冷却介质水则得以升温。

水被加热到设定温度后，由热能热水机组通过热水管道系统送到企业需用之处。

空压机改造原理图2.2空压机余热回收系统控制原理说明1.采用空压机运行自动感温设计，当空压机运行时，余热回收系统才开始运行，系统无负荷不运行，符合自身节能要求。

2.在换热器冷媒管道上配有温控阀，通过控制水量来使回油温度保持恒定，从而保证空压机安全、稳定运行。

3.系统配套的循环水箱上安装有液位传感器，可根据水箱液位自动控制供水管道的开启和关闭，达到供水的稳定。

4.系统配套的循环水箱上安装有温度传感器，当循环水箱内水温达到要求温度时，可控制保温水泵开启将热水输送至保温水箱，供用户使用。

5.系统配套的热水供水泵采用变频控制，保证供水水压恒定，用户使用安全、方便。

6.系统配套可动态显示系统运行压力、温度和水箱液位变化信息的触摸显示屏，操作人员可直观、清楚的了解到实时的系统情况，实时监控有保障。

7.在余热回收系统出现问题时，可将循环油路切换至原油路，保证空压机的正常运行，不会因为余热回收系统损坏而影响空压机的正常运行。

第三章产品特点3.1空压机余热回收系统的优点1、低成本利用热能。

空压机余热回收装置本身是一种余热利用设备，在加装中，并没有增加对空压机本身的负载，利用空压机废热能生产热水，不需要任何的辅助加热设备，仅需部分功率很低的循环泵和电控柜的运行耗电。

2、运行不受气候天气等自然条件的影响。

回收装置的热量来源于空压机的废热，只要空压机处于运行状态，空压机余热回收装置就有热水产出，不受气候和天气影响。

3、提高空压机的运行效率。

对空压机的余热回收增加了排气量，减少耗电，实现空压机的经济运行；4、减少维修保养成本。

通过对空压机的余热回收，降低了空压机的运行温度，延长机油寿命。

5、应用范围广。

利用空压机自身的废热能产生热水，不仅大量节约工人油费、燃气费及电费；其废热能可应用于生活用热水，也可用于工业生产（工业上生产热水预热或直接用热水，如电镀、清洗等）用热水。

第四章 计算方法4.1余热计算方法1860N F Q P n ηη=⨯⨯⨯⨯式中：1Q —可回收的热量，单位Kcal/h ；N P —空压机的额定功率，单位Kwh ；η—空压机热回收效率；F η—空压机的日负载率；860—换算比例关系。

4.2每日产水量计算方法h Q t tη=⨯∆ 式中：t —产生热水量，单位t ；Q —回收总热量，单位Kcal/h ；t ∆—加热温差，单位℃；h η—换热器换热效率。

4.3节省标煤量计算b Q T Q η=式中： Q ：总热量；b Q ：一公斤标煤的发热量；η：燃煤锅炉热效率4.4板换面积的计算由换热器传热的基本计算式Φ=kA△t m可得出，A=Φ/（k△t m） (1)其中，Φ为换热器的传热量，即统称的换热量，w；k为换热器的传热系数，w /(m2.℃)；∆t m为换热器的传热温差，℃。

1、Φ值的确定空压机加载运行时，高温的空压机润滑油携带的热量可被冷却水带走，这部分热量约占空压机总功率的83%左右，详见空压机余热回收测试报告。

在考虑一定富余量的情况下，热回收率可按75%计算，即Φ=W×75% ×1000 （2）其中，Φ为换热器的传热量，即统称的换热量，w；W为空压机轴功率，kw；1000为换算系数。

2、k值的确定依据空压机余热回收测试报告可得出，板式换热器在润滑油与水进行逆流换热时，换热系数约为600w /(m2.℃)，即k=600w /(m2.℃)3、∆t m的确定在进行空压机余热回收时，润滑油与冷却水在板式换热器中进行逆流换热，根据换热器的平均温度差公式△t m=∆t′−∆t′′（3）ln∆t′∆t可算出板换的平均传热温差。

其中，∆t′为进油温度与出水温度之差，℃；∆t′′为出油温度与进水温度之差，℃；根据大量的测定可知，空压机在加载运行时，润滑油温度可达到90℃以上，在夏季时甚至可超过100℃，而温控阀开启温度为60℃左右，即润滑油温度超过60℃时就需要被冷却，故此处可按进油温度90℃、出油温度60℃设计；洗浴用水温度即目标水温为45℃，在进行换热器设计时应按最不利情况设计，故可按进水42℃，出水47℃设计，将相应温度代入公式（3）可得出△t m=（90−47）−（60−42）=28.7ln90−47在进行换热器选型时，平均传热温差△t m按30℃设计。

综上，在确定了空压机型号时，将空压机轴功率代入公式（1），即可算出该空压机的配套板换面积。

4.5循环水泵流量及扬程的计算1、循环水泵流量的确定根据传热学公式Q=c m ∆t可得出m=Q/(c ∆t)其中，Q为传热过程中的传热量，数值上等于Φ，单位为w；m为单位时间即每秒内进行换热的冷流体质量，单位为kg；c为水的比热，4.2×103 J/(kg. ℃);∆t为冷却水的设计进出口温差，即5℃。