空气压缩机余热回收及节能分析

空气压缩机余热回收及节能分析

武汉大学经管学院项目管理专业韩彦宁摘要：论述了空气压缩机设备效率节能，系统余热回收及增效节能，着重分析了空压机余热回收的意义，节能计算、节能空间、投资回报率、市场前景等。

关键词：设备、系统、运行、节能率、投资回报率。

一、前言

空压机、冷冻机耗电量占全国用电量的35%，其中空压机用电量至少占25%。在工矿企业耗电量较大的往往是空压机，并且经常占到了全厂用电量的50%，尤其在国内空压机使用效率普遍较低。我们知道空压机在运行时要产生大量的热量，风冷机组要把热量排入大气中；水冷机组要通过冷却塔把热量排入大气中。

根据美国能源署统计：压缩机在运行时，真正用于增加空气势能所消耗的电能，在总耗电量中只占很小的一部分15%，大约85%的电能转化为热量，通过风冷或者水冷的方式排放到空气中。

放任这些“多余”热量排放到

空气中，既影响了环境，制造了

“热”污染，而且现在的生产型

企业，求热若渴，看着不得不放

弃掉的热能，怎能不心疼？

其实对于这些被浪费的热量，我们大可不必“望热兴叹”，采用空压机热能回收技术，这些看似多余的热量，其中有50%是可以被回收利用的！

二、为什么要回收空压机余热

由以上图表我们不难看出，空压机在工作的时候，真正用于增加空气势能所消耗的电能在总耗电量中只占很小的一部分，约20%左右。约80%的耗电转化为热量，通过风冷或者水冷的方式排放到空气中去。

根据流体力学，空气在压缩过程中分子的势能的转化将产生大量的热能，压缩机的热量如果不排放，将影响空压机的正常工作，影响压缩空气的质量。当然这些热量如果排放即浪费了大量的热能（可惜）又加剧大气“温室效应”，造成

热污染（可恶）。

我们现在算笔帐：

以160KW空压机为例：

用于压缩空气的消耗的电能

160×20%=32kW

转化余热浪费的电能

160×80%=128kW

那么转化为余热为：

1小时浪费热量11万大卡

1天24小时浪费热量264万大卡

1年360天浪费热量95,040万大卡

针对空压机配套热回收系统大约可以回收余热的50%左右，即占空压机轴功率的40%。则160kW空压机每年可回收热量95,040×50%=47,520万大卡相当于每年：

节省0#柴油46吨

节省天然气52,800立方

节省用电55.3万度

节省标准煤67.9吨

随着能源价格的进一步增长，回收空压机余热的经济效益越发明显：经不完全统计，采用空压机余热回收技术后，参照2008.7.1的燃油价格，按空压机轴功率计算，平均1kW的轴功率每年大约可以节省2,100元RMB。这说明，提高空压机使用效率的潜力很大，节能空间巨大。

三、空压机余热回收应用范围

1、最为常见的是制取热水，用于洗澡等，如铸造、冶金

和矿物开采等工作环境相对较差的行业，可将回收的空压

机余热加热自来水到50至60℃，供工人洗澡使用。尤其

厂矿企业独立配置锅炉供热的，可以为锅炉提前预热，或

单独使用空压机余热回收直接供热，这不仅降低了能耗成

本，而且避免了对环境的污染。

2、反渗透纯水制取用热：食品饮料、半导体和医药化学等行业在生产过程中，往往用到大量的反渗透纯水。纯水需要在25℃的特定温度下制取，当春季、秋

季和冬季水的温度低于25℃时，必须投入设备、消耗燃料为水升温。回收空压机的余热用来生产纯水，不但可以减少燃料的消耗，甚至可以减少加热设备的投

入成本。

3、采暖用热：在长江流域及北方地区，冬季需要供热

采暖，而这部分热量往往是利用锅炉加热提供的。

现回收空压机的余热用于采暖，不但节省了能源的消耗，

还可以减少锅炉的装机容量，进一步降低设备上的投资。

四、热回收原理

热回收系统包含两个组成部分：空压机内部油路改造；

外部加装热交换器。

空压机在运转时产生的热能通过HRS回收，然后通过循环泵④把热水循环至保温水箱⑤，待需要热水时直接通过热水泵从水箱取热水。

热回收系统是安装在空压机外部的系统，通过油管以及连接件与空压机进行相连，再通过对空压机的改造，可以满足：

Ø压缩机的正常的工作油温；

Ø不破坏压缩机的正常工作；

Ø整洁的外表，安全可靠的系统，保证系统的稳定运行；

Ø余热利用，节能环保，减少温室气体排放，良好的经济和社会效益；

五、案例分析

红板（江西）有限公司有3台英格索兰MM200型空压机，工厂有工人700名，分三班工作，机组开二备一，机组平均加载率85%，改造前空压机采用水冷方式，热量不回收，现准备回收空压机余热加热洗澡用水，以达到节能减排的目的。

对其中两台进行热回收改造，确认空压机废热是否满足要求，热回收经济效益如何？

1、热力学计算常用数值：

1吨水温度上升1℃需要热量1,000kCal；

夏/冬季补水平均温度25℃/10℃；

生活热水常规蓄热温度50~55℃；

洗澡热水常规用量100升/人·次；分析依据：

空压机24小时加载，全年运行360天；

回收热量百分比空压机轴功率×40%；

标准煤热值——7,000kCal/Kg

0#柴油热值——10,300kCal/Kg

燃煤热值——5,000kCal/Kg

天然气热值——9,000kCal/Nm3

煤气热值——4,500kCal/Nm3

电/热转换——860kCal/kWh

2、计算：

每班洗澡水用量G=100L×230=23,000L=23吨

冬季洗澡用热

Q1=1,000×23×(55-5)=1,150,000kCal

空压机可提供热量

Q2=200×2×85%×24×860×40%

=2,807,040kCal

Q2＞Q1，满足要求；

3、改造后：

经多日跟踪观察，现阶段进水温度25℃，蓄水温度由于

受用水量波动影响，在65℃至70℃之间，客户反应节能效果明显。