压缩空气系统节能技术

浅谈压缩空气系统节能技术

摘要：压缩空气系统占企业能耗的比重较大，本文主要针对压缩空气系统的节能问题，对压缩空气系统节能技术进行了分析和比较，重点介绍了空压机热回收技术及其应用，并进行了节能效益分析。

关键词：压缩空气系统；节能技术；热回收

引言

压缩空气是工业领域仅次于电力的一种重要的动力源。与其它能源比，它具有下列明显的特点：清晰透明，输送方便，易于储存，没有特殊的有害性能，没有起火危险，不怕超负荷，环境适应性强，取之不尽。其应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车制造、电子、食品、医药、生化、国防、科研等行业和部门。主要用于气用传动、风动工具、冷却、仪表吹扫、干燥、切割及火焰处理等。

空压机是气源装置中的主体，它是将原动机（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。它具有配用动力大，运行时间长，耗电量多，冷却用水量大等特点。现在常用的空压机有活塞式空气压缩机，螺杆式空气压缩机；离心式压缩机以及滑片式空气压缩机；涡旋式空气压缩机。

由一台或多台空压机及其后处理设备组成的设备组称为空压站。空压站是工厂重要的能源站点，也是企业主要电能消耗的设备

组之一，约占其全部能耗的10-40%。在我国，长期以来压缩空气系统的节能并没有得到应有的重视，由于错觉需求、卸载浪费、泄漏、低产气效率、余热未回收等造成能源浪费的现象比较普遍。近年来伴随着节能减排形势的发展，对压缩空气系统在运行技术、运行管理和节能技术等方面进行优化改进，挖掘节能潜力，降低空压机运行成本，成为企业节能改造的当务之急。

本文主要针对压缩空气系统的节能问题，对压缩空气系统主要节能技术进行比较和分析，重点介绍了空压机热回收技术及其应用，并进行了节能效益分析，以下进行详细说明。

1 压缩空气系统节能必要性

压缩空气系统的总的投入成本包括三大部分，即设备基本建设成本、日常运行维护保养成本和系统运行能耗成本。前两项只占压缩空气设备的整个寿命成本的很小部分，约占系统总成本的25%。而在通常运行情况下，压缩空气系统每年运行能耗成本约占系统寿命总成本的75%。但多数压缩空气系统存在空压机非满载运行、电机空转、频繁加压卸载、余热未回收等现象造成严重的能量浪费，可见传统空压站有明显的节能空间。压缩空气系统的节能直接关系到企业的生产成本和投资效益，从而影响企业在行业中的竞争力。

2 压缩空气系统主要节能技术

为了能够改善压缩空气系统的能源利用率，在保证生产需要的同时，降低空压机运行过程中的年能消耗，各压缩机厂家、自动化

设备厂商做了大量的努力。目前，国内外关于压缩空气系统主要的节能技术有如下几个方面：压力流量控制技术、提高空压机自身效率、空压机中央集中控制系统、空压机采用变频调速技术、压缩空气系统管路优化、空压机热回收技术和压缩空气干燥工艺改进技术。

以上所述节能方法，并不是每个工厂及用气车间都适用，如设备选型或安装不当往往非但不能带来节能效果，还会造成压缩空气管道节流、压缩空气质量降低，例如：选择带过滤器的流量调节装置，这种控制装置虽然有一定的过滤作用，但是势必会造成压缩空气节流，如排水不当，还会增加压缩空气的水分，再例如：没有经过实地查看，盲目的将流量调节装置安装于空压站出口处，如用气车间有高压、高流量的设备，势必会造成压力及流量短时间内跟不上，影响用气设备的正常运转，甚至损坏用气设备。

3 空压机热回收技术及应用

空压机在运行时，真正用于增加空气势能所消耗的电能，在总耗电量中只占很小的一部分，约15%左右。约85%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，造成大量的能量损耗。压缩空气系统的余热回收可以采用一些技术措施和必要的设备，比如对空压机内部油循环系统进行改造和利用外部热交换模块，将空气压缩过程中产生的高温热量充分的利用起来。实践证明：通过合理改进，50-90%的热能可以回收利用。空压机热回收方法可

以根据每个企业不同的需求和条件进行。空压机热回收技术主要适用于风冷式螺杆空压机和水冷式空压机。

回收后的空压机余热用途广泛，主要有如下几个方面：

3.1 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50-60℃，供工人洗澡使用。原来需要耗费较高成本的福利，现在可以免费提供。

3.2 锅炉补水预热

大多数的行业在生产过程中都会用到锅炉，利用回收的空压机余热，将锅炉补给水在进入锅炉之前由较低的温度先进一步提升，再由锅炉加热到设定温度。可以大大降低锅炉使用过程中的燃烧成本。

3.3 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。

3.4 采暖用热

很多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。

4 热回收节能效益的分析

以200kw空压机为例，用于压缩空气的消耗的电能约占轴功率的15%，即30kw，转化余热浪费的电能约占轴功率的85%，即170kw。1h浪费热量14.6万大卡，ld24h浪费热量351万大卡，1年360d 浪费热量126317万大卡。如果选用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%左右；则200kw空压机每年可回收热量126317×50%=63158万大卡。相当于每年节省标煤90.2t。

以下以某工厂空压机余热回收实例进行节能效益分析：

分析依据：空压机24h加载，全年运行360d；回收热量百分比为空压机轴功率的40%；标煤热值7000kcal/kg，燃油热值

10200kcal/kg，燃油价格8746元/t，电，热转换860kcal/kw·h。

热力学计算常用数值：1t水温度上升1℃需要热量1000kcal：洗澡热水常规用量100l/人次；夏/冬季补水平均温度25℃/10℃：生活热水常规蓄热温度50-55℃。

某工厂有工人300名，分三班工作，洗澡用水为1台燃油锅炉供应；该厂有75kw空压机1台，160kw空压机2台，其中75kw空压机全年运行，加载率90%，160kw空压机1用1备，平均加载率80%；现准备回收空压机废热加热洗澡用水，以达到节能减排的目的。