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    空氣壓縮機熱能回收改造分析與應用(一)
    時間:2013-03-29 關鍵詞:

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    本文所說的企業是卷煙生產制造工廠,制絲和卷包設備生產需要大量高壓空氣,標準氣壓是0.7MPa。工廠能動車間配備了4臺無油螺桿式空壓機,其中ZR200(功率200kW2臺,ZR160VSD(功率160kW1臺,ZR250VSD(功率250kW1臺。生產期間需要2ZR200機組成或1ZR2001ZR250VSD運行保證生產供給(以下計算按2臺空壓機每小時可回收功率318kW計算)。為了保證空壓機正常運行,空壓機組采用水冷方式將壓縮機熱量排出室外環境(循環水進水溫度最高35℃),造成了能量的極大浪費。

    通過對壓縮機的改造,以熱水的形式回收利用壓縮熱;對于無油螺桿式空壓機而言,能量回收效率最高可達90%;對于變頻壓縮機,回收能量與轉速成線性正比關系。

    從投資成本結構分析,壓縮機的節能重心在能耗上,針對電機驅動類型的壓縮機,能耗可以近似等于電耗。

    一、空壓機熱能回收分析

     

    1.1、無油螺桿式空壓機工作原理

      (1)氣路:如圖2可知,空氣通過過濾器進入第一級低壓轉子的加壓和中間冷卻器冷卻,再通過管路系統進入第二級高壓轉子的加壓和后冷卻器冷卻,使高油的壓縮空氣降低到可接受的程度。

      (2)水路:如圖2可知,外界的冷卻水進入后冷卻器、中間冷卻器和油冷卻器,冷卻高溫壓縮空氣和高溫油。

      (3)油路:如圖2可知,油通過管路系統冷卻低壓轉子和高壓轉子,高溫油進入油冷卻器冷卻后,在內部循環使用。

    對于空壓機空氣經過第二級高壓轉子的壓縮,一般可以達到180~190℃的溫度。經過冷卻后,壓縮空氣溫度一般控制在40~45℃進入干燥機干燥,空壓機的輸入功率大約有90%(大部分為軸功率)是作為熱量通過冷卻器帶走,消耗在環境中。

    1.2、以一臺ZR200型空壓機為例分析熱能應用數據

    假設:設備加載率為90%,回收效率為85%,則該1ZR200空壓機滿負荷運行20小時可供每天回收的能量為:3060kW.h200*85%*90%*20=3060kW.h

    折合熱量為:3060kW.h*3.6/4.2=2622.42Mcal 利用該熱量,可滿足(表1)

     

     

     

    所以,只需對空壓機進行適當的改造,即可利用空壓機產生的熱量,應用于冬季采暖系統補充熱源、生活熱水、軟化水加熱需要等。達到節省能源,減排環保的效益。

    一、空壓機系統現狀分析及回收利用熱量

        A.  1、空壓機系統運行現狀(表2)

     

            2、冬季取暖期為150天,空壓機運行時間為120天;其它季節生產運行期為120天;

        3、以下計算為在生產期間,空壓機平均每天運行20小時。

        B.  冬季應用

    采暖系統回水輔助加熱、卷包車間及能動車間綜合站房員工洗浴用熱水等綜合應用。洗澡水箱加熱完畢后,全部熱量用于取暖應用。根據空壓機實際使用率計算,每小時可利用空壓機的能量為:(200kW.h+250kW.h*70%*85%=318kW.h

        (1)采暖系統回水輔助加熱應用分析。工廠冬季采暖系統供水溫度控制為65℃左右,回水溫度為50℃左右?諌簷C組可回收溫度:最高90℃,空壓機允許冷卻進水溫度最高35℃?諌簷C熱能回收后加熱采暖回水的溫度高于65℃(可到90℃),經換熱器后回水溫度低于35℃。則熱能回收水每三循環量=181.68噸。計算公式及數值:

        318kW.j*3.6/4.2/(65-35)*20h=181.68

        則每小時可用于采暖熱量=181.68*4.2/3.6/20*(65-50)=159.42kW.h。(冬季供暖要求出水溫度65℃,回水溫度50℃)

    可應用采暖面積換算為:159.42/0.12=1328.5平方米。(根據暖通規定采暖標準,按照120W/㎡計算)

    每天用于采暖的熱量:3188kW.j (159.42kW.h*20=3188kW.h)

    3188kW.h相當于11476MJ1kW.h=3.6MJ

    180℃蒸汽的熱值約為2520JM/t,蒸汽的熱效率80%利用計算,每天折合節省蒸汽為:5.7噸。整個冬季采暖按120天回收熱能計算,節省蒸汽684噸。

    2)員工洗浴熱水加熱應用

    自來水冬季溫度約為8℃,需要加熱到45℃供工人洗澡。

    經過加熱采暖系統回水后,空壓機熱水回收的溫度約為50~55℃左右,可把洗澡水加熱到45℃。按平均洗澡人數為300/天,每人次用水量按60升計算。

     

    滿足每天300人洗浴所需要的熱量為:300*0.06t*45-8=666Mcal,折合消耗能量為777kW.h。平均每小時消耗空壓機回收能量38kW,即利用空壓機熱能回收用于冬季洗浴用熱水可節約的能量總數為:38kW*20h*120=91200kW.h

    91200kW.h相當于328320MJ,180℃蒸汽的熱值為2520MJ/t

    冬季洗浴利用熱能回收(120天)折合節省蒸汽為:162噸。(按蒸汽80%的熱效率)一個冬季用于采暖和洗浴共可節省蒸汽:684+162=846噸。

    按此廠鍋爐實際平均耗油產汽比:115(噸柴油/噸蒸汽)換算,冬季120天采暖、洗浴用熱水可通過空壓機熱能回收減少柴油消耗為:846/15=56.4噸。

        (1)洗浴用熱水加熱應用

    自來水平均溫度約為15度左右,需要加熱到45度供工人洗澡,按平均洗澡人數為300/天,每人次用水量按60升計算。滿足每天300人洗浴所需要的熱量為:300*0.06t*(45-15)=540Mal,折合消耗能量為630kW.h。

    平均每小時消耗空壓機回收能量31kW.h,即利用空壓機熱能回收用于其余季節洗浴用熱水可節約的能量總數為31kW*20h*120=75600kW.h

    75600kW.h相當于272160兆焦,180℃蒸汽的熱值為:2520MJ/t。則其余季節利用空壓機熱量用于洗。120天)折合節省蒸汽為:135噸(按蒸汽80%的熱效率)。

    按此廠鍋爐實際平均耗油產汽比:115(噸柴油噸蒸汽)換算,其余季節120天洗浴用熱水可通過空壓機熱能回收減少柴油消耗為:9噸,按照柴油8000/噸,其余季節季120天洗浴利用則可以節。72000元。

    2)軟化水加熱應用

    按實際開機功率每小時可回收能量:318kW.h,洗浴用熱水每小時用31kW.h

    剩余的空壓機熱回收能量為每小時287kW用于軟水加熱應用。

    因受限于空壓機進出冷卻系統效率要求,溫升要求最佳狀態為10℃,所以其余熱量由輔助冷卻系統排放到室外,不能完全應用。

    按此廠軟化水平均每小時使用20噸,則每小時可利用空壓機熱能為200Mcal,折合能量為233kW.h,相當于838.8兆焦。則其它季節(按120天生產期)利用空壓機熱能回收加熱軟化水可節能能量總數為:2013120兆焦。180℃蒸汽的熱值為:2520MJ/t,即:

    其它季節120天將回收熱能用于加熱軟化水,折合節省蒸汽為:998噸(蒸汽80%的熱效率利用計算)。

    按此廠鍋爐實際平均耗油產汽比:115(噸柴油/噸蒸汽)換算,其他季節將回收熱能用于加熱軟化水減少柴油消耗為:66噸。按照柴油8000/噸,利用空壓機回收熱能加熱軟化水計算,可以節省528000元。

        C、 全年節省費用計算

    1)全年可以節省蒸汽費用:

    冬季+其它季節=451200+72000+528000=1051200元。

    (2)冷卻補充水夏季可大大降低,按照平均每天減少30噸補充量,每噸補水4.5元,按全年150天計算可節。30*150*4.5=20250元。

    (3)空壓機熱能回收利用總計可節省費用:

    空壓機熱量應用+冷卻水減少量=105+2=107萬元。 

    原文鏈接:http://www.barbarycoastlax.com/article/baike/108.html轉載請保留版權信息

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