浅谈离心机余热回收实际案例应用

一、离心式空压机余热回收利用设备技术背景

 全球能源需求持续增长而实际供应相对不断下降的严峻形势下，节能减排已势在必行，众多工厂也已在不断寻求潜在的节能空间，而压缩空气系统正是蕴藏了的能源节省的空间。

 压缩空气是工业领域中应用广泛的动力源之一，其中离心式空气压缩机属于速度式压缩机，因其结构紧凑、重量轻，排气量范围大；而且易损件少，运转可靠、寿命长；排气也不受润滑油污染，供气品质高，工作稳定、可靠；适合用气量大，用气品质较高的企业，比如药企、电子、钢铁等大型企业，一般选用离心式空压机的比较多。在现代工业领域中应用越来越广泛。

但要得到品质优良的压缩空气需要消耗大量能源。在大多数生产型企业中，压缩空气的能源消耗占全部电力消耗的20%—55%，从一个运行5年的压缩空气系统的资金投入分析来看，电费占到了总费用的77%，而其中能耗中的85%是转化为热量（压缩热），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，对企业来讲，如果要解决生活热水比如员工洗澡，采暖，或者工业热水比如生产线清洗，烘干等工艺用热，需要去购买能源电，煤，天然气蒸汽等才可以，这些能源不仅需要大量的财力投入，还会造成二氧化碳的排放，所以降低电耗和回收热能就意味着运行成本的降低！

离心式空压机大量热源来源于消耗的电能，主要是以下列几种形式消耗：

1）38%的电能转化成热能存在于级冷却器压缩空气中，靠冷却水带走；

2）28%的电能转化成热能存在于二级冷却器压缩空气中，靠冷却水带走；

3）28%的电能转化成热能存在于三级冷却器压缩空气中，靠冷却水带走；

4）6%的电能转化成热能存在于润滑油里，通过冷却水冷却带走；

根据以上可以看出，对于离心式压缩机，的电能转化成热能，其中大约 94%可以被回收。所设计的热能回收装置正是为了在对压缩机性能不产生任何负面影响的前提下，以热水的形式回收以上绝大部分的热能，改造三级回收率可达实际输入轴功率的28%，改造、二级回收率可达实际输入轴功率的60~70%，三级全部回收回收率可达实际输入轴功率的80%。通过对压缩机的改造，可以以热水的形式回收利用。为企业节省大量能源。

二、离心式空压机余热回收利用实际案例分析

以河北唐山某大型药企为例：一直使用电加热为企业提供生产工艺中污水加热需求。企业中有大型离心式压缩机数台，大量热源被浪费。

我司为企业设计先改造一台离心式空压机，现场运行情况为一台1250kw、2公斤低压离心式压缩机，加载率为，运行时间是24小时，本次回收方式为末级高温压缩空气回收。

设计思路为将高温压缩空气引至余热回收机组，换热完成后回至冷却器，在冷却器循环水进水口加装自动调节比例积分阀调节循环水流量，排气温度为50℃左右范围；加装旁通阀门，余热回收机组保养维护检修时高温压缩空气从旁通进入原油冷却器，系统稳定运行。

余热回收系统进水从现场冷却塔取水，30~45℃水为换热介质，需对水源进行杂质过滤，水质进行软化处理，防止因水质过硬、杂质过多而导致热回收机组腐蚀、结垢、堵塞等现象，增加企业维护成本。

余热回收机组水路系统须通过增加管道循环泵来作为动力装置，从冷却塔取水，输送至余热回收机组加热至设定温度后进入污水加热水池。

方案设计参考当地夏季进气含湿量热月气象参数约20g/kg干；冬季工况满载运行时，依据客户提供的温度区间运行，按低126度排气，温降至50度以内，此时热负荷约479KW，按低30度进水时，可以产得80度除盐水约8460kg/h;相对于夏季运行工况，冬季运行工况所需换热面积更为苛刻。

下图为经过余热回收改造后，现场实际运行工况为冬季1月份；进气温度为129℃时，出气温度为57.1度，进水温度为25℃时，直热出水热水温度设计80℃时，每小时产热水量为8.61m³。

24小时就可为企业提供热水量约为207m³；相对于夏季运行工况，冬季运行工况更为苛刻；以冬季运行工况为例，一年330天可为企业提供热水量68310m³.

1m³水从25℃温升80℃所需要热量为：

Q=CM（T2-T1）                       

=1kcal/kg/℃×1000kg×(80℃-25℃)       

=55000kcal    

每年可为企业节省能源为：68310m³*55000kcal=3757050000kcal

 本项目每年节约能耗约3575050000kcal；相当于每年节省了7636吨蒸汽；529197立方天然气；4598592kwh电量；1192吨标准煤；每年可为企业减少减少CO2排放约3098吨。每年可为企业节省电加热约为三百多万。

由此可见，企业实施节能改进，不仅可以缓解能源供应和建设压力，减少废气污染保护环境，更重要的是可以让企业降低能耗，减少企业自身运营成本。