當(dāng)前，空氣壓縮機的應(yīng)用十分普遍，由于其在空氣壓縮過程中會有大量熱量產(chǎn)生，致使被壓縮空氣的溫度急劇升高。傳統(tǒng)使用中為了滿足運行要求，需配備冷凍水或循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，同被壓縮空氣之間進行熱交換，以確?？諌簹膺\行過程的穩(wěn)定性及可靠性，而所產(chǎn)生的熱量則被排入大氣中，導(dǎo)致大量熱能散失，并導(dǎo)致冷卻水及冷凍水耗電量大幅度升高。鑒于此，本文重點探討了如何實現(xiàn)空壓機余熱的有效回收利用，以達到節(jié)能降耗的目的。
    作為化工領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的一種動力源，壓縮空氣不僅安全、無害，而且便于輸送、調(diào)節(jié)性能良好，但是，為了獲取性能優(yōu)良的壓縮空氣，必須消耗大量的能源。據(jù)統(tǒng)計，空氣壓縮所需消耗的能源占電力總消耗量的10-35%。隨著空氣壓縮系統(tǒng)效率的逐步提高，空壓機生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的壓縮熱也居高不下。為了提高生產(chǎn)力，通常需要將此部分能量利用水冷系統(tǒng)釋放到空氣中，浪費了大量的余熱。因此，有必要針對空壓機余熱回收利用進行研究，以更好地降低能耗，實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的目的。
    空壓機散熱及溫度控制原理分析
    在闡述空壓機余熱回收利用的原理及方法前，需要先了解空壓機機組的散熱、溫度控制及調(diào)節(jié)原理。
    在傳統(tǒng)噴油螺桿空壓機中，油氣分離器中的潤滑油存在著大量的熱量，潤滑油在經(jīng)過油冷卻器后溫度得到有效降低，并經(jīng)過油過濾器的過濾之后回到壓縮機頭開始進行循環(huán)使用，能量約為電機輸入功率的80-90%，經(jīng)過水冷或風(fēng)冷器及后冷卻器后，熱量被散發(fā)于大氣中，在空壓機連續(xù)運行過程中，排氣的溫度切忌過高或過低，若溫度過高會導(dǎo)致潤滑油加速老化，機組零件由于熱脹而摩擦加劇，導(dǎo)致機組壽命縮短，且高溫下油氣混和物容易引發(fā)火災(zāi)。排氣溫度通常設(shè)定在110-115℃內(nèi)，若超過該溫度，控制系統(tǒng)會自動停機。若排氣溫度過低，空氣中所含的水分受壓后，極有可能從機頭或油氣分離器中析出，導(dǎo)致潤滑油發(fā)生乳化，轉(zhuǎn)子及軸承生銹或腐蝕。因此，冬季時空壓機排氣溫度應(yīng)趨于下限，夏季則趨于其上限。空壓機機組排氣溫度是通過溫控閥對噴入機頭的潤滑油溫度進行自動調(diào)節(jié)的，通常而言，噴油溫度需要控制在60-80℃內(nèi)。
    當(dāng)啟動空壓機冷態(tài)后，油溫會降低，當(dāng)?shù)陀?0℃時，油冷卻器會完全被旁通；潤滑油在通過溫控閥、油過濾器后返回并噴入機頭，在油溫超過60℃時，溫控閥局部開啟，一部分潤滑油在油冷卻器的作用下冷卻降溫，同剩余潤滑油相互混合之后共同噴入機頭。若油溫達到溫控閥所設(shè)定溫度（通常為75℃）時，此時溫控閥將全部開啟，潤滑油受油冷卻器作用迅速散熱降溫，并經(jīng)過油過濾器噴入機頭。
    空壓機余熱回收利用的實現(xiàn)
    最為簡便的余熱回收利用原理如下：在冬季，將空壓機風(fēng)冷系統(tǒng)中釋放的熱量導(dǎo)入生產(chǎn)車間，用以取暖，此法在冬季可使余熱得到最大程度的回收利用，幾乎可以將所有余熱進行回收利用，但是，在其他季節(jié)，仍需要將余熱釋放至大氣中。
    在對空壓機機組進行重新設(shè)計時，可直接采用余熱回收利用換熱器作為機組冷卻系統(tǒng)，如圖2所示，此設(shè)計不僅可以降低系統(tǒng)成本，而且便于控制，余熱回收效率也相對較高。余熱回收器通過吸收空壓機機組的廢熱，將熱量成功傳導(dǎo)至保溫儲水罐中，儲水罐中的水溫被加熱到所設(shè)定溫度時，供水泵將自動開啟，并向固定場所進行熱水供應(yīng)；當(dāng)儲水罐水位降至設(shè)定值時，循環(huán)水泵將自動開啟，并向儲水罐中進行補水。
    空壓機余熱回收利用及節(jié)能效果分析
    空壓機余熱回收利用主要是將空壓機排放的熱量作為熱源，經(jīng)余熱回收交換器，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移，將其轉(zhuǎn)移至需要熱量的介質(zhì)內(nèi)，從而有效減少了加熱所需的燃料成本。由于空壓機余熱溫度范圍處在80-100℃之間，因此，回收熱量多用于以下場合：1）加熱空間，如冬季車間、辦公室或居民取暖；2）洗澡用水的加熱；3）預(yù)熱鍋爐水，節(jié)約鍋爐燃料；4）車間工藝流程所需供熱，例如，造紙廠可將空壓機余熱用以加熱紙漿，以便有效提高造紙的質(zhì)量及效率；5）用于干燥壓縮空氣。
    空壓機余熱回收利用不僅有效減少了大氣中熱污染的排放，還為企業(yè)省下了一筆可觀的成本。以一臺功率為200kW的空氣壓縮機為例，設(shè)一年運行時間為8000h，電費為0.9元//kW·h，經(jīng)計算可知，每年所節(jié)約的電能與電費分別為1024000 kW·h、102.4萬度電，折合為人民幣約91.26萬。相當(dāng)于每年節(jié)約0號柴油85.2t，天然氣97780m³，標(biāo)準(zhǔn)煤125.7t。空壓機24h所回收利用的余熱，每天可供60℃的熱水量達66.1t，每日可供1322人洗澡。
    對空壓機余熱進行回收利用，除了具有良好的節(jié)能效益以外，還具有如下特點：1）空壓機運行溫度受到外界環(huán)境溫度的影響降低，可在恒定溫度下進行有效運行；2）改善了空壓機的運行溫度，空壓機的輸氣量得到了有效提高，運行效率及成本也大幅降低；3）油分效率得到了有效提高，極大地降低了油耗，有效延長了潤滑油的傳統(tǒng)更換周期，降低了日常維護成本；4）潤滑油及空壓機機組的壽命得到了大幅延長。