當前，空氣壓縮機的應用十分普遍，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，以確保空壓氣運行過程的穩(wěn)定性及可靠性，而所產(chǎn)生的熱量則被排入大氣中，導致大量熱能散失，并導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。
    作為化工領域廣泛應用的一種動力源，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，若溫度過高會導致潤滑油加速老化，機組零件由于熱脹而摩擦加劇，導致機組壽命縮短，且高溫下油氣混和物容易引發(fā)火災。排氣溫度通常設定在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趨于下限，夏季則趨于其上限?？諌簷C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)。
    當啟動空壓機冷態(tài)后，油溫會降低，當?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，將空壓機風冷系統(tǒng)中釋放的熱量導入生產(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，將熱量成功傳導至保溫儲水罐中，儲水罐中的水溫被加熱到所設定溫度時，供水泵將自動開啟，并向固定場所進行熱水供應；當儲水罐水位降至設定值時，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。相當于每年節(jié)約0號柴油85.2t，天然氣97780m³，標準煤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。