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空压机余热回收技术的发展与变迁

发布时间:2021-08-23 09:51:23 丨作者:河南尚唐 丨 浏览次数:

空压机在运行过程中,会产生油余热与气余热,从原理上来说,若这两种热都能回收起来,那么节能效益会大大的提升。从2006年开始已有空压机余热回收,并用于生活用热水的案例。在此之前,空压机的这些热量都是被当作废热排放到空气中。同时,为了保证空压机的平稳运行,防止工作时油温过高,还需要通过换热器让空压机运行时保持在一个相对恒定的温度范围内。在一升一降当中,结合工厂的生活用热水的需求,余热回收技术在2008年开始普及。

2006年到现在,随着工厂对用热需求的升级,国内的空压机余热回收技术也经历了三次技术迭代。这些技术有些还在使用,而更多的用户则是选择了回收效率更高,节能效果更好,回收热量更稳定,使用寿命更可靠的空压机余热回收技术。

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外置式空压机余热回收,是行业普及率最高,应用最广的空压机余热回收技术。其主要原理是利用换热器来回收空压机里的油余热与气余热,以板式与不锈钢列管式两种结构为主。实际应用时,会根据工况、水质好坏、可回收热量、生产工艺对用热的要求等,来决定采用哪种结构。

 从原理上来说,外置式空压机余热回收技术与内置式空压机余热回收技术的原理都是一样的。两种余热回收技术都是同时回收油余热与气余热,其接管的位置有两个方式:安装在温控阀前和安装在温控阀后,冷却器前。这两种安装方式都会使新增的换热器与空压机原有的冷却系统串联,最高可回收油余热的80%~90%。如果设计不当,会造成冷却过度,导致机头运行温度过低,使油水分离产生不良效果,大概率发生影响空气效果和油含水量过高的问题,最终降低空压机油的使用寿命。因此在实际使用过程当中,必须让热回收效率控制在75%以内,以降低对空压机内油使用的影响。

外置式余热回收技术优势明显:热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小等。外置式余热回收改造门槛较低,在行业当中普极率较高,质量也参差不齐。一般来说110kW的余热回收设备效果相对稳定,110kW以上的空压机改造风险较高,而行业口碑更好的服务商质量会更有保障。

一、在长期的应用当中,很多用户也发现了一些外置式空压机余热回收技术的应用劣势:

1、安装杂乱。想要同时回收油余热与气余热,需要分别安装不同的余热回收设备,从而增加安装难度,受空压机房的工况与现场环境影响,无法从机房布局去规范,以至于很多时候我们可以看到安装现场很杂乱

 2、油路问题多。想要回收空压机的油余热,就必须将空压机的热油导入至余热回收器当中,延长空压机油的回路。不仅加大了用油量,也使得油阻力加大,造成空压机机头喷油量受到影响。其次,外接管道也增加了管量漏油的风险

 二、内置式余热回收技术

为了提升空压机的余热回收效率,克服外置式空压机余热回收技术在使用时的技术痛点,最近几年行业内进行技术升级,提出了“内置式余热回收技术”,其做法是将板式换热器装在空压机的里面,通过减少油路长度,从而降低因油路过长而带来的漏油率、安装空间过大等一系列问题。余热回收率则最高可提升至80%。

内置式余热回收技术本质也是在空压机的油路上增加一个换热器,没有从根本上解决油路的油阻加大,影响空压机机头喷油量技术难题。

这项技术存在的最大问题是:当余热回收不需要用水时,水就不会循环,板式换热器里的水还是存在,而油还是在循环。油在循环时还是会产生大量的热量,而换热器里处于静止状态的水就长期以高温气体的形态存在。这时含有微溶于水的硫酸钙会由于水的蒸发而析出,形成水碱。随着水分的不断蒸发、浓缩,水碱含量不断增加,达到饱和后就形成了水垢,最终导致换热器堵塞失效

 三、热水型节能空压机技术

热水型节能空压机技术是由空压机系统和余热管理系统组成。它不是简单的外置式余热回收技术与内置式余热回收技术的整合升级。通过合理的结构设计,在不增加油回路的同时,热水型节能空压机技术做到了空压机气余热与油余热的全回收。

热水型节能空压机技术有几个大的技术创新:

1、取消空压机内之前的冷却风扇与冷却器,降低了空压机输入功率的2%。

2、增加油气余热双回收器。

在空压机内安装油气余热双回收器,让余热回收直接在空压机内部完成,缩短油回路,减少油回路长而带来的系列问题。

空压机油和气的热量通过油、气回收器全部吸收并传递给自来水,使自来水温升高至70℃以上供给余热管理系统,空压机则保持在正常工作温度范围内。

3、采用智能余热管理系统对水温实现智能化调节。

余热管理系统对输入的热水温度和水量进行调配管理。当热水消耗量瞬间高于额定范围时,余热管理系统内部水压降低,通过 PLC输出控制信号至空压机内水温控制阀,进行PID调节保证出水温度避免过高,同时对余热管理系统补充水量,系统内循环水泵重新调节水压;当热水消耗量较少时,余热管理系统将循环水中多余热量通过 PID变频风机(水冷型为变频冷却塔)散发到外界,在确保按设定水温将循环水供给空压机的同时又可以适当控制冷却功率。

热水型节能空压机技术优势:

1)余热回收效率最高可达95%。可做到空压机需要冷却的热量95%以上的热能回收。

2)标准化、集成化。系统集成度高,安装便捷,无门槛。

3)低能耗、高回收率。原有冷却系统用余热智能管理系统取代,实现余热回收与冷却量有效调节,能量回收效率提升30%以上。

4)运行稳定,延长使用寿命。可恒定油温,降低工作温度交变频率,延长空压机油与零配件的使用寿命。

5)余热全回收利用。同时回收气余热与油余热。

6)3种热能管理功能(水--气换热流量PID调节、补水保障换热、水帘降温保障),让压力损失更低,比原有的冷却方式更加有保障。

综上所述,热水型空压机技术,解决了传统空压机外置热回收系统与原配冷却系统不匹配,导致空压机温度因用热变化而出现的空压机油高温、过冷、忽高忽低,冷却功率不节能等对空压机运行不利的改造弊端,在为空压机运行保驾护航的同时提高余热利用效率,为工厂创造更多效益。

四、关于第四种热源

目前,国内工厂用热源主要有三种:蒸汽、电、导热油。在能源匮乏的今天,热水型空压机技术,可以直接让空压机为工厂提供稳定的气与热源,凭借能连续供应、没有运输费用与损耗,热量稳定,对环境友好等特性,可直接提升工厂的能源结构质量,成为工厂的第四种优质热源。如果工厂的空压机长期稳定的运行,那么在设计工厂能源结构时,可以将空压机热量纳入工厂生产热源来源之一。

未来,空压机的余热回收技术是否还会有比热水型空压机技术更优的解决方案,让我们拭目以待

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