空壓機節能|為什么說(shuō)空壓機熱能回收是一項快回報的投資?

發(fā)布時(shí)間:2020-01-11 16:33人氣:

空壓機節能|為什么說(shuō)空壓機熱能回收是一項快回報的投資?物理原理決定了壓縮空氣是迄今為止最昂貴的能源。同時(shí),熱動(dòng)力學(xué)定律也清楚地告訴我們,不消耗熱能就得不到壓縮空氣。 在壓縮機長(cháng)時(shí)間的運行之后,壓縮空氣時(shí)的熱能回收再利用......

 
 
 
物理原理決定了壓縮空氣是迄今為止最昂貴的能源。同時(shí),熱動(dòng)力學(xué)定律也清楚地告訴我們,不消耗熱能就得不到壓縮空氣。在壓縮機長(cháng)時(shí)間的運行之后,壓縮空氣時(shí)的熱能回收再利用非常重要。
 
 
 
為什么在生產(chǎn)壓縮空氣時(shí)的熱能回收是一項快回報的投資呢?
從能源方面考慮,壓縮空氣是一個(gè)非常熱門(mén)的話(huà)題。有限的資源、嚴格的環(huán)保法規、限定的CO2排放量和不斷上漲的能源價(jià)格都是能效項目建設的推動(dòng)力。
一方面,精心設計的流程,其中包括利用變頻技術(shù)調節空氣壓縮機的轉速、盡可能地讓空壓機在最佳工作點(diǎn)附近工作,以及為了保障企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的安全進(jìn)行的適當功率儲備等都為項目奠定了良好基礎。

另一方面,壓縮機在提高空氣壓力時(shí)提高了空氣的溫度,這也為熱能回收再利用帶來(lái)了巨大的潛力?;谄髽I(yè)的成本效益考慮,企業(yè)用戶(hù)也越來(lái)越關(guān)注熱能回收再利用的問(wèn)題了。

空壓機熱能回收

熱能回收再利用的投資回報率很高,通常不到兩年就能收回全部投資。為什么壓縮空氣的熱能回收有著(zhù)這樣的潛力呢?本文將詳細解答。

縮空氣通過(guò)熱交換器的冷卻器管,冷卻水在管子中逆向流動(dòng),薄片設計的冷卻管確保了有效的熱傳遞并減少了壓力損失。

 

熱力學(xué)定律的利用
據熱力學(xué)定律可得,當封閉空間內的空氣被壓縮時(shí),氣體溫度會(huì )升高,在封閉的空間里,氣體受到壓縮時(shí),空氣分子之間的距離縮短,因此產(chǎn)生的摩擦增加。根據這些熱力學(xué)原理,結合空壓機各個(gè)工作點(diǎn)的效率可以計算空氣壓縮后的溫度。

溫度的高低還取決于壓縮比。例如進(jìn)氣溫度為20℃,壓縮比為3,壓縮機的等熵效率為74%時(shí),空氣壓縮時(shí)的溫度會(huì )達到166 ℃。溫度越高,廢熱利用的范圍就越廣泛。

在熱力學(xué)中,熱量的質(zhì)量是用卡諾系數來(lái)描述的,即廢熱和散發(fā)熱量的絕對溫度之比,也就是廢熱利用率。氣體中所含有的熱量通常占可回收利用總熱量的85%左右,剩下的15%大致均勻分配給熾熱空氣壓縮階段的驅動(dòng)電機消耗、機械消耗以及熱輻射等。
典型的螺桿式空氣壓縮機的能量平衡
熱 能 用 途

 

在熱能回收再利用措施的空間內,可回收利用總熱量剩下的15%也可以直接利用,其可以作為附近辦公室和生產(chǎn)車(chē)間的采暖用熱能。

為了利用這些熱量,與以往的熱氣在壓縮階段、消音階段和消音罩內管道系統中被冷卻的情況不同,為螺桿壓縮機配備排氣管,空氣經(jīng)這一排氣管道排出。中央排氣管中的廢氣溫度在30℃~60℃之間,這一溫度范圍的廢氣經(jīng)分支管路返回,供室內采暖使用。同時(shí),這一采暖系統利用閘板閥來(lái)控制各個(gè)不同空間的具體采暖溫度。
螺桿式空壓機

純凈廢氣的熱能可以有效地直接用于室內采暖,但管殼式換熱器的出現則開(kāi)辟了高溫廢氣能源利用的新天地。因此這一技術(shù)也被推薦用于空壓機站的技術(shù)改造,以顯著(zhù)提高空壓機設備的能源利用效率。

使用緊湊型的管殼式換熱器裝置于空壓機的壓力側,管殼式換熱器可以簡(jiǎn)單方便地集成到原有的壓縮空氣供應系統中。管殼式換熱器的設計基于內部介質(zhì)的流動(dòng)特性,隨著(zhù)排氣管道系統壓力的增高,帶來(lái)的功率損失只有2%,與熱能回收帶來(lái)的節約相比幾乎可以忽略不計。

管殼式換熱器帶來(lái)了許多新的熱能利用的可能性。最典型的就是對加熱系統、淋浴和洗手間用水以及工業(yè)用水等設備進(jìn)行加溫。空壓機熱能回收

在廢水處理技術(shù)領(lǐng)域中,回收的熱能可以用于烘干污泥濾餅。但在設計這類(lèi)系統時(shí)要注意其規格尺寸要與空氣壓縮設備的基本負荷相匹配,而空壓機站的基本負荷可以在長(cháng)期累積的特性曲線(xiàn)中輕松獲得。

最佳廢熱利用的基礎是確定可回收再利用熱量的多少,而可回收再利用熱量的多少取決于可用的溫度差、能夠掌控的體積流量(不同時(shí)間可以使用的流量)以及生產(chǎn)和使用壓縮空氣的同時(shí)性程度等因素。

總 結

在生產(chǎn)壓縮空氣時(shí)系統會(huì )自動(dòng)產(chǎn)生廢熱。為了更好地利用熱力學(xué)定理,企業(yè)用戶(hù)應將過(guò)去沒(méi)有充分利用的熱集成到其能源需求的解決方案里。實(shí)踐表明,利用壓縮空氣廢熱的投資可以很快有所收獲。

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