螺杆式空压机在工业领域有着广泛的应用,主要用于风动设备、风动工具、气力输送和吹扫等。压缩后的空气一般由厂区集中设置或各厂房分散设置的空压站提供。压缩空气系统的能耗约占工业生产总能耗的10%~35%,其中压缩空气能耗的96%为空压机的耗电。由于螺杆式空压机具备供气范围跨度大,供气压力波动小等优点,一般工厂用空压机以螺杆式空压机为主,所以我们分析以螺杆式空压机热能余热回收为例。
空压机输入电能的有用功部分为压缩空气势能的增加,该部分约占输入功率的15%;无用功部分为机械做功产生的热能,该部分约占输入功率的85%。转换的热能中少量部分(约占输入功率的3%~5%)为机壳的散热,此部分热量不能回收利用;转换热能的大部分(约占输入功率的80%~82%)通过空压机的冷却系统(风冷或水冷)最终散发到周围的环境中去,从而保证空压机的正常运行,该部分的热量称之为余热,可以回收利用。根据上述分析,余热利用可以显著地提高能源的利用效率,降低能源的消耗和生产成本。
1、螺杆空压机热能直接回收利用
风冷空压机的冷却系统由空压机内置油冷却器、气冷却器、排风扇换热器等组成。冷却用空气通过强制对流的方式对油和气进行冷却,从而保证空压机的正常运行。由于机组的散热,冷却排风温度通常比进风温度高10 ℃~15 ℃。空压站房设计时,空压机冷却热风通常经风管接至室外,将该热风经风管直接送至需加热的场所是常用的余热直接回收利用方式。
1.1 热风用于车间的冬季辅助加热。
当空压站贴临厂房建设时,空压机的冷却热风可直接排放到车间内,用于车间的冬季辅助加热。空压机排热风管连接示意图见图1。