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[摘 要]喷油螺杆式空气压缩机输入的电能中约85%转化为压缩热，被冷却器及排风扇带走并排放到周围环境中，造成能源浪费。如果能将这部分热量通过循环热水形式回收利用，能够节约大量能源。本文定性分析了喷油螺杆式空气压缩机余热回收与利用的重大意义，并列举了工程实例加以分析，从而论证了喷油螺杆空气压缩机余热回收利用方案的可行性。
中图分类号：TH45；TK115 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）11-0217-01
1概述
压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，是具有多种用途的工艺气源，其应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、等行业和部门。由于其无特殊的有害性能，无起火危险，调节性能好、输送方便等诸多优点，使其在现代工业领域中得到日益广泛的应用。
空气压缩机输入的电能中约85%转化为压缩热，被冷却器及排风扇带走并排放到周围环境中，造成能源浪费。对于喷油螺杆式空气压缩机，大约75%的压缩热消耗在冷却油循环，通过风冷或水冷的方式排放到空气中去，一方面造成了能量的浪费，另一方面加剧了大气的温室效应。将此部分热量通过循环热水形式回收利用，能够回收绝大部分的空气压缩机余热。
目前，空气压缩机余热主要通过热能转换装置来加热冷水，转化为热水之后就可以用来满足洗澡的热量需求、宿舍办公楼供暖以及生活用热水等。
2余热回收系统概况
空气压缩机运行产生的余热，如果不交换掉，可引起电机高温及排气高温，不但影响空气压缩机的使用寿命，更影响压缩空气的质量；如直接由冷却系统将热量排放，不但浪费了能源，更会造成热污染。
热能回收系统利用压缩中的高温油的热能，通过热交换将热能传递给常温水，实现热能利用。系统将高温循环油及排出的高温气体进入油气双回收高效热交换器内，将空气压缩机运行过程中所产生的热能充分吸收，给水加热及厂区供暖。回收冷却油中的热能，将油的热能回收使其温度降至65℃再回到压缩机内。
3余热回收实例
某空压站配套1台250KW的喷油螺杆式空气压缩机，3台110KW喷油螺杆式空气压缩机，每台喷油螺杆式空气压缩机配套一台余热回收装置。
3.1油温控制
空气压缩机开机运行后，内部润滑油温度会逐渐上升，当上升到热水机设定值时，热水机自动开启水泵，使循环水箱和热水机内的水进行循环换热。当热水消耗量小于产生量时，热水机停止工作，空气压缩机油温升高。当升至空气压缩机自身设定温度，一般为 85℃（此温度为空气压缩机出厂设定温度，节能改造不需在空气压缩机上加装任何温控装置），空气压缩机本身的冷却系统自动启动，防止油温过高，可保证空气压缩机的正常工作。空气压缩机停止工作后，内部润滑油温度下降，低于热水机温度设定值时，自动停止水泵工作，循环换热停止。
4热能回收计算
利用空气压缩机回收的余热来制备热水的系统流程。在未经改造的空气压缩机里，螺杆在压缩气体时，会产生大量的热量。这些热量，首先通过空气压缩机内的润滑油进行吸收，随后高温润滑油再将这些热量传递给风冷散热器或者水冷散热器，最终将所有热量释放到环境中。经过余热回收改造以后，高温润滑油将首先经过余热回收热水器的热源一侧，用以加热另外一侧的低温水，低温水吸热之后，温度升高，再排出余热回收机。如此往复循环，可以将另一侧的低温水加热到至少60～80℃。最后，再用水泵将这些不同温度的热水输送至洗浴间、工艺用热点、需采暖的建筑物等用热部门。
4.1基础数据：
1. 1吨水每升高1℃，所需要热量为1000kcal；
2. 洗澡水蓄热温度60℃，平均洗澡热水水量80L/人次；
3. 夏季补水温度25℃，冬季5℃，春秋15℃。
4.2数据分析：
1台250KW热回收投入运行后，空气压缩机每天最多可回收热量约：
Q1= 250×860×0.65×24=3354000kcal
3台110KW热回收投入运行后，空气压缩机每天最多可回收热量约：
Q2= 110×860×0.65×24×3=4427280kcal
每天可回收热量：Q=Q1+Q2=7781280Kcal
每年可回收热量：Q*330=2567822400Kcal
注：空气压缩机运行中85%的输入功率转换为压缩热，热回收设备又可回收80%，因此回收率=0.85*0.8=68% 去除损耗，回收率定为65%
夏季每天可生产60℃热水222吨
冬季每天可生产60℃热水141吨
5空气压缩机回收应用
5.1制取热水，用于洗澡
在铸造、冶金和矿物开采等工作环境相对较差的行业，可将回收的空气压缩机余热加热自来水到50～60℃，供工人洗澡使用。原來需要耗费较高成本的福利，现在可以免费提供。
在企业每天的生产时段，余热回收设备将所制备的热水储存在蓄热水箱之中，待员工下班之后，再启动供水泵将热水送至宿舍楼的热水管道，供员工洗浴。等到每日晚间的设定时段，供水泵自动停止。此时，整个余热回收系统及洗浴热水供应系统，均为全自动运行，无需专用操作人员，管道系统为单管直供制。
5.2锅炉补水预热
大多数的行业在生产过程中都会用到锅炉，利用回收的空气压缩机余热，将锅炉补给水在进入锅炉之前由较低的温度先一步提升，再由锅炉加热到设定温度，可以大大降低锅炉的用能及燃料成本。
5.3采暖用热
大部分地区冬季供热采暖是利用锅炉加热提供的。回收空气压缩机的余热用于采暖，不但节省能源的消耗，还可以减少锅炉的装机容量，进一步降低设备上的投资。
在企业每天的生产时段，余热回收设备与空气压缩机同步运行，循环水泵将所制备的热水直接供往需要采暖的房间，60℃的热水流经房间内的暖气片后，温度下降，再经回水管道回到余热回收设备，经过一定时间的循环，可将房间的室内温度保持在18℃左右，人体感觉较为舒适。
5.4用于工艺热水方面
当用于工艺热水时，在企业每天的生产时段，余热回收设备与空气压缩机同步运行，循环水泵将所制备的热水直接供往工艺用水处的板式换热器内，用于工艺设备的加热或者预热。当工艺的温度需求低于60℃时，余热回收所得的热水可直接用于加热；当工艺的温度需求高于60℃时，余热回收所得的热水可用于预热，工艺设备随后只需要再消耗少量的能源就可以继续升温。此时，整个余热回收系统及循环热水供应系统，均为全自动运行，无需专用操作人员，管道系统为双管循环制。
5.5用于驱动吸附式制冷设备
通过设定空气压缩机余热回收系统的运行参数，可以使其制备的热水温度达到65℃及以上，此时的热能的品位就可以用于驱动吸附式制冷设备，用于夏季时的办公室空调制冷。某型号分离热管型低温热源驱动的吸附式制冷机，该型机组制冷量为6～10k W。最低驱动热源温度为65℃，最低热源驱动时可获得6k W的制冷量，对应的COP为0.35。当热源升温到85℃时，制冷量可提高到10k W，对应的COP为0.40。这种吸附式制冷机可利用空气压缩机的余热制备出。
6综述
从上述的流程可以看出，这种形式的节能改造，相当于在原有空气压缩机的风冷散热器或水冷散热器之前，增加了一级水冷散热器。这意味着，空气压缩机本体的控制系统、操作方式、工作性能不发生改变，最大限度地降低了节能改造所带来的技术风险。
空气压缩机余热回收系统将空气压缩机以往浪费的热能回收利用，降低了其他燃料的消耗，保护了环境，实现了真正意义上的节能环保，带来了良好的经济效益和社会环境效益，在目前甚至未来都有着良好的市场前景。
中图分类号：TH45；TK115 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）11-0217-01
1概述
压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，是具有多种用途的工艺气源，其应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、等行业和部门。由于其无特殊的有害性能，无起火危险，调节性能好、输送方便等诸多优点，使其在现代工业领域中得到日益广泛的应用。
空气压缩机输入的电能中约85%转化为压缩热，被冷却器及排风扇带走并排放到周围环境中，造成能源浪费。对于喷油螺杆式空气压缩机，大约75%的压缩热消耗在冷却油循环，通过风冷或水冷的方式排放到空气中去，一方面造成了能量的浪费，另一方面加剧了大气的温室效应。将此部分热量通过循环热水形式回收利用，能够回收绝大部分的空气压缩机余热。
目前，空气压缩机余热主要通过热能转换装置来加热冷水，转化为热水之后就可以用来满足洗澡的热量需求、宿舍办公楼供暖以及生活用热水等。
2余热回收系统概况
空气压缩机运行产生的余热，如果不交换掉，可引起电机高温及排气高温，不但影响空气压缩机的使用寿命，更影响压缩空气的质量；如直接由冷却系统将热量排放，不但浪费了能源，更会造成热污染。
热能回收系统利用压缩中的高温油的热能，通过热交换将热能传递给常温水，实现热能利用。系统将高温循环油及排出的高温气体进入油气双回收高效热交换器内，将空气压缩机运行过程中所产生的热能充分吸收，给水加热及厂区供暖。回收冷却油中的热能，将油的热能回收使其温度降至65℃再回到压缩机内。
3余热回收实例
某空压站配套1台250KW的喷油螺杆式空气压缩机，3台110KW喷油螺杆式空气压缩机，每台喷油螺杆式空气压缩机配套一台余热回收装置。
3.1油温控制
空气压缩机开机运行后，内部润滑油温度会逐渐上升，当上升到热水机设定值时，热水机自动开启水泵，使循环水箱和热水机内的水进行循环换热。当热水消耗量小于产生量时，热水机停止工作，空气压缩机油温升高。当升至空气压缩机自身设定温度，一般为 85℃（此温度为空气压缩机出厂设定温度，节能改造不需在空气压缩机上加装任何温控装置），空气压缩机本身的冷却系统自动启动，防止油温过高，可保证空气压缩机的正常工作。空气压缩机停止工作后，内部润滑油温度下降，低于热水机温度设定值时，自动停止水泵工作，循环换热停止。
4热能回收计算
利用空气压缩机回收的余热来制备热水的系统流程。在未经改造的空气压缩机里，螺杆在压缩气体时，会产生大量的热量。这些热量，首先通过空气压缩机内的润滑油进行吸收，随后高温润滑油再将这些热量传递给风冷散热器或者水冷散热器，最终将所有热量释放到环境中。经过余热回收改造以后，高温润滑油将首先经过余热回收热水器的热源一侧，用以加热另外一侧的低温水，低温水吸热之后，温度升高，再排出余热回收机。如此往复循环，可以将另一侧的低温水加热到至少60～80℃。最后，再用水泵将这些不同温度的热水输送至洗浴间、工艺用热点、需采暖的建筑物等用热部门。
4.1基础数据：
1. 1吨水每升高1℃，所需要热量为1000kcal；
2. 洗澡水蓄热温度60℃，平均洗澡热水水量80L/人次；
3. 夏季补水温度25℃，冬季5℃，春秋15℃。
4.2数据分析：
1台250KW热回收投入运行后，空气压缩机每天最多可回收热量约：
Q1= 250×860×0.65×24=3354000kcal
3台110KW热回收投入运行后，空气压缩机每天最多可回收热量约：
Q2= 110×860×0.65×24×3=4427280kcal
每天可回收热量：Q=Q1+Q2=7781280Kcal
每年可回收热量：Q*330=2567822400Kcal
注：空气压缩机运行中85%的输入功率转换为压缩热，热回收设备又可回收80%，因此回收率=0.85*0.8=68% 去除损耗，回收率定为65%
夏季每天可生产60℃热水222吨
冬季每天可生产60℃热水141吨
5空气压缩机回收应用
5.1制取热水，用于洗澡
在铸造、冶金和矿物开采等工作环境相对较差的行业，可将回收的空气压缩机余热加热自来水到50～60℃，供工人洗澡使用。原來需要耗费较高成本的福利，现在可以免费提供。
在企业每天的生产时段，余热回收设备将所制备的热水储存在蓄热水箱之中，待员工下班之后，再启动供水泵将热水送至宿舍楼的热水管道，供员工洗浴。等到每日晚间的设定时段，供水泵自动停止。此时，整个余热回收系统及洗浴热水供应系统，均为全自动运行，无需专用操作人员，管道系统为单管直供制。
5.2锅炉补水预热
大多数的行业在生产过程中都会用到锅炉，利用回收的空气压缩机余热，将锅炉补给水在进入锅炉之前由较低的温度先一步提升，再由锅炉加热到设定温度，可以大大降低锅炉的用能及燃料成本。
5.3采暖用热
大部分地区冬季供热采暖是利用锅炉加热提供的。回收空气压缩机的余热用于采暖，不但节省能源的消耗，还可以减少锅炉的装机容量，进一步降低设备上的投资。
在企业每天的生产时段，余热回收设备与空气压缩机同步运行，循环水泵将所制备的热水直接供往需要采暖的房间，60℃的热水流经房间内的暖气片后，温度下降，再经回水管道回到余热回收设备，经过一定时间的循环，可将房间的室内温度保持在18℃左右，人体感觉较为舒适。
5.4用于工艺热水方面
当用于工艺热水时，在企业每天的生产时段，余热回收设备与空气压缩机同步运行，循环水泵将所制备的热水直接供往工艺用水处的板式换热器内，用于工艺设备的加热或者预热。当工艺的温度需求低于60℃时，余热回收所得的热水可直接用于加热；当工艺的温度需求高于60℃时，余热回收所得的热水可用于预热，工艺设备随后只需要再消耗少量的能源就可以继续升温。此时，整个余热回收系统及循环热水供应系统，均为全自动运行，无需专用操作人员，管道系统为双管循环制。
5.5用于驱动吸附式制冷设备
通过设定空气压缩机余热回收系统的运行参数，可以使其制备的热水温度达到65℃及以上，此时的热能的品位就可以用于驱动吸附式制冷设备，用于夏季时的办公室空调制冷。某型号分离热管型低温热源驱动的吸附式制冷机，该型机组制冷量为6～10k W。最低驱动热源温度为65℃，最低热源驱动时可获得6k W的制冷量，对应的COP为0.35。当热源升温到85℃时，制冷量可提高到10k W，对应的COP为0.40。这种吸附式制冷机可利用空气压缩机的余热制备出。
6综述
从上述的流程可以看出，这种形式的节能改造，相当于在原有空气压缩机的风冷散热器或水冷散热器之前，增加了一级水冷散热器。这意味着，空气压缩机本体的控制系统、操作方式、工作性能不发生改变，最大限度地降低了节能改造所带来的技术风险。
空气压缩机余热回收系统将空气压缩机以往浪费的热能回收利用，降低了其他燃料的消耗，保护了环境，实现了真正意义上的节能环保，带来了良好的经济效益和社会环境效益，在目前甚至未来都有着良好的市场前景。