无油水冷螺杆空压机热回收系统的节能设计

　　 摘要 以大连某LED项目为例，对改项目的压缩空气系统进行节能分析，根据分析结果来做热回收设计，以达到节能效果。
　　 关键词 空压机 热回收 节能
　　 0 引言
　　在全球能源需求不断增长的情况下，我国对减排节能的政策鼓励下，越来越多的设计师及企业寻找节能的方法。而空气压缩机在工厂广泛应用，在较大厂家中压缩空气的能耗占全部能耗的10%甚至达到35%。故对空压机做节能改造据有非常好的节能意义。
　　空气压缩机从环境中吸取空气，经过压缩后排出高压空气，这个一个过程电能转化为空气的势能以及热能。根据研究表明80%的输入电功率转化为热能，通过排风扇排放至空气中或通过冷却水带走。可见，空压机的主产品是热量，压缩空气属于副产品。如经过设计改造把这些废热进行回收，结合工厂实际情况加以利用就能真正达到节能减排的效果。
　　1 工程介绍
　　本项目为大连某LED芯片项目，根据工艺需求设计单台1 300 RT的离心冷冻机4台；单台蒸发量3 t/h，P=1.0 MPa锅炉5台；换热量为3 000 kW的工艺板换机组1台；水冷无油螺杆式空压机5台，一台变频，采用20 ℃工艺冷却水冷却。单台参数如下：

功率	排气量	排气压力	冷却水量	水温升
（kW）	m3/min	MPa	L/S	℃
250	41.5	1.0	3.6	15

　　项目投产后，需要的平均气量为160 m3/min，即需要4台空压机同时运行。考虑到后期的运行费用，设计时对压缩空气系统进行热回收设计。利用空压机的废热给蒸汽锅炉需要的补水进行预热。一方面既降低了蒸汽锅炉的燃气耗量又节省冷冻机的电能耗量达到了节能目的；另一方面带走了因空压机转子高速运转产生的摩擦热，降低空压机的运行稳定，提高了产气量也能达到一定的节能目的。
　　2 热回收设计参数
　　因工艺对压缩空气的露点要求为-40 ℃，故采用微热吸附式干燥机来处理压缩空气。为保证干燥机的最佳处理空气量及吸附剂的寿命，进入干燥机的压缩空气度最好不超过35 ℃。空压机的气体压缩过程可看作绝热压缩过程，其温度关系按下式计算：
　　式中 T2——压缩后空气的绝对温度，K；
　　T1——压缩前空气的绝对温度，K；
　　P2——压缩后空气的绝对压力，Pa；
　　P1——压缩前空气的绝对压力，Pa；
　　K——绝热指数，对于空气，取1.4。
　　环境温度取20 ℃，压力取0.1 MPa其他参数根据（表1—1），代入可算出压缩后的空气温度为292 ℃。压缩空气的冷却过程为定压冷却,其放热量按下式计算：
　　Q=ρVCp(t1-t0) （式2-2）
　　式中 Q——压缩空气冷却过程中的散热量，kJ；