利用免费的热能--空气压缩机的热能回收再利用系统

作者:Uwe Kaiser 文章来源:Boge公司业务发展部 发布时间:2013-09-25

在生产压缩空气时必然会产生大量热能。如果把这些热能利用起来,就可以将空气压缩机的效率提高到94%左右。为了实现这一目标,有的企业已经在现有的空压机站补装了设备和系统,例如简单安装一台热交换设备。

空气压缩技术领域中,热能回收的问题始终没有得到很好的解决。如果希望用户对压缩空气过程中能源综合利用的重视,需要空压机及上下游配套的生产企业共同努力。其他的能源转换过程中也存在压缩空气生产中涉及的能源效率问题,譬如火力发电厂的效率只有45%,风力发电设备的效率只有50%,虽然效率都不好,但由于风力发电利用的是可再生能源,所以问题并没有空压设备那么突出。

高效的热能利用

与火力发电厂相似,压缩空气的生产过程中大约有94%的能源都转换成了热能。许多情况下,这些热能都被简单地排放到周围的环境中,造成非常大的能源损失。若把这些热能用于企业的生产过程或者用于室内采暖,则可以把能源利用率提高到90%以上。这时,生产出来的压缩空气可能不算最经济的,但可以节省其他费用,例如采暖费用或者热水费用等,明显节约了总成本。


图1 空气压缩机将94%的电力能源转换成热能。因此,热能回收是评判空压机站效率的一个重要标准

因此,前期核算流程工艺参数,选择好可以利用空压机预热的各个生产过程对于节约能源是非常有意义的。化工和食品生产企业的许多生产过程在热能回收利用方面是非常有优势的,因为它们都有消耗热能的生产工序,每天的生产都需要热能。即使生产过程中不需要热能的企业也可以利用空压机的余热进行室内采暖和用水加温。

节能型空压机

现代化的水冷式空气压缩机都可以简单地把热能回收系统集成到冷却循环系统中。但实际生产中还有许多没有热能回收功能的老式空气压缩机。在这种情况下,Boge公司研发生产的Duotherm系统是一种非常好的解决方案,它既可用于Boge空压机也可用于其他企业的空压机热能回收系统。无论是什么年代生产的、什么型号的空压机都可以在这一系统的帮助下变成“节能型空压机”,明显地提高了空压机的整体效率。

这种热能回收系统在7.5~110kW的功率范围内有5个功率等级,安装使用非常简单。操作人员只需将Duotherm温控系统敞开性很好的大尺寸热交换器连接到空压机的喷油系统和用户工业用水网络或者过程用水网络连接起来就可以了。这样就可以把压缩空气生产过程中产生的热能高效的传递到需要热能的流程工艺过程中,可实现无需外加能源动力的自动传递。由于这一系统结构紧凑,所需的占地面积不大,从而可以持续地改进压缩机的能源利用率。

这一热能回收系统的调整与使用地点的建筑情况有密切的关系。这种建筑关系是用户使用时必需考虑的:它对热能回收设备的投资回收期有着重要的影响。根据Boge公司迄今为止的经验,该热能回收系统的投资回收期在2个月到两年之间,大多数情况下不到12个月。

Boge公司在自己的工厂中采用了组合式的能源回收系统。冬季和春秋季节,压缩机的预热用于室内采暖,夏季用于工厂用水的加热。这样一来Boge公司每年可以节约大约100000kWh的电力。


图2 利用Duetherm热能回收系统可以明显的提高空气压缩机的整体效率,使空压机也成为“节能设备”

是否能够提高经济效益

Boge公司研发生产的S 100-2型75kW的空压机有60.6kW的可回收热能。单班制每年2000工作小时生产时按采暖油价格0.80欧元计算,利用Boge公司Duotherm系统可以节约14046欧元(本例计算的其余参数为:热值:9.861kWh/l,热效率:70%,可用能源根据压缩机的变化而变化,单独使用的情况)。由于能源的价格一直在不断提高,因此使用这种热能回收系统是非常有经济价值的。

核算和检验

由于热能回收设备的投资较低,因此压缩空气用户真正要核算的是其可能的散热量。尤其是小型空压机站,散热量达到18.5kW的压缩机就足以为一户住宅供暖了。

另外,检查压缩空气供应环节中的其他“调节杠杆”也是非常重要的。这些调节杠杆包括压缩空气的压力水平的检验,尽可能低的压力带优化控制,峰值载荷时使用转速可调节的压缩机和减少低效的空载运行时间。同样,对压缩空气网络系统的泄露检查也是一个重要的环节,现代化的空气压缩机已经能够利用电子控制技术通过压力降的检查来查明是否存在泄露。Boge公司也有泄露监控的工具。

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