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喷油螺杆空压机余热回收原理及其应用

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文章附图
空压机余热回收

一、空压机热量的产生
1.压缩空气高温的产生
在空压机工作过程中，压缩空气在外力作用下，分子势能转换成分子动能，分子动能增加，分子热运动剧烈，使分子温度升高，表现为，压缩后的空气温升大幅升高。
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2. 润滑油高温的产生
在空压机的压缩过程中，主要依靠设备的主轴运转，带动压缩过程进行。由于主轴在运转过程中，与轴瓦产生摩擦，导致主轴温度升高。升高的温度，对运行中的设备危害很大，这部分热量就要依靠润滑油在对运转部件润滑过程中，将热量带走。带走的热量，最后传递给润滑油，使润滑油温度升高。
二、空压机热量产生的原因
热力学第一定律：热力系内物质的能量可以传递，其形式可以转换，在转换和传递过程中，各种形式能量的总量保持不变。
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根据这一定律，空压机热量的产生，靠电动机在电能作用下，对空压机系统做功。使系统内能增加，表现为，油温和压缩气体温度升高。
近些年，国内外空压机余热利用相关技术人员用工程热力学分析了喷油螺杆压缩机能量回收的有效性，如下表：
空压机运行产生总热量
（100%）
难以利用部分（15%）
热辐射损失
2%
压缩气体带走热量
4%
电机带走热量
9%
可利用部分（85%）
油冷却器
72%
气冷却器
13%
例举：
螺杆空压机余热回收系统产热水量参数表：
（空压机运行压力大于7.6kg/cm2）

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螺杆空压机余热回收系统产热水量计算 ：
※100HP(75kw)空压机 。
※运行时间24小时 。
※温升20℃-55℃（产水量见表）。
※按桶提用水量20L/人·天。
产水量Q＝24小时/天×1.92m3/小时＝46m3/天＝46吨/天 。
用水人数N＝46m3/天÷20L/人·天＝46000L/天÷20L/人·天＝2300人。
100HP空压机运行24小时可满足2300人用水。
不同供热方式使用成本对比：
（温度升高45℃）

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三、可回收部分热量的管路设计
针对空压机中可利用的部分：
（1）气冷却器13%，
（2）油冷却器72% 进行改造和利用。
1）压缩气体改造：在压缩空气出口管道处，重新接通一管道，将高温压缩空气引出，与热水机组上高温空气进口连接。使压缩空气进入板换中，与生活用水换热后，从板换的空气出口处引出，再与压缩空气出口末端管道连接，使经冷却后的压缩空气提供给用户。

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（2）滑油管路改造：润滑油在气油分离器中分离后，将高温的润滑油经过钢丝软管引出，进入到换热器内。在板换内，与水换热后。再由钢丝软管引出。
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为保证空压机的运行稳定，避免因换热器有故障，或换热器检修等问题，在设计过程中，另外再设计一条回路，直接将高温油连接到换热器的回油端。
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在换热器的回油端，设计安装一电动三通阀。将换热器回油端的没有进入板换的高温油，和进入板换的低温油分别处理。
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高温润滑油经过三通阀后，将这部分润滑油引入到空压机自身装配的油冷却系统中。在这个冷却系统中，润滑油中的热量直接被冷却水带走，没有经过回收。冷却后的润滑油，再进入空压机机体内，参与设备的冷却。而经过板换回收热量后的润滑油，引入到润滑油回油泵，继续参与油路循环。
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四、冷却水系统的设计
在保证设备已有冷却系统的前提下，另外再设计一路水冷却系统，由水质符合职工洗浴的生活用水作为冷却水，利用该系统，将生活用水加热到用户需要的温度，满足用户使用。
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该冷却水系统，需要四套水泵 ,分别为：
1.生活水供水泵（一用一备）:为热水机组提供冷却水。
2.循环水泵（一用一备): 使循环水箱内的水循环进入热水机组，被多次加热。
3.恒温供水泵（一用一备）：将循环水箱内加热好的热水送入恒温水箱。
4.恒温箱出水泵（一用一备）：将恒温水箱内的热水供给用户。
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工作过程：将一定量的生活用水通过供水泵先注入到循环水箱内。然后通过循环水泵将生活用水加入到热水机组内，参与换热。换热后的高温生活用水再次进入到循环水箱内，继续被循环泵抽送到热水机组内加热。当生活用水在热水机组内经过多次加热，达到符合用户要求温度的热水后，再通过恒温供水泵，将这部分热水储存到恒温水箱里。
最后，根据用户需要，开启恒温水箱出水泵，将达到要求的热水供给用户使用。
五、电仪控制系统
1．仪表控制柜
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2．温度传感器
检测的主要有冷却水的进出口温度；润滑油进出热水机组温度；压缩空气进出热水机组温度。
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3 电子除垢仪
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空压机余热回收系统特点 ：
1、空压机原有冷却系统与空压机余热回收系统是两套完全独立的系统，使用者无须担心由于空压机余热回收系统的原因而影响空压机的运行。两套系统的切换自动控制，在空压机余热回收系统未启用时，空压机使用机身自带冷却系统；当余热回收系统启动时，系统可自动切换至余热回收系统。
2、全自动控制系统，无需人为操作，控制系统会根据温度、水位的情况做出判断，自行决定换热方式。


来源：暖通高阶人才
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