對于很多壓縮空氣生產裝置而言,都存在大量且通常未被利用的節能機會。在一些大型工廠中,能耗成本可達到壓縮空氣生產總成本的 80% 之多。不過,這些能量很多都可以回收利用,可幫助您節省大量成本。
什么是壓縮機裝置能量回收?
壓縮空氣時會釋熱。在壓縮空氣被輸送到管道系統之前要將這些熱能提取出來,這便會產生廢熱。對于每臺壓縮空氣裝置,都必須保證提供充足和可靠的冷卻能力??梢酝ㄟ^室外空氣進行冷卻,或者利用冷卻水系統進行冷卻,后者包括開放式和封閉式系統,使用的冷卻水可為市政供水、自然水或工藝水等。
以大型工廠的壓縮機中央設施為例,如果功率為 500 kW,每年運行 8,000 小時,則相當于每年耗電量達 400 萬千瓦時。以熱空氣或熱水的形式對大量廢熱進行回收具有可行性。輸送至無油螺桿壓縮機的能量可通過產生 90°C 的熱水,實現高達 94% 的能量回收率。
這個數字表明節能措施能夠快速帶來非??捎^的回報。能量回收投入通常只需 1-3 年就能回本。此外,選用封閉式冷卻系統回收能量還能改善壓縮機的工作狀況、可靠性和使用壽命,因為這種系統具有溫度水平均衡、冷卻水質量高等多種優點。北歐國家進入這個領域較早,能量回收成為壓縮機裝置的標準配置已有多年。一些大型供應商提供的大多數中型到大型壓縮機現在都經過改良,以適合安裝標配的能量回收設備。
如何計算回收潛力?
物理定律表明,輸送至壓縮機裝置的能量幾乎全部都轉變為熱能?;厥詹⒂糜谄渌^程的熱能越多,系統的整體效率就越高。
回收的能量(kWh/年):每年節省金額:(歐元)TR = 存在能量回收需求的時間(小時/年)K1 = 壓縮機加載運行時間(小時/年)K2 = 壓縮機卸載運行時間(小時/年)Q1 = 壓縮機加載運行時的可用冷卻液功率 (kW)Q2 = 壓縮機卸載運行時的可用冷卻液功率 (kW)ep = 電費,價格水平(歐元/kWh)η = 標稱熱源效率 (%)
在很多情況下,如果能夠有效利用通過冷卻壓縮機裝置所回收的能量,熱回收率可超過 90%。冷卻系統的性能、到用熱點的距離以及熱需求量和連續性都是影響回收率的決定性因素。當產生的熱流量較大時,還應考慮對外銷售回收熱能的可能性。
對于風冷式系統,如何回收能量?
對于從壓縮空氣裝置回收的能量,有時會出現需要熱量時沒有回收的熱量可用,以及經常出現回收的熱量不夠用的問題。如果壓縮機的負載不穩定,則回收的能量也會隨時間波動。為了讓能量回收具有可行性,需要具有相應的相對穩定的熱能需求?;厥盏膹U熱能適合用作系統的補充熱能。這樣當壓縮機運行時,回收的能量就可以得到有效利用。風冷式壓縮機能量回收裝置的特點是會產生溫度不是太高但流量很大的熱氣流,這些熱量可直接用于建筑物供暖或者與預熱機組進行熱交換。加熱后的冷卻空氣由風扇進行輸送。當建筑物不需要額外供暖時,熱空氣將自動(使用調溫器控制裝置)或手動(手動控制風門)排放至大氣中。壓縮機與需要供暖的建筑物之間的距離是影響此類應用的制約因素。此距離不應太大,理想情況下是壓縮機房與供暖建筑物相鄰。此外,回收的熱量僅在一年中較冷的月份具有利用價值。對于中小型壓縮機,對空氣所載的能量進行回收的方式更為常見。從壓縮機風冷式系統回收廢熱,只會產生少量的輸配損耗,并且所需投入較少。
對于水冷式系統,如何回收能量?
從水冷式壓縮機流出的溫度高達 90°C 的冷卻水可用作加熱系統的補給水。如果這些熱水用于清洗、清潔或淋浴,則還需要配備正常的基本負載熱水鍋爐。從壓縮空氣系統回收的能量可用作補充熱源,以減少鍋爐負載,節省燃料,并可能允許選用規格更小的鍋爐。從壓縮空氣壓縮機回收能量的前提條件在一定程度上取決于壓縮機的類型。標準無油壓縮機易于改裝以實現能量回收。這種壓縮機尤其適合集成到熱水加熱系統中,因為它能提供更高的能量回收所需的水溫 (90°C)。對于油潤滑壓縮機,參與壓縮過程的油會控制產生高溫冷卻水的可能性。在離心式壓縮機中,因為每個壓縮級的壓力比都較低,溫度水平也通常較低,所以限定了回收水平。水載廢能回收適合電動機功率超過 10 kW 的壓縮機。與空氣所載廢能的回收相比,水載廢能的回收需要更復雜的裝置?;驹O備包括流體泵、熱交換器和調節閥等。對于水載能量回收系統,使用較小直徑 (40-80 mm) 的管道也能將熱量輸配到較遠的建筑物,而不會造成巨大的熱量損失。較高的初始水溫意味著廢能可用于加熱熱水鍋爐的回流水。這樣就可以定期關閉正常加熱源,而改為由壓縮機的廢熱回收系統供熱。在加工行業,壓縮機產生的廢熱還可用于提高加工溫度。風冷式油潤滑螺桿壓縮機也可以使用水載廢能回收系統。這需要在油路中安裝熱交換器,而且系統提供的水溫 (50°C - 60°C) 低于無油壓縮機。
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