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[摘 要]对空压机余热的利用不仅可以改善空压机本身的工作性能，而且可以变废为宝，节省能源，减少污染物排放。本文通过对义络煤业空压机余热利用系统进行研究，并结合实际改造工程，介绍了空压机余热利用系统的热回收原理和系统装置，并对项目节能经济效益进行分析，结果显示改造项目不仅可以改善空压机的工作性能，而且具有良好的经济性和节能性。
[关键词]空压机余热；经济效益；义络煤业
中图分类号：TU452.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0053-01
义马煤业（集团）宜阳义络煤业有限责任公司原义马矿务局宜洛煤矿，有着60多年开采历史，是义煤集团服务年限较长的矿井之一。现该矿空压机房有5台型号为FHOGD-355F型空压机，额定流量54.5m？/min，额定压力1.0MPa，额定功率355kW，正常情况下，每天设备开启1-2台，该类型螺杆空压机在运行过程中循环油的温度达到80℃-100℃，需要通过其自身的散热系统来降温的过程中，大量的热能就被浪费，同时该矿澡堂洗澡热水热源由锅炉房2台（一备一用）DZL6-1.25-AIIP的蒸汽锅炉进行提供，存在污染严重，实际效率低，管理成本高等问题。为此，根据该矿存在的问题，结合现场实际，经过矿方多次进行分析讨论，于2014年11月建设空压机余热资源利用项目。该项目主要安装5台型号为HRS-COMP-350的空压机余热回收装置，利用空压机高温冷却油的热量加热热水供井口职工澡堂实用；安装1套澡堂废水余热回收装置提升进水温度及4台型号为RSJ-420/S-820的空气源热泵作为辅助热源，当空压机运行时间不能满足空压机余热回收装置负荷需求时使用。建成后能够替代非采暖季运行的1台6吨锅炉，每天生产45℃热水220吨左右，为职工提供全年洗浴用水。
一、义络煤业空压机余热回收利用项目实施前后的技术原理和工作原理分析
1、空压机余热回收项目改造前澡堂供热水流程及空压机工作流程
澡堂供热水流程：义络煤矿洗澡用水量每天在250吨左右，洗澡用水分为两处，一方面是淋浴，一方面是浴池，淋浴供水和浴池供水分为两路供水。淋浴供水为山上两个水池供水，其中一个为冷水箱，一个为热水箱，水箱埋在地下，水箱大约80吨左右，混凝土浇筑，热水箱水加热由锅炉房锅炉产生的蒸汽提供，水来自冷水箱，淋浴用水利用山体到澡堂的自然落差，未安装增压泵，供水压力大约在2bar左右。有混水阀调节温度，实际使用温度约为40℃左右。浴池供水来自澡堂冷水管路，用水时，人工将水池打满，打开蒸汽，蒸汽将水温加热至45℃左右，供工人泡澡使用。
螺杆式空气压缩机工作流程：空气通过进气过滤器将大气中的灰尘或杂质滤除后，由进气控制阀进入压缩机主机，在压缩过程中与喷入的冷却润滑油混合，经压缩后的混合气体从压缩腔排入油气分离罐，从而分别得到高温高压的油、气。由于机器工作温度的要求，这些高温高压的油、气必须送入各自的冷却系统，其中压缩空气经冷却器冷却后，最后送入使用系统；而高温高压的润滑油经冷却器冷却后，返回油路进入下一轮循环。
2、空压机余热回收项目改造后工作流程
空压机余热装置供澡堂热水工艺流程：首先冷水经过澡堂废水余热回收器与澡堂废水进行换热，以提高空压机余热回收装置的进水温度；之后由加压泵进入空压机余热回收装置内（或冷水直接进入空压机余热回收装置内）与空压机的高温润滑油进行热交换产生热水，进入热水箱；最后由水泵供往淋浴或浴池。另安装有空气源热泵作为辅助热源，当空压机开机率低，余热资源经利用产生的热水量不能满足澡堂用水时，启动空气源热泵产生热水进入热水箱供澡堂用水。
3、空压机能量分布和热回收工作原理研究（图1）
对于喷油螺杆压缩机，大约72%的能源消耗在热油回路，热能回收装置正是为了在对压缩机性能不产生任何负面影响的前提下，以热水或温水的形式回收以上绝大部分的热能，回收率可达实际输入軸功率的70%左右。
4、空压机余热利用装置结构
空压机余热利用装置为完整成熟的产品，在欧美等国家早已广泛使用，其设计原理采用了双回路温控回路，在保证热回收效率最大化的同时，也使设备的油温控制在正常合理的范围，保障了设备的正常运行，对空压机不会产生任何负面影响。该能量回收系统包括：油/水热交换器，能量回收温控阀（非标配，可选项），油温控制阀，用于监控进、出水水温的温度传感器，常规旁路系统，用于关闭能量回收系统，必要的管道、支架及螺栓等，另外为切实体现节能效果，可在热水管道上加装能量表。
二、义络煤业空压机余热回收利用项目实施前后能源利用情况分析
1、项目改造前能源利用情况
项目改造前企业澡堂用水由锅炉房提供，2台6/h链条炉（一备一用）每年用于澡堂供热水的耗煤量约为2500吨原煤，平均发热量为21.61MJ/kg，折标煤1843.4tce，锅炉效率较低，存在大量浪费，产生的饱和蒸汽温度为140℃的蒸汽经换热后供澡堂热水。澡堂热水日用水量约为250t，温度为45℃。空压机房5台355kW的螺杆空压机总装机容量为1775kW，月平均实际运行功率430kW，循环油温度平均达到105℃，可回收的热功率258-344kW，大量的余热没有得到利用。
2、项目改造后能源利用情况
项目改造后企业澡堂用水由空压机余热回收系统（包含空气源热泵装置）提供，消耗的能量为空压机废热资源和小部分电能。热能回收率按80%计算可回收热量344kW，每小时可产生热水10.53吨，每天可产生热水252吨；热能回收率按70%计算可回收热量301kW，每小时可产生热水9.21t，每天可产生热水221吨；热能回收率按60%计算可回收热量258kW，每小时可产生热水7.9t，每天可产生热水190吨（按进水温度17℃，出水温度45℃）。空压机余热回收系统会随着季节变化，产水量在190-252吨变化。在春秋热量不足时，因系统设计中使用了澡堂余热利用，可以回收约50-80kW的热量，可以满足澡堂的洗澡使用，当矿上用水量大或空压机开机少时，用空气能热泵补充，空气源热泵设计加热功率为160kW/h的加热能力，相当于日产热水100吨左右的能力。
三.结束语
通过对空压机余热利用系统的研究，我们还发现空压机余热利用系统除了能够回收热能外，还能增加空压机排气量10%-15%，减少耗电，实现空压机的经济运行。降低设备运行温度，延长机油、油水分离器等耗件的更换周期。这对于一个重视经济效益的煤炭企业来说是一举三得的事情，具有很好的发展前景。
[关键词]空压机余热；经济效益；义络煤业
中图分类号：TU452.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0053-01
义马煤业（集团）宜阳义络煤业有限责任公司原义马矿务局宜洛煤矿，有着60多年开采历史，是义煤集团服务年限较长的矿井之一。现该矿空压机房有5台型号为FHOGD-355F型空压机，额定流量54.5m？/min，额定压力1.0MPa，额定功率355kW，正常情况下，每天设备开启1-2台，该类型螺杆空压机在运行过程中循环油的温度达到80℃-100℃，需要通过其自身的散热系统来降温的过程中，大量的热能就被浪费，同时该矿澡堂洗澡热水热源由锅炉房2台（一备一用）DZL6-1.25-AIIP的蒸汽锅炉进行提供，存在污染严重，实际效率低，管理成本高等问题。为此，根据该矿存在的问题，结合现场实际，经过矿方多次进行分析讨论，于2014年11月建设空压机余热资源利用项目。该项目主要安装5台型号为HRS-COMP-350的空压机余热回收装置，利用空压机高温冷却油的热量加热热水供井口职工澡堂实用；安装1套澡堂废水余热回收装置提升进水温度及4台型号为RSJ-420/S-820的空气源热泵作为辅助热源，当空压机运行时间不能满足空压机余热回收装置负荷需求时使用。建成后能够替代非采暖季运行的1台6吨锅炉，每天生产45℃热水220吨左右，为职工提供全年洗浴用水。
一、义络煤业空压机余热回收利用项目实施前后的技术原理和工作原理分析
1、空压机余热回收项目改造前澡堂供热水流程及空压机工作流程
澡堂供热水流程：义络煤矿洗澡用水量每天在250吨左右，洗澡用水分为两处，一方面是淋浴，一方面是浴池，淋浴供水和浴池供水分为两路供水。淋浴供水为山上两个水池供水，其中一个为冷水箱，一个为热水箱，水箱埋在地下，水箱大约80吨左右，混凝土浇筑，热水箱水加热由锅炉房锅炉产生的蒸汽提供，水来自冷水箱，淋浴用水利用山体到澡堂的自然落差，未安装增压泵，供水压力大约在2bar左右。有混水阀调节温度，实际使用温度约为40℃左右。浴池供水来自澡堂冷水管路，用水时，人工将水池打满，打开蒸汽，蒸汽将水温加热至45℃左右，供工人泡澡使用。
螺杆式空气压缩机工作流程：空气通过进气过滤器将大气中的灰尘或杂质滤除后，由进气控制阀进入压缩机主机，在压缩过程中与喷入的冷却润滑油混合，经压缩后的混合气体从压缩腔排入油气分离罐，从而分别得到高温高压的油、气。由于机器工作温度的要求，这些高温高压的油、气必须送入各自的冷却系统，其中压缩空气经冷却器冷却后，最后送入使用系统；而高温高压的润滑油经冷却器冷却后，返回油路进入下一轮循环。
2、空压机余热回收项目改造后工作流程
空压机余热装置供澡堂热水工艺流程：首先冷水经过澡堂废水余热回收器与澡堂废水进行换热，以提高空压机余热回收装置的进水温度；之后由加压泵进入空压机余热回收装置内（或冷水直接进入空压机余热回收装置内）与空压机的高温润滑油进行热交换产生热水，进入热水箱；最后由水泵供往淋浴或浴池。另安装有空气源热泵作为辅助热源，当空压机开机率低，余热资源经利用产生的热水量不能满足澡堂用水时，启动空气源热泵产生热水进入热水箱供澡堂用水。
3、空压机能量分布和热回收工作原理研究（图1）
对于喷油螺杆压缩机，大约72%的能源消耗在热油回路，热能回收装置正是为了在对压缩机性能不产生任何负面影响的前提下，以热水或温水的形式回收以上绝大部分的热能，回收率可达实际输入軸功率的70%左右。
4、空压机余热利用装置结构
空压机余热利用装置为完整成熟的产品，在欧美等国家早已广泛使用，其设计原理采用了双回路温控回路，在保证热回收效率最大化的同时，也使设备的油温控制在正常合理的范围，保障了设备的正常运行，对空压机不会产生任何负面影响。该能量回收系统包括：油/水热交换器，能量回收温控阀（非标配，可选项），油温控制阀，用于监控进、出水水温的温度传感器，常规旁路系统，用于关闭能量回收系统，必要的管道、支架及螺栓等，另外为切实体现节能效果，可在热水管道上加装能量表。
二、义络煤业空压机余热回收利用项目实施前后能源利用情况分析
1、项目改造前能源利用情况
项目改造前企业澡堂用水由锅炉房提供，2台6/h链条炉（一备一用）每年用于澡堂供热水的耗煤量约为2500吨原煤，平均发热量为21.61MJ/kg，折标煤1843.4tce，锅炉效率较低，存在大量浪费，产生的饱和蒸汽温度为140℃的蒸汽经换热后供澡堂热水。澡堂热水日用水量约为250t，温度为45℃。空压机房5台355kW的螺杆空压机总装机容量为1775kW，月平均实际运行功率430kW，循环油温度平均达到105℃，可回收的热功率258-344kW，大量的余热没有得到利用。
2、项目改造后能源利用情况
项目改造后企业澡堂用水由空压机余热回收系统（包含空气源热泵装置）提供，消耗的能量为空压机废热资源和小部分电能。热能回收率按80%计算可回收热量344kW，每小时可产生热水10.53吨，每天可产生热水252吨；热能回收率按70%计算可回收热量301kW，每小时可产生热水9.21t，每天可产生热水221吨；热能回收率按60%计算可回收热量258kW，每小时可产生热水7.9t，每天可产生热水190吨（按进水温度17℃，出水温度45℃）。空压机余热回收系统会随着季节变化，产水量在190-252吨变化。在春秋热量不足时，因系统设计中使用了澡堂余热利用，可以回收约50-80kW的热量，可以满足澡堂的洗澡使用，当矿上用水量大或空压机开机少时，用空气能热泵补充，空气源热泵设计加热功率为160kW/h的加热能力，相当于日产热水100吨左右的能力。
三.结束语
通过对空压机余热利用系统的研究，我们还发现空压机余热利用系统除了能够回收热能外，还能增加空压机排气量10%-15%，减少耗电，实现空压机的经济运行。降低设备运行温度，延长机油、油水分离器等耗件的更换周期。这对于一个重视经济效益的煤炭企业来说是一举三得的事情，具有很好的发展前景。