摘要：汽车制造厂整体能耗的50%源于涂装车间，为有效降低涂装车间的电能、热能消耗，空压机余热回收利用近年来的受关注程度不断提升，相关研究也大量涌现。基于此，本文将简单分析空压机余热回收利用路径，并结合实例开展深入探讨，希望研究内容能够给相关从业人员以启发。
关键词：汽车厂；空压机；余热回收利用
前言：为响应国家环保政策提出的余热资源利用号召，余热回收利用的相关探索在我国各领域广泛开展，空气源热泵系统、空压机余热回收系统、污水源热泵系统等均属于其中代表。为更好实现余热资源利用，正是本文围绕汽车厂空压机余热回收利用开展具体研究的原因所在。
1.空压机余热回收利用路径
1.1工作原理
在运行过程中，空压机会产生大量的压缩热，一般情况下机组运行功率的85%为压缩热消耗的能量，这部分能量大多通过水冷或风冷系统被交换到大气当中，大量的能源浪费会因此出现。为实现空压机余热回收利用，必须针对性结合空压机的结构和原理进行改造或优化，实现热量的尽可能回收，同时需结合工厂实际清理利用回收的热源，真正做到变废为宝。通过对排入环境热量的回收和利用，空压机余热回收利用可有效减少各类生产的能源消耗。对于传统的空压机余热回收系统来说，一般会安装三通电磁阀于原油路系统，在引出升温后的空压机油后，换热会通过换热器实现，配合进一步的油气分离，高温气在分离后会直接进入气冷却系统，经温度感应器的检测的高温油温度也可随之明确。如高温油温度在60℃以下，则无需开展热交换，高温油可经过过滤器直接通往油路循环系统，如高温油温度在60℃以上，高温油进入油路循环系统前需开展热交换。需选择软水作为油-水换热系统用水，避免空压机受到积垢或腐蚀的影响。在一次换热完成后，软水循环加热后续再一次进行热交换，通过二次水-水换热系统，软水可加热为45℃的热水并泵入保温水箱内，保温水箱设置于空压机房附近，可用作洗浴用水。还应设置三通电动阀于空压机机油冷却回路上，引出机油管路后，外置空气压缩机油冷却装置，并使用水冷系统取代原有的风冷系统，同时保留原风冷系作为备用冷却系统[1]。
1.2空压机余热回收利用特点
结合上文提及的空压机余热回收利用工作原理可以了解到，相较于燃煤锅炉，空压机余热回收系统存在无污染的特点，只需空气压缩机处于运行状态，投入使用的空压机余热回收系统即可实现对热水的随时取用。以螺杆式空气压缩机余热回收系统为例，安装后一般可实现10%的产气量提升，空气压缩机工作温度也能够随之大幅下降，使用寿命延长、故障率降低也可随之实现。空压机余热回收利用还能够同时实现资源综合利用、减少温室气体排放、延伸产业链，符合国家节能减排政策和应对气候变化的要求，空压机余热回收利用的价值可见一斑。
2.实例分析
2.1案例概况
以某轿车基地厂区空压机房作为研究对象，机房内设置有9台GA型螺杆式空压机，包括3台喷涂用压缩空气管网含无油机（0.8MPa）、6台压缩空气管网含喷油螺杆空压机（0.6MPa）。集中控制系统负责空压机的启停，依据管网压力自动调节，在气体压缩时约75%的电能消耗因压缩机做功转换为热能，热能由润滑油存储并最终被冷却器中的冷却水带走，这75%的电能消耗不会产生任何收益，且同时需要针对性配置冷却水、冷却塔处理，空压机的运行成本会因此增加，为解决问题，轿车基地厂区针对性开展了空压机余热回收利用探索。
2.2工艺现状
轿车基地为满足冲压模具调试、冲焊分厂机器人抓具、涂装工艺等需求，需实现24h不间断的空压机房供气。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一般情况下，空压机房需要开启3台0.6MPa空压机以满足生产需要，包括1台变频机（160kW）、2台工频机355kW（355kW），2台0.6MPa空压机可满足非生产状态需要，包括1台变频机（160kW）、1台工频机355kW（355kW）。冷却塔循环负责散出运行过程中空压机产生的大量热能，但这不可避免的会导致相关辅助设备开启及热能流失的浪费。轿车基地集中换热站热水负责供应涂装车间空调、前处理等工艺设备的所需热能，热水管网会在每次节假日停止供热，由于水温下降，蒸汽换热系统需在生产前1台开启，以此实现涂装热水管网系统升温，满足正常生产需要。由于温度波动较大，热水升温过程会大量消耗能源，引发严重浪费。在每年的10月到次年4月，涂装车间需实现35～40℃热水的24h供应，以此满足生产过程的恒温、防冻需要，蒸汽换热系统在这一过程中同样会产生大量能耗。为有效降低能耗，轿车基地计划引进空压机余热回收装置1套，涂装工艺设备可由此利用空压机运行所产生的热能，涂装能耗可由此降低，各类辅助设施的运行成本也能够大幅下降[2]。
2.3改造思路
结合轿车基地实际情况及GA型喷油螺杆压缩机特点可以了解到，空压机原厂热能回收装置可实现70%的输入轴功率回收，且能够同时保证压机输出性能不出现损失，回收功率的载体为温水或热水，并能够作为生活区浴室、暖气、热水空调、食堂等生活用水，也可用于工厂生产区的涂装其他工艺槽槽液保温、预加热涂装前处理清洗槽槽液、清洗金属切削加工工序、预热热水锅炉系统等生产用水。以GA355型号的空压机（340kW）为例，按70%的输入轴功率回收、每天24h不间断运行计算，每小时、每天分别可实现238kW•h、5712kW•h的热量回收。1台GA355型号的空压机在改造后可实现每小时238kW•h的热功率回收，由此进一步分析可以发现，冬季水温变化分别为30～50℃、35～50℃时，温升分别为20℃、15℃，对应空调水流量分别为9.2m3/h、12.2m3/h。夏季水温变化分别为40～50℃、45～50℃时，温升分别为10℃、5℃，对应空调水流量分别为18.4m3/h、36.7m3/h。基于数据可以确定，保温需求可基于改造得到满足。
2.4基本改造方案
基于现场调查可以发现，空压机热能回收改造可细分为2个环节。第一环节，需选择GA型螺杆式空压机1台，增加1套专用热能回收包，热能回收条件可由此满足。第二环节，需将原有热水管网与新增的中间换热系统联通，以此避免空压机热能回收换热器因原有热水管网中的杂质而堵塞，非生产时间段的蒸汽消耗减少可由此实现。
2.5改造方案优化
结合刚刚提到的基本改造方案，改造方案的优化需更好回收空压机热能，进一步增加热能回收包，增加含板式换热器、循环水泵、相关电控部分的闭式循环换热系统1套，即可利用现有部分蒸汽管道（换热站与空压站之间）与水泵、热能回收包、新增板换组成循环系统。需增加一路换进、出水管于现有换热站热水侧，实现预热与保温热水系统的功能。还应增加阀门及旁通管路，以此在必要时由蒸汽热源加热。在具体实践中，轿车基地首先开展了1台空压机改造，同时预留了改造的余量，在改造完成后，项目可为涂装车间提供38℃的热水（冬季），满足其保温需求，而结合具体的抄表测算可以确定，改造后涂装车间每天可实现6t的保温用蒸节约，全年可实现960t的保温用蒸节约，可实现23万元的成本降低，汽车厂空压机余热回收利用的实用性可见一斑。
结论：综上所述，汽车厂空压机余热回收利用需关注多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的改造思路、基本改造方案、改造方案优化等内容，则提供了可行性较高的汽车厂空压机余热回收利用路径。为更好实现汽车厂空压机余热回收利用，各类新型技术、新型设备的充分应用必须得到相关业内人士重视。
参考文献：
[1]原宇豪.浅谈几种余热回收系统及其应用[J].能源与节能，2019（12）：53-55+58.
[2]李清波.空压机的余热回收方式分析与研究[J].矿业装备，2019（05）：128-129.
论文作者:董云海
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/7
标签：空压机论文; 余热论文; 热能论文; 系统论文; 回收利用论文; 涂装论文; 热水论文; 《基层建设》2019年第32期论文;