摘要：本文总结了目前空压机余热利用情况，对电站空压机的余热利用做多方案的探究。
关键词：电站、空压机、余热利用
1前言
本文针对目前电站内的空压机余热利用现状及工业设计其他行业内可借鉴的热量回收方法进行收集及探究，供电站空压机下一步选型工作做参考。
2空压机散热量的计算
空压机是电站机组里常见的动力设备，也是耗电大户。空压机的气体压缩过程可看作绝热压缩过程，其温度关系按下式计算：
T2 =（P2 / P1）k- 1/k ×T1
式中： T2 ： 压缩后空气的绝对温度，K；
T1 ： 压缩前空气的绝对温度，K；
P2 ： 压缩后空气的绝对压力，Pa；
P1 ：压缩前空气的绝对压力，Pa；
k ： 绝热指数，对于空气，取1. 4。
压缩后对空气的冷却过程为定压冷却，其放热量按下式计算：
Q =ρVcp（t 2 - t 0）
式中： Q ： 压缩空气冷却过程中的散热量，kJ；
ρ：吸入空气的密度，kg/ m³；
V ： 吸入空气的体积，m³；
cp ： 空气的定压比热，取1. 005kJ/（kg•℃）；
t0： 冷却后空气的温度，即空压机的排气温度，一般比环境温度高10 ℃；
t2 ：冷却前空气的温度，℃，t2 = T2 - 273。
以一台输入功率为315kW，自由排气量63 m3/ min，排气压力7. 5×105Pa 的空压机为例，计算其散热量：取环境温度20 ℃，压力9. 8×104Pa，将相关数据代入上述公式，计算可得该机器的冷却散热量为288 kW，同时可得压缩空气冷却前的温度t2 高达257 ℃。可以看出空压机的冷却散热量大、温度高，完全可以回收利用。
3 空压机余热利用现状
国内外学术界对有关空压机余热利用已有一定的研究，但一般从提高空压机效率、节省能源的消耗等方面研究较多，也有将空压机进行改造实现空压机热水节能工程的实例，但电站内对于空压机余热采暖的研究经验较少。目前电站空压机散热基本上是采用工业水或闭式循环水冷却带走，最终通过电站冷却塔散发到环境中，还有采用空冷机组直接通风散热至环境中。
4 空压机散热的回收利用方法
4.1 热风直接回收利用
空压站房设计时，空压机冷却热风通常经风管接至室外，将该热风经风管直接送至需加热的场所是常用的余热直接回收利用方式。
4.1.1 热风用于厂房的冬季辅助加热
当空压站临近厂房建设时，空压机的冷却热风可直接排放到厂房内，用于厂房的冬季辅助加热。这种形式空压机房建设时需设置对内（厂房）、对外（室外）两套百叶窗通风设施。夏季，厂房不需加热时，开启对外进、排风百叶窗，关闭对内（厂房）进、排风百叶窗，空压站冷却进风引自室外，冷却热排风排至室外，保证空压机组正常运行房，此时无余热利用。冬季，开启对内（厂房）进、排风百叶窗，关闭对外进、排风百叶窗，空压站冷却进风引自厂房内，冷却热排风排至厂房内，对厂房进行补充加热。
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该余热利用方式存在如下特点：建设或改造简单，投资很小；余热的利用存在季节性。该种余热利用方式特别适用于中部地区，如江浙一带，冬季厂房不采暖，但气温又比较低。如浙江某家具厂，经过对空压站排热风系统改造后，厂房内温度有着明显提升。这种余热利用方式在使用过程中应该注意噪声对厂房的影响。
4.1.2 热风用于厂房的工艺加热
在工业领域存在着需常年加热的场所，如后处理车间的油漆房、烘干房等，且其使用时间和空压站的启停同步，此时可将冷却热风引至需加热房间。此时余热利用效率较高，不存在季节性。需注意的是，此时排热风管一般较长，需另设引风机进行引风，且应在厂房建设时同步实施。
4.1.3 热风用于吸附式干燥器的再生
电站及其他行业的仪表用气对压缩空气的品质要求比较高，除了对颗物等杂质的限制外，对气体的含水量也非常敏感，多数工艺都要求常压露点在- 40℃以下，要求高的甚至低于- 70℃，这种情况下必须使用吸附式干燥器。而吸附式干燥器的再生有：无热再生和有热再生两种方式。无热再生需要消耗一定量的压缩空气，通常对于露点- 40℃的干燥器再生的平均耗气量约为15%，这是一笔不小的动力消耗。如果采用有热再生，则需要热源供应，而空压机压缩热正好派上用场。一部分被压缩后尚未经空压机后冷却器冷却的高温压缩空气被引出，并被输送到干燥器的吸附剂中用于再生，再生后含大量水分的高温气体经冷却干燥后与被干燥的气体汇合，因此该再生过程没有产品气体消耗。
目前有些空压机的生产商已经在他们的产品中综合了上述过程，在其空压机和干燥器上分别设置了相应的热空气引出接口和引入接口，使得系统变得简单，安装者只需将两者连接起来就可以。
4.2 热量间接回收利用
热量的间接回收是指对空压机内部的冷却系统进行改造，并通过换热的方式将余热进行回收。与热风直接回收相比，间接回收应用范围更广，利用效果更好，不仅可以用于风冷型空压机，也可以用于水冷式空压机。
喷油式螺杆空压机的工作流程简述如下：经过滤除尘和除杂质后的空气进入压缩机，在压缩过程中与喷入的冷却润滑油混合，压缩后的混合气体从压缩腔排出，经油气分离器分离为高温高压的油和气，为保证机器正常工作，高温高压的油和气必须分别进入各自的冷却系统进行冷却，其中压缩空气经冷却器、过滤器后进入使用系统；高温高压的润滑油经冷却器冷却后返回油路重新使用。高温高压的润滑油温度在80 ℃～100 ℃之间，承载了余热的大部分热量，将油路系统进行改造，并通过换热设备将热量加以回收利用即为空压机余热的间接回收利用。根据工程经验，润滑油路系统可回收的热量约占余热的60%左右。新增的化热设备及其附属设施工程被称为热能回收机组，现在各空压机厂家基本都能提供该产品。
在工程中，通常将该余热作为厂区淋浴用热系统的热源。该余热利用系统在工厂中有着广泛的应用，尤其是在耗气量较大的纺织、化纤等行业，空压机的余热可完全满足整个厂区的工人淋浴用热。如某纺织厂，空压站内设有5 台额定功率为300 kW 的螺杆式压缩机，经节能改造后，可满足厂区约2400 名工人的淋浴用热问题。
工程应用中，应用该系统需增加热能回水机组，并对原有的淋浴用热系统进行适当改造。因此，热量间接回收利用系统有着如下特点：增加设备投资及改造费用；对设备占用场地有所要求；余热利用可常年使用；余热回收利用效率高，经济效益显著。同时需注意的是，余热系统的配置需对空压机内部管道进行改造，因此余热回收机组一般应由空压机的供应商进行成套配置，或由其对既有机组进行改造，否则容易造成空压机保修方面的纠纷。
4.3 电站空压机散热回收应用方向
电站厂区内也有生产建筑需采暖或提供生活热水，如灰库、集控楼、厂内食堂、职工淋浴房等，需消耗一定的能源；电站的仪表用气量也较大时也可将热风用于吸附式干燥器的再生；如何结合空压机生产工艺，有效利用空压机余热为建筑冬季提供采暖热源或常年提供生活热水，以减少常规能源的消耗，不但有节约能源的巨大意义，而且可以减少污染物的排放，有利于保护生态环境，符合国家节能减排的方针政策。
5结束语
空压机的余热利用有着显著的节能效果，对电站企业来讲，有着显著的经济效益；在工程设计和引用中须给予足够的重视。在实际工程中应根据具体的情况选用不同的余热回收利用系统。
参考文献：
[1]李莉.提高工业压缩空气系统能效途径的探讨[J].能源技术与管理，2007，03.
[2]陆振乾，生兆昆.空气压缩机的热回收改造实践[J].棉纺织技术，2011，39（2）
论文作者:钟慧慧,王元龙,张娟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/9
标签：余热论文; 空压机论文; 干燥器论文; 电站论文; 热风论文; 空气论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第7期论文;