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摘要：基于空压机余热回收供热系统的工作原理，以正令煤业公司空压机余热回收供热系统为例，介绍其设计方案。通过计算余热回收热量可知，现有空压机组正常开启单台或多台交替开启10h即可产生约20t60℃的生活用水。系统具有简单可靠、安全维护少、全优设计、高效节能的优点，保证了压缩空气运行过程中的稳定性和可靠性。
关键词：空压机;供热系统;机械设备
1空压机余热回收供热系统工作原理
螺杆压缩机由于本身的设计机构和工作原理，运行温度一般在65～100℃，并配有冷却系统以保证空压机在额定温度下运行。螺杆式空压机在长期、连续的运行过程中，把电能转换为机械能，机械能转换为高压压缩空气。在机械能转换为高压压缩空气过程中，空压机螺杆的调整旋转产生的大量热量，经润滑油带出机体外，最后冷却系统以风冷或水冷的形式再把热量散发出去，造成热能量的浪费和流失。随着时代的更新，空压机节能越来越普及，不单指变频在空压机上的节能，空压机上的一切可利用的能量可能都可以使用。空压机机热能转换热水机组统充分利用工作时的余热，在机油管道未经散热器之前串联接入热能转换机油路。100%回收空压机冷却润滑油中的余热。另外，空气压缩机产生的压缩空气也是高温的，必须要经过一个冷却装置后才能进入储气管来使用。两部分热量加起来约等于压缩机输入功率的3/4，可以回收的空间很大。冷水直热，热水温度50~75℃任意调节。空压机机热能转换热水机组统连接循环保温水塔进行循环加热。循环保温水塔内热水水温达到所设定温度（50~75℃可调）后，通过温控系统、输送系统到达员工宿舍楼顶的热水保温桶不断储存后供员工使用[1]。
2供热系统设备优点
2.1简单可靠、安全维护少
由于采用了先进的换热器低阻技术，山西汾西正令煤业有限责任公司（全文简称正令煤业公司）空压机节能热水器联于原来空压机油管路系统后,系统的阻力几乎没有增加，因此得出安装余热回收系统后空压机控制系统不变，工作性能不变，操作维修方式不变。余热回收系统如有任何故障，甚至余热回收系统停水、停用时，原空压机系统可以照常运行。安装有三通开关，可以还原空压机冷却系统，免去拆装麻烦。
2.2全优设计、高效节能
正令煤业公司设计的空压机节能热水器具有独特、新颖、高效的特点，可以100%回收润滑油中所含的热能。当热水器工作时，空压机的冷却风扇可以自动停转，而空压机可以在排气温度较原来低的状态下稳定运行。当热水器停止工作时，空压机的冷却风扇又自动运行，空压机继续稳定运行。
2.3冷水直热、智能控制
采用独特、专利设计的直热方式当冷水进入余热回收器后，可以直热到50～75℃余热回收器的出水温度可根据用户的需要设定调节，设定好后，可保持出水温度恒定。根据保温水箱温度高低，冷、热水循环自动控制，水位高低自动控制[2]。
3正令煤业公司供热系统设计方案
3.1用户技术要求
1）保温水塔内保持定量（20t）的水。2）注入保温水塔内的水的温度必须达到55℃以上。3）水温恒定在55℃。
3.2供热设计
空压机站内共有5台185kW的空压机，排油温度都在85～95℃之间。根据空压机运行状况及生活用水使用情况，做出如下供热设计方案。1）设置两台余热回收机（一开一备）。2）每台余热回收机并联两台空压机。3）两台余热回收机共用一套水路系统及蓄水装置。
3.3回收热量计算
空压机余热回收可达到75%，水的比热容为4.187kJ/（kg•℃），185kW空压机升温60℃的加热水量为185×75%÷4.187÷60=0.55L/s，即0.55L/s×60s×60min×10h=19800L=19.8t。由此可见，现有空压机组正常开启单台或多台交替开启10h即可产生约20t60℃的生活用水。
3.4系统流程及功能
1）热交换。把空压机主机喷油出来到油分离器通往冷却器的油管拆下，在油分离桶和冷却器端分别连接油管到余热回收器的进出口油管接头，完成热交换[3]。2）恒温控制。热交换器内装有温控探头连接余热回收器的PLC控制器，实现了恒温控制。3）生活用水供给。经过加热的恒温水，通过自带保温材料的管道输送到保温池内（25t），供给用水终端。4）自动补给。保温水塔内装有水位探测系统，当水位低于设定水位时，系统会自动打开补水装置，以满足用水需求。5）软化水处理。本余热回收系统装有软化水处理装置，以便减少水垢的形成，保证了热交换的最大利用率。6）PLC控制系统。该余热回收机装有PLC控制系统，连接系统内各探测器，实时智能控制，便于设定各种参数，拥有简单易懂的人机交流界面。7）保温措施。本项目所有热水系统均自带保温材料，以防热量的流失。8）增压装置。本项目带有压力控制增压泵，以确保水的流量与流速。
3.5配套设备
(见表1)配套装备拥有内置式空压机余热回收节能热水器、耐高温循环泵及阀门、压力控制增压泵、控制系统（控制器、电气元件、传感器等）、管道系统（保温水罐）。
4结语
空压机在正常运行的情况下，不启用电加热装置就能满足使用要求，不仅节约能源，而且运行费用也非常低，真正起到了低碳环保的作用。
参考文献
[1]耿豪.螺杆式空压机余热利用节能可行性方案[J].内江科技，2012（9）：65.
[2]孔德文，林惟锓，蔡茂林，等.基于现场总线的螺杆空压机群控制系统设计与实现[J].机床与液压，2011（17）：98.
[3]姚晶宏.空压机节能的新方式[J].节能与环保，2010（5）：45.
作者:石凯强 单位:山西汾西正令煤业有限责任公司