空压机冷却器余热回收应用案例分析.doc

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1、文档空压机冷却器余热回收应用案例分析　　在纺织厂中，由于无油螺杆空压机制得的压缩空气洁净无油，因此被大量应用，但是高温压缩空气中大量余热通过冷却塔被排放到大气中，不仅造成了能源的极大浪费而且产生了废热污染大气。为此，提出合理的改造方案来回收这部分余热，对其可行性和经济性进行分析，并对中间冷却器进行改造设计。此设计方案是在原有中间冷却器的基础上进行的合理改造，只需要投资4.75万元，每年就可以为该纺织厂节约洗浴用水所需要的8.03万元燃煤费，而且杜绝了燃煤产生的污染物。该方案可为空气压缩机余热回收利用技术在纺织厂的应用提供参考。　　引言　　纺织厂中，

2、空压机作为动力源，用于气动加压、气动输送、气动引纬等方面。空压机将电动机的部分机械能转化成空气的压力能，在此过程中，会产生大量的热能。美国能源局的一项统计显示：压缩机运行过程中真正用于增加空气势能而消耗的电量仅占其总电耗的15%，其余的几乎都转化为热量[1]。为了保证空压机的正常运行，这部分热量主要通过空气冷却或水冷却排到大气中去，这样造成了能源的极大浪费而且产生了废热污染大气。当前，纺织工业“十二五”发展规划要求加快绿色环保、资源循环利用及节能减排等先进适用技术和装备的研发和推广应用。组织实施节能、降耗、减排的共性、关键技术开发和产业化应用示X[

3、2]。为了响应国家节能减排的方针政策，对某某某纺织厂空压站提出可行的方法和合理的方案，对热量进行回收利用，达到节能减排的目的，提出了一种纺织厂余热回收的方案。　　无油螺杆空压机工作原理9/9文档　　目前，该纺织厂采用的是AtlasZR5-53型无油螺杆空压机。冷却方式采用的是水冷却，再利用冷却塔将水降温的方式将压缩空气产生的大量废热排出。在现有的空气冷却中，进入冷却器水的温度为18℃，出水温度为34℃，本研究方案可以在空气状态参数不变的情况下，制得60℃左右的热水，这部分水可以满足日常生活用水、空调用水以及浆锅的冲洗等所需热水要求。　　无油螺杆空压

4、机工作原理如图1，外界空气经过过滤器后进入一级压缩机进行压缩，空气温度急剧升高到186℃，压力增大，然后进入中间冷却器，经过冷却后，空气温度降低到54℃;再进入二级压缩机，再次被加压升温，然后进入后冷却器进行降温，最后制得需要的高压低温压缩空气。目前，该纺织厂无油螺杆空压机的中间冷却器和后冷却器都是采用管壳式换热器，高温高压空气走管程，经过冷却塔冷却的冷却水走的是壳程。　　无油螺杆空压机中间冷却器的改造方案9/9文档　　目前，只对图1中虚线部分的中间冷却器进行分析改造。此次改造是把现用的中间冷却器换为符合出水温度要求的管壳式换热器，只是在换热面积上

5、作出合理的改变，使通过中间冷却器的冷却水达到所需热水的温度要求。在未改造前，中间冷却器通入的是冷却塔的循环水;改造后，通入自来水，经过换热后，可以直接得到符合温度要求的生活热水。　　在改造中间冷却器时，为了满足纺织厂工艺的需求，尽量减少压缩空气通过中间冷却器的压降，因此改造后的换热器只是略微增加了换热器的长度，对整个空压系统而言，换热器本身带来的气体压降非常小。因此，改造后，增加的阻力对压缩空气的影响是可以忽略不计的。　　对于冷却水，改造后，直接把自来水通入到改造后的管壳式换热器，出水温度在60℃左右，这样就可以满足日常生活用水、空调用水以及浆锅的

6、冲洗等的水温要求，根据纺织厂的具体需要，合理分配制得的热水。　　可行性分析　　1、中间冷却器换热量　　改造前，对于中间冷却器，其进出空气温度及进出冷却水温度，如表1所示：9/9文档　　由于空气比热容是随温度变化的，所以，先计算出不同温度下的空气比热容值，在特定温度下空气的比热容如表2：　　利用内差法得　　空气在54℃时的比热容为：　　空气在186℃时的比热容为：　　对于该纺织厂采用的AtlasZR5-53型无油螺杆空压机，其铭牌参数是：气体温度为20℃;大气压力为0.1MPa;相对湿度为0%;空气流量为69m3/min。　　根据理想气体公式：PV=

7、m1RT(1)　　式中：P-大气压力(Pa);　　V-空气的体积流量(m3/s);9/9文档　　m1-空气的质量流量(kg/s);　　R-空气气体常数，为287(J/(kg·k);　　T气体温度(K)。　　所以空气的质量流量　　根据热量计算公式Q=m1(c1t1'-c2t1")(2)　　式中：Q-中间冷却器的换热量(kW);　　t1'、t1"-中间冷却器进、出气温度(K);　　c1、c2-分别为t1'、t1"下的比热容(kJ/(kg·K))。　　得Q=1.37×[1.011×(273+186)-1.005×(273+54)]=185.3kW　　2、

8、改造前换热器传热系数和冷却水质量流量的计算　　根据传热方程式　　Q=kA△tm(3)　　式中：k-传热系数(kW/(m2·