螺桿式空壓機(jī)余熱回收技術(shù)的應(yīng)用及節(jié)能效益分析

　　螺桿式空氣壓縮機(jī)如今在工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，由于螺桿式空壓機(jī)的特殊性，其余熱回收的潛力非常大，經(jīng)濟(jì)效益明顯。以下具體對螺桿空壓機(jī)余熱回收的節(jié)能潛力和節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析討論。

　　1、空壓機(jī)運(yùn)行過程中所存在的問題

　　如圖1所示，空壓機(jī)在產(chǎn)生壓縮空氣的過程中，100%的軸功率轉(zhuǎn)換成熱量，在通過其自身的散熱冷卻系統(tǒng)來給高溫高壓的油、氣降溫的過程中，約有90%以上的熱能被無端的浪費(fèi)。對于空壓機(jī)數(shù)量眾多的企業(yè)，這部分節(jié)能潛力相當(dāng)大。

　　2、螺桿空壓機(jī)余熱利用技術(shù)介紹

　　空壓機(jī)余熱利用技術(shù)是在不改變空壓機(jī)原有工作狀態(tài)的前提下合理利用空壓機(jī)余熱，通過水泵將冷卻水經(jīng)過冷熱交換器把空壓機(jī)的熱油迅速冷卻下來，將這部分余熱經(jīng)過熱量回收裝置轉(zhuǎn)化為熱水供生活及有需要的生產(chǎn)工藝等使用，不需要任何花費(fèi)任何運(yùn)行成本。同時優(yōu)化空壓機(jī)油降溫的效果，實(shí)現(xiàn)主機(jī)節(jié)能。

　　3、余熱回收利用改造的節(jié)能量及經(jīng)濟(jì)效益分析

　　3.1節(jié)能量分析

　　以無錫天山水泥有限公司為例，該企業(yè)有4臺110kW的空壓機(jī)，企業(yè)共有員工200人，設(shè)置有職工浴室，企業(yè)通過1臺燃料為原煤的熱水鍋爐供應(yīng)浴室所需熱水。以下對該企業(yè)空壓機(jī)余熱回收利用后所產(chǎn)生的節(jié)能量進(jìn)行分析：

　　3.1.1可回收熱量計(jì)算

　　電力的熱值為3600kJ/(kW·h)，即1kW·h電力的低位發(fā)熱量為3.6MJ。根據(jù)實(shí)測，該空壓機(jī)每小時耗電量約為90kW·h。空壓機(jī)余熱回收的效率按72%計(jì)算，則該臺空壓機(jī)每小時可回收的熱量Q1為：Q1=90kW×1h×3600kJ/(kW·h)×1臺×72%=233.28MJ/h；每天空壓機(jī)開機(jī)負(fù)載時間按照20h計(jì)算，則每天回收熱量Q2為Q2=Q1×20h=4665.6MJ；按年運(yùn)行時間為330天計(jì)算，年可回收熱量Q3為：Q3=Q2×330=1539.6GJ；熱力當(dāng)量折標(biāo)系數(shù)為0.03412tce/GJ，則年回收的熱量折標(biāo)準(zhǔn)煤即該項(xiàng)目的節(jié)能量為：A=Q3×0.03412tce/GJ=52.53tce。

　　3.1.2余熱回收利用可產(chǎn)生熱水計(jì)算

　　水的比熱容為4.1868kJ/（kg·K），即1kg水吸收4.1868kJ的熱量，溫度會上升1℃。

　　熱量計(jì)算公式為Q=Cm·Δt，式中C為比熱容，m為水量，Δt為溫度變化值。

　　冬天時（冬天時間以10月到4月共7個月計(jì)），入水水溫度低，以入水溫為5℃計(jì)算，需要從5℃上升至55℃，溫差為50℃。所以冬天空壓機(jī)每天熱回收可產(chǎn)生的熱水量B1=Q2/[4.1868kJ/(kg·K)×50]=22t/D。

　　夏天時（夏天時間以5月到9月共5個月計(jì)）入水水溫度高，以入水溫為15℃計(jì)算，需要從15℃上升至55℃，溫差為40℃。所以夏天空壓機(jī)每天熱回收可產(chǎn)生熱水量B2=4665.6MJ/[4.1868(kJ/kg·K)×40]=28t（夏季空壓機(jī)的產(chǎn)熱量更高，同樣按72%計(jì)算）。

　　根據(jù)加權(quán)平均算法，1臺110kw空壓機(jī)熱回收平均每天可產(chǎn)熱水量B3=（B1×7+B2×5）/12=24.5t。經(jīng)以上計(jì)算可知該空壓機(jī)余熱回收平均每天可產(chǎn)24.5t熱水。

　　3.1.3結(jié)果分析

　　該企業(yè)共有員工200人，每人每天洗澡1次約為50L，則每天消耗熱水量C=200人×50L/1000=10t/d（需求使用自來水）。

　　而空壓機(jī)進(jìn)行余熱回收利用后1臺空壓機(jī)可產(chǎn)生24.5t熱水，所以該企業(yè)只需改造1臺110kW空壓機(jī)進(jìn)行熱回收即可滿足員工用熱水需求。

　　3.2經(jīng)濟(jì)效益分析（利潤、投資回收期等指標(biāo)分析）

　　企業(yè)原先采用熱水鍋爐，以原煤為燃料，根據(jù)企業(yè)之前的運(yùn)行數(shù)據(jù)，鍋爐年耗煤量約為150t，采用余熱利用之后，將取消原煤的使用，即可節(jié)約150t原煤，原煤價格按1000元/t計(jì)算，年可節(jié)約費(fèi)用15×104元。

　　該項(xiàng)目總投資額為18.5×104元。利潤、投資回收期等指標(biāo)分析如下：a)本項(xiàng)目總投資費(fèi)用I=18.5×104元；b)年運(yùn)行費(fèi)用總節(jié)省金額P=15×104元；c)新增設(shè)備年折舊費(fèi)D=總投資費(fèi)用I/設(shè)備使用年限Y=18.5/10=1.85×104元；d)應(yīng)稅利潤T：P-D=15-1.85=13.15×104元；e)凈利潤=應(yīng)稅利潤-各項(xiàng)應(yīng)納稅金總和=13.15×（1-33%）=8.81×104元；f)年增加現(xiàn)金流量F=凈利潤+年折舊費(fèi)=8.81+1.85=10.66×104元；g)投資償還期N=總投資I/年增加現(xiàn)金流量=18.5/10.66=1.74年；h)凈現(xiàn)值-初始投資額I=10.66×6.1446-18.5=47×104元＞0。

　　式中貼現(xiàn)率按10%，折舊按10年,年金現(xiàn)值系數(shù)按照6.1446計(jì)算。

　　從以上計(jì)算可知，該項(xiàng)目方案各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于經(jīng)濟(jì)評估準(zhǔn)則指標(biāo)，因此方案在經(jīng)濟(jì)上可行。

　　該工程投資費(fèi)用約為18.5×104元，預(yù)計(jì)投資回收期為：18.5×104元/15×104元=1.2年，約15個月。

　　3.3值得注意的問題

　　如果企業(yè)用熱水量不多而空壓機(jī)數(shù)量及裝機(jī)容量又很大，則需進(jìn)行詳細(xì)的可行性研究方案分析。通過以上分析得知，該企業(yè)雖然有多臺空壓機(jī)的余熱可進(jìn)行利用，但是就目前企業(yè)的需求，只需投資改造1臺就能滿足企業(yè)所需。所以企業(yè)在投資改造前需進(jìn)行利潤、投資回收期等指標(biāo)分析，如用于工藝生產(chǎn)，則需考慮工藝溫度是否能滿足要求，不能盲目建設(shè)，應(yīng)選擇適合企業(yè)需要的余熱回收方案，以免造成回收期時間較長，轉(zhuǎn)換的熱水較多所造成的浪費(fèi)現(xiàn)象。

　　4、結(jié)語

　　空壓機(jī)的使用幾乎遍布各個行業(yè)，從以上的分析可知，空壓機(jī)的余熱利用具有非常大的節(jié)能潛力和經(jīng)濟(jì)效益。從十三五的節(jié)能規(guī)劃和企業(yè)降低生產(chǎn)成本增加市場競爭力的角度考慮，空壓機(jī)余熱利用將是一項(xiàng)非常值得在工業(yè)企業(yè)中推廣的項(xiàng)目。企業(yè)在進(jìn)行余熱回收技術(shù)改造時，可請當(dāng)?shù)氐墓?jié)能服務(wù)機(jī)構(gòu)對企業(yè)的余熱資源量、投資回收期等經(jīng)濟(jì)性數(shù)據(jù)進(jìn)行測試對比分析，選擇符合企業(yè)實(shí)際情況的余熱回收方案。