貴州煤業(yè)公司空壓機余熱回收方案

1、貴州祥泰投資有限公司習(xí)水縣泰豐煤礦貴州祥泰投資有限公司習(xí)水縣泰豐煤礦空壓機熱能技術(shù)方案 項目名稱：泰豐煤礦空壓機熱利用（熱水）方案 二零一五年十二月目 錄一、項目楷述-2二、余熱回收原理及工程綜合-2三、水量參數(shù)-6 四、年節(jié)能費用- - -7五、常見問答-10 六、配置清單-12 七、 工程案例圖片-16一. 項目概述項目名稱： 泰豐煤礦 項目地址：礦井工作情況： 目前，2臺110KW的空壓機2臺（一用一備），每天負載運行時間20小時，空壓機每天工作時間有規(guī)律平均運行，礦井按每班100人設(shè)計，每班用水量為：100人×100L/人=10噸，用水時間2小時，煤礦每天洗浴人數(shù)為300人。

2、二. 余熱回收機組工作原理及優(yōu)越性1.余熱回收機組工作原理：螺桿式空氣壓縮機運行過程中，高溫高壓的油、氣所攜帶的熱量大致相當(dāng)于空氣壓縮機功率的1/4，其溫度通常在80100之間。螺桿式空氣壓縮機通過其自身的散熱系統(tǒng)來給高溫高壓的油、氣降溫的過程中，大量的熱能就被無端的浪費了。為了充分利用螺桿式空壓機所產(chǎn)生的余熱, 本公司提供的余熱利用技術(shù)，利用該技術(shù)對螺桿式空氣壓縮機所產(chǎn)生的高溫高壓的氣體進行冷卻，不僅可以提高空氣壓縮機的產(chǎn)氣效率，而且可使企業(yè)獲得生產(chǎn)和生活所需的熱水。空壓機熱能轉(zhuǎn)換機主要采用熱交換器，應(yīng)用熱交換器原理，并根據(jù)使用現(xiàn)場設(shè)計自動化控制系統(tǒng)而制造的。該熱交換機是由許多片壓制成人字型

3、波紋的標(biāo)準(zhǔn)耐磨鋼質(zhì)和銅質(zhì)復(fù)合材料，再經(jīng)過真空釬焊而成。相鄰板片的紋路方向相反，波紋及脊線彼此相交，從而構(gòu)成熱交換器中的一個復(fù)雜的流道單元，讓冷熱流體流過，充分進行熱交換。我們采用的熱交換器并非簡單和傳統(tǒng)的冷熱交換形式，采用同程截流式反串使冷熱交換效果大增到1.82.0倍?？諌簷C熱能轉(zhuǎn)換機就是利用空壓機高溫的機油（80-100）作熱流體，水作冷流體，它們不斷的在熱交換器中循環(huán)，讓水不斷吸收機油熱量升溫，當(dāng)循環(huán)水塔中的水溫一次次升到設(shè)定值時（45-75），就一次次自動泵運到保溫水塔，并一次次補給水到循環(huán)水塔。這樣保溫水塔的熱水就一次次存儲，供客戶使用。2. 余熱回收機組工程的優(yōu)點：1）實現(xiàn)熱水生產(chǎn)

4、0成本營運，且全天24小時供應(yīng)熱水?？諌簷C在工作時產(chǎn)生大量的余熱，被散熱器和散熱風(fēng)扇排往空氣中白白浪費掉?，F(xiàn)在我們將空壓機熱能轉(zhuǎn)換機將余熱回收利用生產(chǎn)熱水，解決企業(yè)員工生活熱水、工業(yè)車間熱水，為企業(yè)節(jié)約加熱水所用的全部費用。一旦本工程安裝投入使用，只要空壓機在運行，企業(yè)職員就隨時可以提取到熱水使用，不必定時定量供應(yīng)。2）實現(xiàn)空壓機散熱減負、系統(tǒng)節(jié)能。（相當(dāng)于給空壓機制作一個水冷裝置）熱能轉(zhuǎn)換機對空壓機優(yōu)越的熱交換，空壓機風(fēng)冷部分散熱風(fēng)機或散熱器（因油溫、氣溫降到設(shè)定的條件之下）故自動停用,同時可冷卻空壓機產(chǎn)生出來的氣體，減少了干燥機的工作負荷，從而達到空壓機節(jié)能、減排、環(huán)保、降低磨損、延長壽命

5、、干燥機省電、安全可靠。3）. 空壓機工作溫度的降低，減少了機器的故障，延長了設(shè)備的使用壽命，降低了維修保養(yǎng)成本，增大了機油、機油隔、油氣分離器更換時限，相應(yīng)延長更換期限。螺桿空氣壓縮機的主要費用是運行費用，屬于高成本設(shè)備，其次是耗材的更換，機油、機油隔、油氣分離器。比如一臺進口螺桿37KW的空壓機保養(yǎng)一次耗材費用是約4700元，使用周期為3000H，耗材費用1.56元/小時。在8084間運行的空壓機，耗材的使用同期可延長35%，即4050H，延期后的耗材費用是1.16元/h?？諌簷C在85內(nèi)運行，防止機油乳化、積碳現(xiàn)象降低，二者是嚴(yán)重影響油隔、油氣分離器壽命性能的致命因素。如果乳化，碳化顆粒超

6、常將堵塞機油隔、油氣分離器，嚴(yán)重影響機器的運行，使內(nèi)壓劇增，電機功率超負荷，機體溫度超高，后果是多耗電能，機器燒毀和引發(fā)火災(zāi)。4）. 提高空壓機的運行效率，實現(xiàn)空壓機的經(jīng)濟運轉(zhuǎn)。安裝螺桿空壓機余熱利用裝置的空壓機組，可以提高產(chǎn)氣量8%，空氣動力學(xué)家和空壓機制造廠家給出廠機組額定的每分鐘產(chǎn)氣量m3/min是以80的溫度測量定準(zhǔn)的。螺桿空壓機的產(chǎn)氣量m3/min會隨著機組運行溫度的升高而降低，當(dāng)然，空壓機的機械效率肯定不會穩(wěn)定在以80標(biāo)定的產(chǎn)氣量上工作。根據(jù)實驗報告，它的反比程度是：溫度每上升1，產(chǎn)氣量就下降0.5%，溫度升高10，產(chǎn)氣量就降5%。一般風(fēng)冷散熱的空壓機都在8896間運行，其降幅都在

7、48%，夏天更甚?？諌簷C余熱利用裝置足可以使空壓機溫度降812，為此它的經(jīng)濟效益就更顯著了。5）.安全、清潔、方便、環(huán)?？諌簷C余熱利用裝置與其他制熱方式相比較，無費用運行，無安全隱患，無一氧化碳、二氧化硫、黑煙和噪音、油污等對環(huán)境的污染。一旦安裝投入使用，系統(tǒng)較大的企業(yè)還可以滿足企業(yè)職員在冬季使用熱水來清洗衣服、被褥。為創(chuàng)建資源節(jié)約型環(huán)境友好型企業(yè)奠定基礎(chǔ)。三.空壓機余熱回收機組的水量參數(shù)：按照我公司熱能機組的設(shè)計，每千瓦空壓機主電機運行電功率的額定制熱能力在500-600（L/h.kW.、通常我們?nèi)∠禂?shù)500）之間，即每一千瓦電功率，能讓500-600升水在一小時內(nèi)溫升一攝氏度。這樣的熱能轉(zhuǎn)

8、換的結(jié)果相當(dāng)于輸入電功率的50%-75%，根據(jù)貴公司設(shè)備型號和配置情況，空壓機配置的實際換熱效率預(yù)計為50.9%。因此：以國產(chǎn)機 110kW空壓機為例，一個小時可以利用的熱功率可以按照：P=110(kW)*50.9%=56.0(kW/H)計算。一噸水溫升45度需要的熱能為：Q=45*1000（kg）*1000（卡） =45000（大卡）；換算成電功率即：P=45000(大卡)/860(大卡/kW)=52.4(kw)。那么110kW空壓機負載運行一個小時，可以產(chǎn)生45度溫升的熱水：M1=110(kW)*50.9%*860/45000(大卡)=1.07（噸熱水/小時） 或者按照換熱器的置熱能力計算

9、：M2=110(kW)*500（L/h.kW.）/45=1.22（噸熱水/小時）以上對比二者計算結(jié)果基本一致。為了方便對比，我們采用熱功當(dāng)量計算法，貴公司空壓機所配熱回收設(shè)備額定配置按當(dāng)前加載時間運行產(chǎn)水能力(以第一項空壓機配置為例):溫度從1560，油回收功率=總功率×50.9%。注:以下表參數(shù)在空壓面負載率在85測得。序號匹數(shù)功率回收功率最大(氣)水流量(HP)(KW)(KW)(m3/ h)1150110561.2根據(jù)以上參數(shù)計算:貴煤礦的空壓機每天運行20個小時，負載率在80%以上，1.2噸/時×20=24噸/天，熱水溫度在60°左右。四. 110KW空壓機

10、余熱利用熱水工程節(jié)約費用本工程安裝運行后，按照空壓機平均每天開機20小時，電費按照高峰低谷用電平均單價每度0.55元計算。所需用電以及節(jié)省用電用氣如下：1） 針對產(chǎn)氣量節(jié)省費用情況： 根據(jù)實驗報告，空壓機溫度每上升1，產(chǎn)氣量就下降0.5%，溫度升高10，產(chǎn)氣量就降5%。一般風(fēng)冷散熱的空壓機都在8896間運行，其降幅都在48%，夏天更甚。空壓機余熱利用裝置足可以使空壓機溫度降812，為此它的經(jīng)濟效益就更顯著了。下表體現(xiàn)8.0kg/cm2工作壓力下，8090日產(chǎn)氣經(jīng)濟性能比較： 空壓機不同溫度下的產(chǎn)氣率與經(jīng)濟效益空壓機功率KW/HP80產(chǎn)氣m³/min90產(chǎn)氣m³/m

11、in±m³/H±m³/20HKWH/天0.55元/KWH電費（元）/天22/303.4/3.2310.2204.021.611.930/405.2/4.9415.6312.030.016.537/506.0/5.718.0360.037.020.445/607.75/7.3524.0480.046.425.555/7510.0/9.530.0600.055.030.375/10012.0/11.436.0720.075.041.3110/15021.0/15.063.01260.0110.060.5按照以上數(shù)據(jù)該110KW/150HP的空壓機,在90溫度

12、中運行20小時就約少產(chǎn)氣1260.00m³，產(chǎn)出1260.00m³ 8.0KG/ cm2高壓氣體需110KW/150HP機組1.0小時才能完成，需要110度的用電量，按0.55元/KWH，那么每天多耗電費約60.5元，即一個月1876元，一年18150元。空壓機換熱器可以使空壓機運行溫度在8084間運行。2） 針對風(fēng)機每天省電及費用：（本工程安裝運行后，空壓機自帶風(fēng)冷系統(tǒng)基本可停止運行）空壓機風(fēng)機（抽風(fēng)機）：110kw空壓機標(biāo)配3.8kw左右的風(fēng)機 即3.8kw20h=76度日費用：76度0.55元/度=41.8元年合計費用：41.8元300天=12540.00元針對風(fēng)機而

13、言，每年可直接節(jié)省電費12540.00元3） 針對保養(yǎng)節(jié)省費用：一臺進口螺桿110KW的空壓機保養(yǎng)一次耗材費用是約4700元，使用周期為3000小時，耗材費用1.56元/小時。在8084間運行的空壓機，耗材的使用同期可延長35%，即4050小時，延期后的耗材費用是1.16元/小時。110kw空壓機平均每天使用20小時，一年使用時間即為6000.小時即每年可為空壓機節(jié)省保養(yǎng)費用6000小時（1.56元-1.16元）=2400.00元4) 本工程設(shè)備生產(chǎn)60°熱水年節(jié)約的費用為：（不含人工費，進出渣費等）300天×20小時×1.2噸/小時=7200噸60°熱

14、水7200噸60°熱水需要的熱量為：7200噸×45000千卡=32400萬千卡裝換成噸煤為：32400萬千卡÷4000千卡/千克=81000千克=81噸按坑口價400元/噸計：81噸×400元/噸=32400.00元按“燃燒普煤”制熱方式計算費用為3.24萬元/年,對比實際節(jié)能費用3.24萬元/年；5）本工程設(shè)備需用電費為：循環(huán)泵：0.4kw24h=10度控制系統(tǒng)5W，可忽略不計費用：10度0.55元/度=5.5元年合計費用：5.50元300天 =1650.00元綜上所述，本工程安裝運行后，可為貴煤礦節(jié)省：一臺110KW 的空壓機每年僅電費，保養(yǎng)費就節(jié)

15、約為：18150.00元+12540.00元+2400.00元+32400.00-1650.00元=63840.00元5）常見制熱方式對比，經(jīng)濟效益對比項目制熱方式優(yōu) 勢劣 勢1電熱水器投資成本低，速度快，適用短期簡單使用。費用很高，極不節(jié)能。水電不分離從而增加安全隱患。2燃油或燃氣鍋爐投資成本不高，速度快，持續(xù)費用高，極不安全，需場地，需聘請專職人員，對環(huán)境有污染3太陽能集熱器清潔環(huán)保，可節(jié)能55%初投成本極高，送水工程大，場地要求大，受天氣影響大，年平均使用時間短，太陽能集熱管壽命較短3-5年換熱效率會降低，30%的時間需其它方式輔助，經(jīng)濟性有待探討。4空氣源熱泵投資成本不高，熱效率高，可

16、節(jié)能75%，特別安全。容易安裝。使用壽命長10-15年。比電熱水器節(jié)能75。5空壓機余熱零成本運行，節(jié)能安全，又能改善設(shè)備工況。使用壽命在10-15年。為企業(yè)節(jié)能減排。初投成本適中，熱源和末端往往有距離，送水工程可能稍大，與生產(chǎn)相關(guān)。6燃油或燃氣+太陽能有些節(jié)能，運行成本適中太陽能集熱管壽命較短3-5年換熱效率會降低，每年仍需支出燃料費，不安全，投資比較大。7熱泵+太陽能節(jié)能效益好，運行成本也低初投成本高，場地要求大。8空壓機余熱+熱泵最佳熱水解決方案，低成本運行，節(jié)能效益好，全天候四季運行，保證24小時用熱水。初投成本增加。五 常見空壓機余熱回收利用生產(chǎn)熱水技術(shù)問題1.空壓機熱回收生產(chǎn)熱水的

17、前提條件？答：企業(yè)有（噴油螺桿式/滑片式/渦漩式）空氣壓縮機，員工宿舍與空壓機距離在400米內(nèi)，同時需要熱水的企業(yè)都可以實施空壓機余熱回收利用生產(chǎn)熱水工程。如果員工宿舍太遠，可以在工廠里面可以建立沖涼房，一樣可以利用空壓機余熱回收生產(chǎn)熱水。2.空壓機余熱回收利用生產(chǎn)熱水工程對空壓機會不會有損害？答：不會。而且反倒提高空壓機工作效率，并使空壓機系統(tǒng)節(jié)能。首先要保證空壓機運行的安全，在此基礎(chǔ)上能充分利用空壓機余熱，經(jīng)過專業(yè)技術(shù)制造，完善的控制系統(tǒng)，及時的售后服務(wù)的設(shè)備均可稱之為好設(shè)備。對空壓機不會有任何損害，反到提高其工作效率。第一，不會泄漏。1- 在工藝上，采用無縫焊接，可以避免。2- 我們的空

18、壓機熱交換器是經(jīng)過現(xiàn)場數(shù)據(jù)反復(fù)測試改進而成的。換熱器設(shè)計參數(shù)如下:設(shè)計運行耐壓：油/氣側(cè)：10.0kg/cm2；水側(cè)：22.0 kg/cm2設(shè)計試驗壓力：油/氣側(cè)：20.0kg/cm2；水側(cè)：33.0kg/cm2設(shè)計耐熱溫度：油/氣側(cè)：120；水側(cè)：100設(shè)計水溫?zé)岫龋憾?0，夏季60設(shè)計檢驗標(biāo)準(zhǔn)按照制冷用換熱器標(biāo)準(zhǔn)JB8701-1998:設(shè)計壓力:30bar,試驗壓力45bar。第二， 油壓正常?？諌簷C熱交換器回收管道與空壓機潤滑油油管管徑截面面積相等，潤滑油在空壓機、熱交換機管道之間流速不變，從而控制油壓不變。并且在高度和距離上都有嚴(yán)格要求。第三， 提高效率。節(jié)能安全。熱交換器對空壓機優(yōu)

19、越的熱交換，空壓機風(fēng)冷部分散熱風(fēng)機或散熱器（因油溫、氣溫降設(shè)定的條件之下）故自動停用，同時可冷卻空壓機產(chǎn)生出來的氣體，減少了干燥機的工作負荷，從而達到空壓機、干燥機省電、節(jié)能、環(huán)保、減排、降低磨損、延長壽命、安全可靠。實現(xiàn)熱水0成本營運。3.企業(yè)放假，空壓機不運行了還有熱水用嗎？怎么處理？答：一個好的方案應(yīng)該充分的考慮此類情況的發(fā)生。解決的方案有兩種：A)保持或部分保留原來的制熱設(shè)備作為備用；B)采用較為經(jīng)濟的加熱方式如：空氣源熱泵作為適當(dāng)?shù)难a熱設(shè)備；C）考慮把空壓機所產(chǎn)余熱盡量全部做出來。因為我們的保溫塔一天的溫降是5度左右。這樣往往可以多用一兩天。4.冬天和夏天用熱水量不同怎么辦？如果每天

20、用水量，經(jīng)常會出現(xiàn)大的變化怎么辦？答:我們的設(shè)計一般以冬天為最大量。如果夏天用得少，用不完保溫塔存放的熱水第二天會降低水溫。這時我們可以調(diào)節(jié)保溫塔水位，保存水量減少，調(diào)節(jié)到差不多用完的水量。如果每天用水量經(jīng)常會出現(xiàn)大的變化，我們就會考慮做回路循環(huán)保持水溫。增大投入成本。5.實施空壓機熱回收工程需要注意那些事項？答：A)熱能利用量；B)空壓機的運行時間，主要是加載時間；C)空壓機循環(huán)油的流量；D)場地是否合適施工；E)到末端的距離；F)每天熱水使用的量；G)空壓機熱交器和保溫塔和管道的布置情況，高度差情況，距離情況，走向情況等。6.如何實施空壓機熱回收工程？答：A)熱能審計，了解企業(yè)的設(shè)備運行狀

21、況，評估可利用熱源的利用空間；也就是企業(yè)空壓機能產(chǎn)出多少熱水。B)需求分析，計算企業(yè)熱能（熱水）需求量；C）考察企業(yè)設(shè)備和需求端的布局情況，制定工程實施方案；D)工程設(shè)計，按照企業(yè)的設(shè)備布置，確定實施方案設(shè)計控制系統(tǒng)； E）做報價方案確定；F) 工程施工；E)工程驗收；F）節(jié)能效果驗評。7.如何將設(shè)備和空壓機連接？答：按照設(shè)計原理，將空壓機油氣分離器后端溫控器油管接頭連接到空壓機熱能熱水機組的入油端，再將前冷卻器的油管接至熱能熱水機的出油端即可。這個在長度和高度上都在嚴(yán)格可行的數(shù)據(jù)要求。8.安裝空壓機余熱回收設(shè)備需要很專業(yè)的技術(shù)人員嗎？答：需要。也可以在專業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)下實施。掌控：熱水?dāng)?shù)量

22、，熱水溫度，對空壓機安全性，保溫效果，工藝流程布置，自動化控制等。這些都需要專業(yè)技術(shù)去完成。9怎么樣算一臺空壓機產(chǎn)水量？答：溫度從2055，油回收功率=總功率×0.509%。注:以下參數(shù)在空壓面負載率在85測得。根據(jù)以上空壓機的功率，可以算出油回收功率。比如使用1臺30HP空壓機每小時產(chǎn)0.348m3/ h。負載時間越久產(chǎn)熱水就越多。循環(huán)水燒水溫度45-75，出水溫度在50左右。這個要看空壓機產(chǎn)水情況和企業(yè)用水情況而定。10時間長了時候，熱水產(chǎn)能不夠是什么原因？如何處理？答：因為水中有鈣鎂等離子，在高溫水中容易結(jié)垢，結(jié)垢后的換熱設(shè)備的交換效率會降低。此時應(yīng)該在設(shè)計系統(tǒng)時加入軟水處理設(shè)

23、備，如沒有安裝只能清洗。清洗的方法用物理清洗和化學(xué)清洗相結(jié)合。事實上這個空壓機熱水器一個保養(yǎng)問題。11實施空壓機熱回收工程能有多大的效益？答：A)可以對直接客戶能源審計后可算得出；B)可以從客戶的財務(wù)報告中體現(xiàn)。把原來的熱水費用全部省掉。C）熱能綜合利用后可取締煤鍋爐。六 工程配置說明以及施工說明1空壓機熱回收機組設(shè)備數(shù)據(jù)表：編號項目單位數(shù)據(jù)備注01型號 臺 2 02外形尺寸（長×寬×高）cm860*460*90003重量Kg17204安裝方式無須基礎(chǔ)與空壓機連接05噪音無06使用壽命年不小于1007熱交換介質(zhì)油、水08最大熱水產(chǎn)量m³/h1.2噸條件：進水20

24、出水 65 09油進出口壓差bar小于0.110出水溫度55-7511設(shè)計工作壓力bar不小于2012正常流量循環(huán)水溫升10管道300米內(nèi)視保溫效果而定13試驗壓力bar不小于3014設(shè)計工作溫度-160至+22515換熱主體型式板式16換熱主體材質(zhì)不銹鋼316L17油接口管徑mmDN65（根據(jù)空壓機廠家提供）18水接口管徑mmDN50（根據(jù)空壓機廠家提供）19接管材質(zhì)不銹鋼30420保溫材料聚胺脂發(fā)泡或保溫皮21電源380V 50HZ從空壓機電箱接電源22電器施耐德品牌23入水溫度顯示標(biāo)配24出水溫度顯示標(biāo)配25入水壓力顯示標(biāo)配26出水壓力顯示標(biāo)配27電源指示標(biāo)配28運行指示標(biāo)配29故障報警指示標(biāo)配30清洗接口標(biāo)配31恒溫控制系統(tǒng)可選配置循環(huán)加熱形式不薦使用3