浅析大众煤矿空压机余热环保利用及节能效益

2023.07.16

袁晓晓

【摘要】空压机余热的利用不仅可以改善空压机本身的工作性能，而且可以变废为宝，节省能源，减少污染物排放。本文通过对大众煤矿空压机余热利用系统的技术原理和工作原理进行分析研究，并对项目节能经济效益进行分析，结果显示改造项目不仅可以改善空压机的工作性能，而且具有良好的经济性和节能性。

【关键词】空压机余热经济效益环保利用节能分析

针对燃煤锅炉停用后职工澡堂热水无法正常供应问题，利用空压机余热和空余蒸气产生的效能供应热水，保障了全天正常供应职工洗澡热水，减少了购买环保热水产生的费用，而且有效利用了空压机余热和空余蒸气的效能，同时减少了大气污染排放，确保公司环保达标。

1基本情况

压缩空气是工业领域中应用最广泛的动力源之一。由于其具有安全、调节性能好、输送方便等诸多优点，使其在现代工业领域中应用越来越广泛。但要得到品质优良的压缩空气需要消耗大量能源。在大多数生产型企业中，压缩空气的能源消耗占全部电力消耗的10%―35%。压缩热消耗的能量占机组运行功率的85%，通常这部分能量通过机组的风冷或水冷系统交换到大气当中。所以压缩机的热回收是持续降低空气系统损耗，提高客户生产力的必要手段。通过余热回收系统设备，可以大量利用空压机运行过程中产生的热能，并将回收的热能用于煤矿职工澡堂用水加热，达到节约能源、降低成本的目的。并能够实现为企业的压缩空气系统降低10%―50%的电力消耗，为企业带来有价值的利用空间。

2大众煤矿空压机余热回收利用项目实施前后的技术原理和工作原理分析

2.1空压机余热回收项目改造前澡堂供热水流程及空压机工作流程。澡堂供热水流程：大众煤矿洗澡用水量每天在160吨左右，洗澡用水分为两方面，一方面是淋浴，一方面是浴池，淋浴供水和浴池供水分为两路供水。淋浴供水为两个水池供水，其中一个为冷水箱，一个为热水箱，热水箱水加热由锅炉房锅炉产生的蒸汽提供，水来自冷水箱，淋浴用水利用水箱到澡堂的自然落差，未安装增压泵，供水压力大约在2bar左右。有调节水阀调节温度，实际使用温度约为40℃左右。浴池供水来自澡堂冷水管路，用水时，人工将水池打满，打开蒸汽，蒸汽将水温加热至45℃左右，供工人泡澡使用。

螺杆式空气压缩机工作流程：空气通过进气过滤器将大气中的灰尘或杂质滤除后，由进气控制阀进入压缩机主机，在压缩过程中与喷入的冷却润滑油混合，经压缩后的混合气体从压缩腔排入油气分离罐，从而分别得到高温高压的油、气。由于机器工作温度的要求，这些高温高压的油、气必须送入各自的冷却系统，其中压缩空气经冷却器冷却后，最后送入使用系统;而高温高压的润滑油经冷却器冷却后，返回油路进入下一轮循环。

2.2空压机余热回收项目改造后工作流程。空压机余热装置供澡堂热水工艺流程：首先冷水经过澡堂废水余热回收器与澡堂废水进行换热，以提高空压机余热回收装置的进水温度;之后由加压泵进入空压机余热回收装置内（或冷水直接进入空压机余热回收装置内）与空压机的高温润滑油进行热交换产生热水，进入热水箱;最后由水泵供往淋浴或浴池。另安装有空气源热泵作为辅助热源，当空压机开机率低，余热资源经利用产生的热水量不能满足澡堂用水时，启动空气源热泵产生热水进入热水箱供澡堂用水。

2.3空压机能量分布和热回收工作原理研究。对于喷油螺杆压缩机，大约72%的能源消耗在热油回路，热能回收装置正是为了在对压缩机性能不产生任何负面影响的前提下，以热水或温水的形式回收以上绝大部分的热能，回收率可达实际输入轴功率的70%左右。

2.4空压机余热利用装置结构。空压机余热利用装置为完整成熟的成果，在欧美等国家早已广泛使用，其设计原理采用了双回路温控回路，在保证热回收效率最大化的同时，也使设备的油温控制在正常合理的范围，保障了设备的正常运行，对空压机不会产生任何负面影响。该能量回收系统包括：油/水热交换器，能量回收温控阀（非标配，可选项），油温控制阀，用于监控进、出水水温的温度传感器，常规旁路系统，用于关闭能量回收系统，必要的管道、支架及螺栓等，另外為切实体现节能效果，可在热水管道上加装能量表。

2.5实施计划与效果。项目实施后，空压机运行产生的余热，被系统及时交换掉，有效的降低了电机、机组温度及排气温度，延长了空压机及机身零部件的使用寿命，保证了机组及后处理供风的安全运转。热回收系统安装以后避免了冷却系统直接将热量排放，节省了能源，减少了热污染。

3大众煤矿空压机余热环保利用及节能效益分析

3.1保障了职工全天洗澡热水的正常供应，为井下生产提供后勤保障服务;

3.2利用空压机余热产生的热水通过管道输送到两个储水罐中供职工洗澡，解决了燃煤锅炉停用后澡堂无法正常供水的难题;

3.3空压机全天可产生约100吨40℃的热水，而职工澡堂全天用量约需160吨40℃的热水，根据实际需求量每天仍有约60吨的用水缺口，根据市场上供应的环保热水按27.3元/吨，每天费用约需1638元，仅冬季用热水高温峰期4个月计算，此项费用约需20万元，通过新增管道将供气时段的空余蒸气输入到储水罐中对水进行持续加温后加兑凉水，不仅可满足职工澡堂用水需求，仅冬季四个月就可节省20万元费用;

3.4有效的利用了空压机余热和空余蒸气产生的热效能。

3.5减少大气污染排放，确保公司环保达标;

3.6在澡堂值班室安装水、气两个可控制阀门，澡堂管理员根据实际水温需要可随时兑气加水，与以往相比大大减少了澡堂管理员劳动强度，鉴于澡堂管理员劳动强度较以前有所减少，对人员数量进行了适当减少，降低了人力成本。

【参考文献】

[1] 侯杰，吴凡.煤矿中小型空压机余热回收应用技术[J].煤矿现代化.2015（03）

[2] 潘立敏.煤矿空压机余热回收再利用系统可行性分析[J].煤炭科技.2018（01）

[3] 韩元伟，梁磊.空压机余热回收节能系统在煤矿的应用分析[J].中州煤炭.2012（12）