武漢大學(xué)經(jīng)管學(xué)院項目管理專業(yè) 韓彥寧
空壓機、冷凍機耗電量占全國用電量的 35%，其中空壓機用電量至少占25%。在工礦企業(yè)耗電量較大的往往是空壓機，并且經(jīng)常占到了全廠用電量的50%，尤其在國內(nèi)空壓機使用效率普遍較低。我們知道空壓機在運行時要產(chǎn)生大量的熱量，風(fēng)冷機組要把熱量排入大氣中；水冷機組要通過冷卻塔把熱量排入大氣中。
根據(jù)美國能源署統(tǒng)計：壓縮機在運行時，真正用于增加空氣勢能所消耗的電能，在總耗電量中只占很小的一部分 15%，大約 85%的電能轉(zhuǎn)化為熱量，通過風(fēng)冷或者水冷的方式排放到空氣中。
放任這些“多余”熱量排放到空氣中，既影響了環(huán)境，制造了“熱”污染，而且現(xiàn)在的生產(chǎn)型企業(yè)，求熱若渴，看著不得不放棄掉的熱能，怎能不心疼？其實對于這些被浪費的熱量，我們大可不必“望熱興嘆”，采用空壓機熱能回收技術(shù)，這些看似多余的熱量，其中有 50%是可以被回收利用的！
二、為什么要回收空壓機余熱
由以上圖表我們不難看出，
空壓機在工作的時候，真正用于增加空氣勢能所消耗的電能在總耗電量中只占很小的一部分，約 20%左右。約 80%的耗電轉(zhuǎn)化為熱量，通過風(fēng)冷或者水冷的方式排放到空氣中去。根據(jù)流體力學(xué)，空氣在壓縮過程中分子的勢能的轉(zhuǎn)化將產(chǎn)生大量的熱能，壓縮機的熱量如果不排放，將影響
空壓機的正常工作，影響壓縮空氣的質(zhì)量。當(dāng)然這些熱量如果排放即浪費了大量的熱能（可惜）又加劇大氣“溫室效應(yīng)”，造成熱污染。
我們現(xiàn)在算筆帳，以 160KW 空壓機為例：
用于壓縮空氣的消耗的電能160×20% = 32kW
轉(zhuǎn)化余熱浪費的電能160×80% = 128kW
那么轉(zhuǎn)化為余熱為：
1 小時浪費熱量11 萬大卡
1 天 24 小時浪費熱量264 萬大卡
1 年 360 天浪費熱量95,040 萬大卡
針對空壓機配套熱回收系統(tǒng)大約可以回收余熱的 50%左右，即占空壓機軸功率的 40%。則 160kW 空壓機每年可回收熱量95,040×50%=47,520 萬大卡
相當(dāng)于每年：
節(jié)省 0#柴油46 噸
節(jié)省天然氣52,800 立方
節(jié)省用電55.3 萬度
節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤67.9 噸
隨著能源價格的進(jìn)一步增長，回收空壓機余熱的經(jīng)濟(jì)效益越發(fā)明顯：經(jīng)不完全統(tǒng)計，采用空壓機余熱回收技術(shù)后，參照 2008.7.1 的燃油價格，按空壓機軸功率計算，平均 1kW 的軸功率每年大約可以節(jié)省 2,100 元 RMB。這說明，提高空壓機使用效率的潛力很大，節(jié)能空間巨大。
1、最為常見的是制取熱水，用于洗澡等，如鑄造、冶金和礦物開采等工作環(huán)境相對較差的行業(yè)，可將回收的空壓機余熱加熱自來水到 50 至 60℃，供工人洗澡使用。尤其廠礦企業(yè)獨立配置鍋爐供熱的，可以為鍋爐提前預(yù)熱，或單獨使用空壓機余熱回收直接供熱，這不僅降低了能耗成本，而且避免了對環(huán)境的污染。
2、反滲透純水制取用熱：食品飲料、半導(dǎo)體和醫(yī)藥化學(xué)等行業(yè)在生產(chǎn)過程中，往往用到大量的反滲透純水。純水需要在 25℃的特定溫度下制取，當(dāng)春季、秋季和冬季水的溫度低于 25℃時，必須投入設(shè)備、消耗燃料為水升溫�；厥湛諌簷C的余熱用來生產(chǎn)純水，不但可以減少燃料的消耗，甚至可以減少加熱設(shè)備的投入成本。
3、采暖用熱：在長江流域及北方地區(qū)，冬季需要供熱采暖，而這部分熱量往往是利用鍋爐加熱提供的�，F(xiàn)回收空壓機的余熱用于采暖，不但節(jié)省了能源的消耗，還可以減少鍋爐的裝機容量，進(jìn)一步降低設(shè)備上的投資。
四、熱回收原理
熱回收系統(tǒng)包含兩個組成部分：空壓機內(nèi)部油路改造；外部加裝熱交換器。空壓機在運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的熱能通過 HRS 回收，然后通過循環(huán)泵④把熱水循環(huán)至保溫水箱⑤，待需要熱水時直接通過熱水泵從水箱取熱水。熱回收系統(tǒng)是安裝在空壓機外部的系統(tǒng)，通過油管以及連接件與空壓機進(jìn)行相連，再通過對空壓機的改造，可以滿足：
Ø壓縮機的正常的工作油溫；
Ø不破壞壓縮機的正常工作；
Ø整潔的外表，安全可靠的系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；
Ø余熱利用，節(jié)能環(huán)保，減少溫室氣體排放，良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
五、案例分析
江西某公司有 3 臺200KW空壓機，工廠有工人 700名，分三班工作，機組開二備一，機組平均加載率 85%，改造前空壓機采用水冷方式，熱量不回收，現(xiàn)準(zhǔn)備回收
空壓機余熱加熱洗澡用水，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。
對其中兩臺進(jìn)行熱回收改造，確認(rèn)空壓機廢熱是否滿足要求，熱回收經(jīng)濟(jì)效益如何？
1、熱力學(xué)計算常用數(shù)值：
1 噸水溫度上升 1℃需要熱量 1,000kCal；夏/冬季補水平均溫度 25℃/ 10℃；
生活熱水常規(guī)蓄熱溫度 50~55℃；洗澡熱水常規(guī)用量 100 升/人·\u27425X；分析依據(jù)：
空壓機 24 小時加載，全年運行 360 天；回收熱量百分比空壓機軸功率×40%；
標(biāo)準(zhǔn)煤熱值——7,000kCal/Kg
0#柴油熱值——10,300kCal/Kg
燃煤熱值——5,000kCal/Kg
天然氣熱值 ——9,000kCal/Nm3
煤氣熱值——4,500kCal/Nm3
電/熱轉(zhuǎn)換——860kCal/kWh
2、計算：
每班洗澡水用量G=100L×230=23,000L=23 噸
冬季洗澡用熱Q1=1,000×23×(55-5)=1,150,000kCal
空壓機可提供熱量Q2=200×2×85%×24×860×40%=2,807,040kCal
Q2＞Q1，滿足要求；
3、改造后：
經(jīng)多日跟蹤觀察，現(xiàn)階段進(jìn)水溫度 25℃，蓄水溫度由于受用水量波動影響，在 65℃至 70℃之間，客戶反應(yīng)節(jié)能效果明顯。
4、投資回報分析：
本項目投資約40 萬人民幣，全年節(jié)約燃煤 G=230kg×360=82.8T，折合人民幣 57.96 萬元，28 個月收回全部投資,投資回報率 144.9%。應(yīng)用此系統(tǒng)可減少二氧化碳排放 220 噸、二氧化硫排放約 1.98 噸。
六、結(jié)語
對壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能提供全面的解決方案應(yīng)該從壓縮空氣系統(tǒng)能源審計開始�，F(xiàn)代化的壓縮空氣系統(tǒng)運行時所碰到的疑難和低效問題總是讓人覺得很復(fù)雜和無從下手。其實對壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行正確的能源審計就可以為用戶的整個壓縮空氣系統(tǒng)提供全面的解決方案。對壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)備其進(jìn)行動態(tài)管理，使壓縮空氣系統(tǒng)組件充分發(fā)揮效能。
通過在壓縮空氣方面的專業(yè)的、全面的空氣系統(tǒng)能源審計和分析，采取適合實際的解決方，能夠?qū)崿F(xiàn)為客戶的壓縮空氣系統(tǒng)降低10%—50%的電力消耗，為客戶帶來新的利潤空間，這不僅利國利民，而且將使我們生活的地球更綠！
