いくつかの典型的な空気圧縮機の廃熱回収について話す
圧縮空気は、業界で最も広く使用されている動力源の1つです。 安全性、無公害、優れた規制性能、便利な輸送などの利点により、現代の産業分野でますます広く使用されています。 しかし、良質の圧縮空気を得るには、多くのエネルギーが必要です。 ほとんどの生産会社では、圧縮空気は総電力消費量の10〜35％を消費します。 圧縮空気システムの効率を継続的に改善しながら、空気圧縮機は運転中に大量の圧縮熱を生成します。 圧縮熱によって消費されるエネルギーは、ユニットの動作電力の85％以上を占めます。 通常、エネルギーのこの部分は、ユニットの空冷または水冷システムを通じて放出されます。 大気中。
したがって、コンプレッサの熱回収は、エアシステムの損失を継続的に削減し、顧客の生産性を向上させるために必要な手段です。 廃熱回収のための省エネ技術は現在多く研究されていますが、それらのほとんどは、オイル注入式スクリュー空気圧縮機のオイルパイプライン変換専用です。 この論文では、いくつかの典型的な空気圧縮機の動作原理と廃熱回収システムの特性を詳細に紹介し、廃熱をより良く回収して企業のエネルギーコストを削減できる空気圧縮機の廃熱回収の方法と形態をより深く理解します。 省エネと環境保護の目的。
いくつかの典型的な空気圧縮機の廃熱回収方法と形式が紹介されています。
1空気注入スクリュー空気圧縮機の残留熱回収の分析
1）オイル注入スクリュー空気圧縮機の動作原理の分析
オイルインジェクションスクリューエアコンプレッサーは、高い市場シェアを持つエアコンプレッサーの一種です。 動作原理を図1に示します。
オイル注入スクリューエアコンプレッサーのオイルには3つの機能があります。冷却は圧縮熱、シーリング、および潤滑を吸収します。
ガス経路：外気はエアフィルターを通ってミシンヘッドに入り、ネジで圧縮されます。 オイルとガスの混合物は、排気ポートから排出され、パイプラインシステムとオイルとガスの分離システムを通過し、エアクーラーに入り、高温の圧縮空気を許容レベルまで下げます。 。
オイル回路：オイルとガスの混合物はメインエンジンアウトレットから排出されます。 オイル分離シリンダーでは、冷却オイルが圧縮空気から分離され、オイルクーラーに入り、高温オイルの熱を除去します。 冷却されたオイルは、対応するオイル回路を介してメインマシンに再注入されます。 冷却し、密封し、潤滑します。 繰り返し。
2）オイルインジェクションスクリューエアコンプレッサーの廃熱回収の原理
オイルジェットスクリューエアコンプレッサーの廃熱回収の概略図とフローチャートを図2と図3に示します。
図2と図3から、圧縮機ヘッドの圧縮によって形成された高温高圧の油とガスの混合物が油とガスの分離器で分離され、高温の油が熱に導入されることがわかります。オイルおよびガス分離器のオイル排出パイプラインを改良することによる交換器。 バイパスバルブは、熱交換器とバイパスパイプに入るオイルの量をリアルタイムで分配します。これにより、リターンオイルの温度がエアコンプレッサーのリターンオイル保護温度より低くならないようにし、水側の冷水熱交換器は高温オイルと熱交換します。 加熱された温水は、家庭用温水、空調暖房、ボイラー給水予熱、プロセス温水などに使用できます。
3）一次熱回収廃熱回収
オイル注入スクリュー空気圧縮機用の廃熱回収システムには多くの形式があります。 最も一般的な2つのシステムを以下にリストします。 図4は、オイルジェットスクリューエアコンプレッサーの一次熱交換システムのフローチャートです。 図から、保温タンク内の冷水は、循環水ポンプを介して空気圧縮機内のエネルギー回収装置と直接熱交換し、保温水タンクに戻ることがわかります。 そのようなシステムの特徴は、機器が小さく、熱交換効率が高いことですが、材料品質の良い材料回収装置を選択する必要があり、そうでなければ定期的に洗浄する必要があることに注意する必要があります高温スケーリングまたは熱交換デバイスの漏れによる閉塞を引き起こしやすい。 汚染アプリケーション。
4）二次熱回収廃熱回収
図5は、オイル注入スクリュー空気圧縮機の二次熱交換システムのフローチャートです。 この図から、システムは2つの熱交換を実行し、エネルギー回収装置と熱を交換する1次側システムはクローズドシステムであり、2次側システムはオープンシステムの場合、クローズドシステムでもあることがわかります。 。 一次側のクローズドシステムは、純水または蒸留水を使用して、水のスケーリングによるエネルギー回収ユニットの損傷を減らします。 熱交換器が損傷した場合、適用側の熱媒体は汚染されません。
5）オイル注入スクリュー空気圧縮機に熱エネルギー回収装置を追加する利点
燃料噴射スクリュー空気圧縮機は、熱回収装置とともに設置された後、次の利点があります。
（1）エアコンプレッサー自体の冷却ファンを停止するか、ファンの稼働時間を短縮します。 熱回収ユニットは循環水ポンプを使用します。 ポンプモーターは一定量の電気エネルギーを消費しますが、エアコンプレッサー本体の吸気温度は80に達しません。〜95°C（この範囲で設定可能）では、エアコンプレッサーの冷却ファンが作動しません。 、このファンの電力は通常、循環ポンプの電力の4〜6倍であるため、ファンが停止し、サイクルが停止します。ポンプの電力消費は、エネルギー効率が4〜6倍高くなります。 さらに、油の温度を適切に制御できるため、機械室の排気ファンをあまり開けることができないか、まったく開けることができず、エネルギーを節約できます。
（2）追加のエネルギー消費なしで廃熱を温水に変換する。
（3）エアコンプレッサーの容量を増やします。 空気圧縮機の動作温度は、回収装置によって80〜95°Cの範囲で効果的に制御できるため、オイルの濃度を良好に保つことができ、空気圧縮機の排気量は増加し、増加は2％から6％。 これは、省エネにも相当します。 これは、夏には周囲温度が高くなり、油の温度が約100°Cに上昇することが多く、油が薄くなり、気密性が悪くなり、排気量が増えるため、夏に動作する空気圧縮機にとって特に重要です削減されます。 したがって、熱回収装置は夏にその利点を強調することができます。
2オイルフリースクリューエアコンプレッサー廃熱回収
1）オイルフリースクリューエアコンプレッサーの動作原理の分析
空気圧縮機が等温圧縮されると、最も省エネになります。 消費された電気エネルギーは、主に空気の圧縮ポテンシャルエネルギーに変換され、式（1）に従って計算できます。
m-空気圧縮機の空気質量流量、kg / s
Rガス定数、空気は287J /（kg・K）
T.-吸入温度、K
Qガス体積流量、m3 / s
P0-吸引圧力、Pa
P2-排気圧力、Pa
P Fu-airコンプレッサーの放熱作業、W
Pトランスミッション移動エアコンプレッサー駆動電力消費量、W;
ρ---空気密度kg / m3
燃料噴射の冷却効果がないため、オイルフリースクリューエアコンプレッサーの動作プロセスは、ほぼ断熱圧縮プロセスです。 段間冷却を備えた2段式オイルフリースクリューエアーコンプレッサーは、比較的省力化されます。 ウォータージャケットまたはオイルジャケットを備えたスクリューメインエンジンの作業プロセスインデックスは、等エントロピー断熱インデックスよりもわずかに低く、約1.3です。 空気圧縮機の消費電力は、式（3）に従って計算できます。
Nプロセスインデックス
Rgガス定数、空気は287J / kg・k
T0、T1-1番目と2番目の吸気温度、k
P0-一次吸引圧、パッド
P1、P2-、第1および第2排気圧Pa;
Pトランスミッション-空気圧縮機の熱放射電力消費、W
オイルフリーのスクリュー式空気圧縮機は、燃料噴射式空気圧縮機と比較して廃熱回収の可能性があります。 オイルの冷却効果がないため、圧縮プロセスは等温圧縮からより逸脱し、ほとんどの電力は圧縮空気の圧縮熱に変換されます。これは、オイルの温度が過剰になっている原因でもあります。フリースクリューエアコンプレッサー。 この部分の熱エネルギーをユーザーの工業用水、予熱器、浴室の水にリサイクルすると、プロジェクトのエネルギー消費が大幅に削減され、低炭素と環境保護が実現します。
図6は、オイルフリースクリューエアコンプレッサーのエネルギー分布を示しています。 図から、水冷式オイルフリースクリューエアーコンプレッサーの熱生成を100％回収できることがわかります。
2）オイルフリースクリューエアコンプレッサー廃熱回収
図7は、オイルフリースクリュー空気圧縮機のエネルギー回収空気圧縮機の内部のフローチャートです。 図に示すように、冷水は、オイルクーラー、高圧圧縮システム、低圧圧縮システムインタークーラー、およびアフタークーラーで順次熱交換され、オイルクーラーを大きくする必要があります。
3遠心空気圧縮機の廃熱回収
1）遠心空気圧縮機の動作原理の分析
遠心空気圧縮機は、羽根車によって駆動され、ガスを高速で回転させて遠心力を生成します。 インペラ内のガスの拡散流により、インペラを通過した後のガスの流量と圧力が改善され、圧縮空気が連続的に生成されます。 遠心式空気圧縮機は、主にローターとステーターの2つの部分で構成され、ローターはインペラーとシャフトを含みます。 インペラーにはブレードがあり、バランスプレートとシャフトシールの一部に加えて、ステーターの本体はケーシング（シリンダー）であり、ディフューザー、カーブ、リターン、吸気管、排気口パイプと部分シャフトはステータに配置されます。 密封された。 遠心圧縮機の動作原理は、インペラが高速で回転すると、ガスが回転することです。 遠心力の作用により、ガスは後部のディフューザーに吸い込まれ、インペラーに真空ゾーンが形成されます。このとき、外部からの新鮮な空気が入ります。 インペラ。 インペラは回転し続け、ガスは絶えず吸い込まれ、ガスの連続的な流れを維持します。 遠心圧縮機は、運動エネルギーの変化に依存してガスの圧力を高めます。 ブレード付きローター、つまり作動ホイールが回転すると、ブレードがガスを駆動して回転させ、ガスに運動を伝達し、ガスが運動エネルギーを獲得します。 固定子部分に入った後、固定子の膨張によりエネルギーヘッドが必要な圧力に変換され、速度が低下し、圧力が増加し、固定子部分の案内作用を使用して下段のインペラに入り、増加し続け、最終的にはボリュートによって放電されます。 各コンプレッサーについて、設計要件の圧力を満たすために、各コンプレッサーには異なる数のステージとセグメント、さらには複数のシリンダーが用意されています。
2）遠心圧縮機廃熱回収プロセス
遠心分離機は一般に3段階の圧縮を受けます。 1段目と2段目の圧縮空気は、出口の温度と圧力の影響により、廃熱回収には適していません。 一般に、第3段階の圧縮空気は廃熱によって回収されます。 図8に示すように、空気アフタークーラーを追加する必要があります。ホットエンドが熱を使用する必要がない場合、圧縮空気はシステムの動作に影響を与えることなく冷却されることがわかります。
4水冷式空気圧縮機の別のタイプの廃熱回収方法
水冷式のオイル注入スクリューマシン、オイルフリースクリューマシン、遠心分離機、その他の空気圧縮機の場合、内部構造変換の廃熱回収に加えて、冷却水パイプラインを直接変換して廃熱を実現することも可能です体の構造を変えることなく。 リサイクル。
1）水冷式空気圧縮機の廃熱回収の概略図。
図９は、エネルギーブースティングのために水源ヒートポンプを使用する空気圧縮機の廃熱回収の概略図である。 図からわかるように、エアコンプレッサーの冷却水出口パイプに二次ポンプを設置することにより、水源ヒートポンプ本体に冷却水が導入され、メイン蒸発器入口の温度センサーが電気式蒸発器の入口温度を制御するためのリアルタイムの調整弁。 特定の設定値では、水源ヒートポンプユニットを介して、寿命と生産プロセスのために50〜55℃の温水を準備できます。
高温の温水需要がない場合は、プレート式熱交換器を空気圧縮機循環冷却水回路と直列に接続できます。 高温の冷却水は、軟水タンクからの軟水と熱を交換します。これにより、内部の水温が下がり、外部の水温が上がります。 温水は貯湯タンクに貯められ、低温の熱源で使用するために熱ネットワークに運ばれます。 図10に示すように、冷却水の熱を利用すると、水冷却器の負荷が大幅に削減されるか、冷却塔が再び必要になります。 ただし、システムの安全で信頼性の高い動作を確保するために、冷却塔は保持されますが、通常は閉じた状態の制御バルブが冷却塔の入口および出口パイプに取り付けられます。 制御弁は温度制御を採用しています。 廃熱回収システムが故障すると、内部の水温が制限された温度まで上昇し、バルブが開き、元の冷却塔冷却システムが使用され、空気圧縮機の確実な冷却が保証されます。
2）水冷空気圧縮機の廃熱回収の分析
空気圧縮機の冷却水パイプラインを直接変換することは簡単で便利であり、空気圧縮機本体の構造を変更しないため、再建のリスクを減らし、廃熱回収システムの動作の信頼性を高めることができます。 。
