喷油螺杆式空压机余热利用技术研究

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1、喷油螺杆式空压机余热利用技术研究第1章绪论1.1课题背景进入21世纪之来，随着我国经济的快速发展，各个领域取得了重大的成就，但也消耗了大量的能源，环境污染日趋严重。当前形势下，必须采取有效措施，解决能源与环境协调发展的问题。目前全球所倡导的低碳经济的实质，就是解决提高能源利用效率和清洁能源结构问题。我国的能源利用率水平相对较低，按照单位能耗创造的产值来看，我国的能耗指标相当高，相当于全世界平均水平的2.5倍，是美国能耗的3.5倍，日本的11.5倍[1]。这种惊人的能量浪费情况致使我国的能源资源的消耗相当巨大，结果对

2、我国的生态和环境造成了严重的永久性冲击伤害，所以解决能源危机及结构问题已经成为了影响我国可持续发展和国家安全的战略性问题。其中，生产过程中的巨大能耗一直是人们关注的重点，如何节约能源，进而降低生产成本是一个刻不容缓的问题。要做到节约能源，首先要求优化设计，提高能源使用效率。本文就选矿厂中的常用的空气压缩机的能量浪费及余热利用问题进行探讨，寻求提高能源利用效率的方式方法。空气压缩机简称空压机，是一种用以压缩气体的设备，它是将电动机的机械能转化成气体压力能的装置。它以空气为原料，取之不尽用之不竭，安全无公害、可调节性好

3、、输送方便，因此越来越广泛的应用与各个工业领域。在矿山生产中，空压机作为主要的动力设备之一，为气动设备和工具提供动力。其中螺杆式空气压缩机因其出气稳定、运行噪声和振动较小、维护方便，目前在矿厂中得到广泛的应用。据统计，空压机所消耗的能源一般为矿厂生产用能的0.8%~1.3%。螺杆式空压机的设计结构和工作原理决定了其输入功率除了少量一部分（约占总耗电量的15%）变成了压缩空气的势能外，其余约85%的电能不为空压机所需要，而是转化成热能并通过水冷或风冷的方法以废热的形式被排放到空气中浪费掉[2]；同时，为使空压机的油温

4、降低，还需要消耗电力驱动冷却风机来降低油温，以确保空压机的正常运转。一般情况下，一台空压机第一个保养寿命周期为五年，在这五年中，空压机所用的能源消耗占整个费用总额的72%[3]。这就意味着在五年内空压机的运行费用中，有一半以上（85%72%=61.2%）是被浪费了。.....1.2喷油螺杆式空压机余热利用技术国内外研究现状目前国内外有很多工业企业使用空压机作为动力，随之空压机在运转过程中资源利用率不高，浪费严重等问题也开始引起了各方的关注。许多企业及研究所针对空压机的实际运行情况对其进行一定的改造处理，以达到回收再

5、利用余热资源的目的，从而节约能耗降低成本。同时国内外相关领域设计研发人员也对空压机运行系统进行了节能利用的探索改造，并取得了一些相应的成果。无锡阿特拉斯科普柯压缩机公司的徐树风[4]分析了喷油螺杆压缩机在工作过程中能量转换的情况。他通过工程热力学理论分析，认为除了2%的辐射热和4%被压缩气体带走的热量外，其余几乎94%的热量均可被回收。如果能量回收率按70%计算，那么一台功率为250k公司成功研制出两种类型的螺杆式压缩机的样机，经测试达到满意的效果。1943年西德阿尔森（Aeren）公司制造出第一台螺杆式压缩机，1

6、946年瑞典SRM公司设计了新的圆弧型线，同年，英国的JamesHo3/s.台，4台工作，1台备用。井口办公楼一层设有浴室，淋浴器高度与空压站室内地面高度基本相同，洗浴每8小时一班，每班需要60℃热水量为8t。根据工艺要求和规范规定，需进行附属建筑的采暖设计、洗浴用水加热设计、副井井口及斜坡道空气预热设计，经计算，所需总热负荷为5211kW。矿山现有的燃煤锅炉容量几乎没有富余量，需新建容量为8t的燃煤锅炉。但根据当地大气污染物防治相关规定，不允许建设容量小于10t的燃煤锅炉，该矿山远离城区，无其它可用热源，最终确定

7、该工程热源为电。但现有电力负荷有限，不能满足全部用热需求，经多种方案分析比较，最终确定增加空压机余热利用设备，用以井口预热及洗浴水加热，补足电能的缺口。附属建筑物采用电暖风机和空气源热泵采暖，洗浴用水采用空压机余热制备，副井井口空气利用空压机余热进行预热。........结论喷油螺杆式空压机通过消耗电能生产压缩空气，并将消耗的电能全部转化为热能，因此运行时会产生大量的热量。如果将这些热量直接排放到大气环境中，不仅浪费能源，增加企业运行成本，还对环境造成了污染。为解决这一问题，必须研究空压机余热利用技术。本文通过对喷

8、油螺杆式空压机余热利用技术的系统研究，得到如下主要结论：（1）通过对喷油螺杆式空压机压气过程的热力学分析得出，空压机可回收利用的余热量占空压机总轴功率的88.7%，其中通过润滑油部分可回收的余热量占72.6%；（2）通过对空压机本体和空压机站的热平衡分析，研究了风冷余热利用系统在我国北方地区应用时，冷却热风回收量对室温的影响。指出为了保证空压站室温满足防冻的