【壓縮機網】大流量空壓機被廣泛應用于生物發酵行業，空壓機在生產壓縮空氣的同時，會產生大量壓縮熱。結合發酵工藝對壓縮空氣指標的要求，選擇合適的余熱回收利用裝置將空壓機余熱再用于生產、生活，可達到提高能源轉換效率，降低動力運行成本的目的。山東魯抗醫藥股份有限公司作為國有大型制藥企業，近年來積極推廣使用空壓機余熱利用技術，取得了良好的經濟效益和社會效益。

 

　　一、空壓機余熱的來源

 

　　空壓機是將原動機（電動機或汽輪機）的機械能轉換成氣體壓力能的裝置，在氣體被壓縮壓力升高的同時，氣體溫度也隨之增加。根據統計，壓縮機在運行時，真正用于增加空氣勢能所消耗的電能，僅占空壓機總耗電量的15%左右，大約85%的電能轉化為熱量，這些“多余”熱量通過風冷或者水冷的方式被排放到空氣中，既影響了環境，又造成熱量浪費，而這些損失的熱量中有80%是可以被回收利用的。對于生物發酵行業使用的空壓機多數為大流量空壓機組，單機排氣量在一般1000Nm3/min-5000Nm3/min之間，機組排氣溫度多數在120℃以上。多臺空壓機組成了發酵生產的空氣供應系統，在此系統中蘊含大量可以回用的熱量，可借助熱能裝置將空壓機余熱進行回收利用，進一步提高能源轉換效率。

 

　　二、空壓機后處理（含余熱回收利用）工藝介紹

 

　　（一）壓縮空氣在后處理裝置中的工藝流程

 

　　空氣壓縮機排出的高溫濕空氣進入熱能回收器，與熱水進行換熱，將熱水升溫至一定溫度。此時空氣溫度降低，降溫后的高溫壓縮空氣在空氣預熱器中與來自汽水分離器低溫的干燥空氣進行熱交換，高溫壓縮空氣溫度進一步降低，之后進入空氣冷卻器，在降溫水的作用下，降溫至空氣露點溫度以下，經降溫后的空氣進入汽水分離器，使空氣中析出的水滴與空氣分離，經自動排水器排出機外。干燥后的空氣再次流入空氣預熱器，通過氣氣換熱進行升溫至工藝所需要的溫度，成品空氣經空氣出口輸出供給車間使用。

 

　　（二）熱水循環系統工藝流程

 

　　在熱能回收器內被加熱的一次熱水進入熱水箱，經加壓泵提壓，一部分供給熱水溴化鋰制冷機作為驅動熱源，一部分供給水水換熱機組（經換熱后的二次熱水供給采暖系統、生產工藝加熱系統、洗浴系統等），經換熱后的一次熱水通過熱水回水管再進入空氣熱能回收器升溫后繼續循環使用。

 

　　三、空壓機余熱回收利用裝置的組成及應用

 

　　空壓機余熱回收利用裝置一般包括：熱能回收裝置和熱能利用裝置，其中熱能回收裝置包括熱能回收器、熱水箱、熱水循環泵、一次熱水管路等設施；熱水型溴化鋰制冷機組、水水換熱機組、二次熱水循環管路、末端換熱裝置等為熱能利用裝置；由于在空氣預熱器內冷熱空氣進行熱交換，故空氣預熱器既屬于熱能回收裝置又屬于熱能利用裝置。為減少一次熱源（熱水）的輸送能量損失，熱水溴化鋰機組、水水換熱機組、熱水箱等一般安裝于空壓廠房靠近空壓機后處理裝置旁。

 

　　2018年，筆者公司新裝一臺2400Nm3/min的軸流空壓機組，空壓機余熱回收利用設施同步實施，夏季回收熱量4850kW，冬季回收熱量2650kW，夏季空壓機余熱（一次熱水）作為驅動熱水型溴化鋰制冷機組的動力，制備7℃冷水供空調使用，同時經水水換熱機組制備的二次熱水用于以下場所：

 

　　（1）反滲透RO機組原水加熱：反滲透產水電導對進水水溫的變化十分敏感，隨著水溫的增加，水通量也線性的增加，進水溫每升高10℃，產水通量就增加2.5%～3.0%;利用空壓機余熱將原水由18℃加熱到25℃，可以大大提高反滲透的產水率。

 

　　（2）采暖用熱：北方地區冬季需要采暖供熱，而這部分熱量往往是外購蒸汽提供的，如今空壓機余熱制備的熱水用于采暖，節省了能源的消耗。對于生物發酵行業，只要對空壓機余熱稍加利用，就可以滿足廠區冬季采暖需要，同時也可將空壓機余熱服務周邊民眾，減低冬季采暖成本。

 

　　（3）洗浴用熱水及其它。目前我公司職工洗浴用水的加熱全部使用空壓機余熱，節約了大量蒸汽；另外部分空調設施，利用空壓機余熱取代蒸汽除濕，達到了預期效果。

 

　　四、空壓機余熱裝置在設計及運行維護中應注意的問題

 

　　大型空壓機余熱回收裝置一般體積較大，對于余熱設施的設計，應充分考慮后續維護的方便，如熱能回收器封頭管板應設計成螺栓固定式，防止在拆卸封頭清刷列管時管板移位，造成密封墊片的損壞；為減少單臺熱能回收器的體積，可以采用多臺熱能回收器并聯方式，既降低了空氣的阻力，又方便了后期的維護。另外，為延長余熱設施的使用壽命，熱能回收器換熱管的材質也應重點關注，提前了解用戶熱水水質，避免水質對列管的腐蝕，如熱水中氯離子濃度較高，應避免使用304不銹鋼材質；為減少熱能回收器因熱水水量不足汽化對設施運行安全性的影響，建議在在熱能回收器設計時考慮了加裝安全閥等泄壓裝置。

 

　　為提高余熱設施的換熱效果，需要定期對熱能回收器、水水換熱機組、溴化鋰制冷機組等進行高壓清洗或化學清洗，去除污垢。其次，要確保熱能回收裝置中一次熱水的水質穩定，盡量采用去離子水，減少換熱器結垢情況的發生，化驗室加強日常水質的監測，發現異常及時處理；第三，避免直接將一次熱水用作末端換熱裝置的熱源或熱水，一旦一次熱水缺失，對熱能回收器的破壞將無法估量，同時會造成外供空氣指標偏離工藝要求。

 

　　結束語

 

　　山東魯抗醫藥作為國有大型制藥企業，為發酵生產配置大容量空氣壓縮機十余臺。近年來，公司通過技術改造，將空壓機余熱廣泛適用生產、生活，空壓機余熱每年可節約蒸汽外購費用600余萬元，取得了良好的經濟效益和社會效益，空壓機余熱利用值得大力推廣。

 

　　作者簡介

 

　　郭守征（1972—），男，大學學歷，學士學位，山東魯抗醫藥股份有限公司動力車間副主任，高級工程師。

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