1、PAGE PAGE - 7 -義安礦業空壓機余熱利用系統設計劉武臣李亞超摘要空壓機運行時會產生大量的壓縮熱，壓縮熱消耗的能量占機組運行功率的85%，通常這部分能量通過機組的風冷或水冷系統交換到大氣當中。根據相應類型壓縮機的結構和原理適當地進行改造，將其熱量回收，結合礦區實際情況對這些熱源進行利用，那么就可以變廢為寶，將原本排入環境的熱量收集利用，減少鍋爐加熱的燃氣消耗量。關鍵詞空壓機;余熱回收;洗浴;節能中圖分類號TM621文獻標志碼A文章編號20956487（2022）030003DesignofWasteHeatUtilizationSystemofAirCompressorinYianM

2、iningLiuWu-chen，LiYa-chaoAbstractWhenanaircompressorisrunning，alargeamountofheatofcompressionwillbegenerated，andtheenergyconsumedbytheheatofcompressionaccountsfor85%oftheoperatingpoweroftheunit.Usually，thispartoftheenergyisexchangedtotheatmospherethroughtheair-coolingorwater-coolingsystemoftheunit.A

3、ccordingtothestructureandprincipleofthecorrespondingtypeofcompressor，itisappropriatetotransform，recoveritsheat，andusetheseheatsourcesincombinationwiththeactualsituationoftheminingarea，thenyoucanturnwasteintotreasure，collectandutilizetheheatoriginallydischargedintotheenvironment，andreduceboilerheatin

4、g.ofgasconsumption.Keywordsaircompressor;wasteheatrecovery;employeebathing;energysaving1義安礦業職工洗浴用水狀況及空壓機運行情況1.1職工洗浴用水情況目前的洗浴主要采用浴池和淋浴相結合的形式，淋浴供水和浴池供水為2路供水?，F有22m3和11.6m3的客人浴池2個，每天一換水，12.5m3的中層干部浴池2個，每天三班，一次一換水;25m3的職工浴池2個，每天三換水;現單天平均洗浴人數為1200人，洗浴用水溫度為4045。每天洗浴熱水使用量大約300t。1.2空壓機運行情況義安礦業共有功率為250kW的復盛空壓

5、機4臺，總裝機容量1000kW，兩臺運行，1臺備用，1臺檢修，見表1。2空壓機余熱回收的可行性及計算結果根據實際測試數據統計分析，在空壓機工作時，空壓機卸載時的產熱量較小暫不考慮，根據實際運行時間及功率數據計算，當運行2臺250kW空壓機時（2臺每天開機24h，備用1臺每天開機12h），電力熱值為3600kJ/（kWh），總計熱量回收（250kW20.950.723600kJ/kWh24h）+（250kW0.950.723600kJ/kWh12h）=36936000kJ。當運行1臺250kW空壓機時（每天開機24h），總計熱量回收250kw0.950.723600kJ/kWh24h=14774

6、400kJ，見表2。制熱水量計算：水的比熱容公式為Q=CMt（C=4.2kJ/kg），比如：1臺250kW空壓機運行24h，按進水溫度15所產熱水溫度50計算，則每天產熱水為101t。式中，M為熱水產量、C為水溶熱比4.2kJ/kg、Q為回收熱量、t為溫差。根據上述內容綜述：在3臺250kW的空壓機運行時（2臺每天開機24h，另1臺每天開機12h），冬季每天可以生產50熱水252t左右，春秋季每天可以生產50熱水292t左右，夏季每天可以生產50熱水315t左右，供職工澡堂全天洗浴用水。3空壓機余熱回收系統設備及管路的選擇3.1空壓機余熱回收機組空壓機余熱回收機4臺，規格為250kW余熱回收機

7、組，每1臺余熱回收機組含有循環水泵1臺、溫度控制器1個，可根據油溫和水溫情況，自動運行。空壓機余熱回收機配合水泵和管路能夠起到高效、安全和可靠地回收壓縮機潤滑油產生的熱能，同時有效減少了空壓機原風冷循環系統的運行時間，能在短時間內將水加熱1。空壓機原有冷卻系統與余熱回收系統為兩套完全獨立的系統，兩套系統的切換通過機組油溫和風冷雙重控制，在余熱回收系統不需要啟用時，使用空壓機原來的風循環冷卻系統;當余熱回收系統啟動時，通過溫控閥切換至余熱回收系統，如圖1所示。3.2循環及保溫儲熱水箱考慮到水箱保溫效果好壞關系到能耗，采用保溫性能良好、壽命較長的雙層不銹鋼水箱。水箱為方形雙層不銹鋼水箱，水箱材料為

8、430，保溫層為5cm聚氨脂發泡。在不用水的情況下，24h溫度下降幅度小于5。在空壓機房設計循環水箱18m3，在凈化站設計保溫儲熱水箱168m3。3.3供水管道考慮到供水管道必須耐熱、防銹、耐腐蝕，所采用管材全部為鍍鋅鋼管。管道外部采用橡塑保溫棉包裹，能達到降低冷損和熱損的效果。橡塑保溫棉外部再以鋁皮全部包裹2-3，外觀整潔美觀，保溫效果好。3.4水泵考慮到空壓機循環水箱至凈化站保溫儲熱水箱高差為10m，供水距離約150m，供水水質無雜質，水溫最高為60，特選擇型號為50-160（1）A型立式管道泵，流量23.4m3、揚程28m、電機功率3kW，一備一用。3.5阻垢設備為減少水垢產生和保障人體

9、健康，在空壓機循環水箱前端設計安裝1臺進水量為20m3/h的硅磷晶罐，當系統用水時，“硅磷晶”即可進入用水系統，并開始起作用。4自動控制系統設計4.1空壓機余熱利用工藝流程空壓機余熱回收系統由4臺空壓機余熱回收機、熱水增加泵、硅磷晶罐、進水電動閥門、空壓機余熱循環水箱、保溫儲熱水箱、溫度和液位傳感器組成，工藝流程是：打開空壓機余熱循環水箱進水端電動閥門，達到空壓機余熱循環水箱設定液位，啟動空壓機余熱回收機進行熱量交換，將循環水箱水溫加熱至設定溫度，開啟熱水增壓泵，把水搬運至凈化站保溫儲熱水箱，當循環水箱水位低至設定的液位下限時打開進水電動閥門，周而復始循環。4.2余熱利用控制原理及PLC模塊選

10、擇空壓機余熱回收機通過自身溫度控制器來控制余熱回收機組的啟停，PLC通過監測水箱的溫度、液位來控制熱水增壓泵、進水電動閥門的啟停，同時把各運行參數與設定上下限值進行比對，超過則自動報警或停機，保護設備安全?？諌簷C余熱利用系統采用西門子S7-200SMART（CPUSR20）PLC和S7-200SMART（EMAE04）模擬量采集模塊，PLC配置有以太網通訊接口，方便數據傳輸和信號采集。通過顯示屏可以隨時對空壓機余熱利用系統運行的各項參數進行全方位的監測和控制。PLC程控功能包括：水箱進水自動控制、熱水增壓泵自動控制、熱水增壓泵自動輪換、各溫度液位上下限報警、硅磷晶罐藥量報警等功能。4.3電氣控

11、制回路設計4.3.1主電路設計4臺余熱回收機分別由4個三相空氣開關提供電源，1#熱水增壓泵由接觸器KM1控制，2#熱水增壓泵由接觸器KM2控制，進水電動閥門正轉（開）由接觸器KM3控制，進水電動閥門反轉（關）由接觸器KM4控制。主電路圖如圖2所示。4.3.2控制電路設計控制電路有手動和自動模式，由旋鈕SA1進行選擇，當選擇手動時，分別按下相應的啟停按鈕時，可分別控制相應水泵的啟停和電動閥門開關，當選擇自動時，由PLC程序自動控制，控制電路圖如圖3所示。4.3.3自動控制程序設計進水閥門的自動控制：在自動狀態下，當循環水箱實際液位小于設定液位下限時，進水電動閥門自動打開，當循環水箱實際液位大于設

12、定液位上限時，進水電動閥門自動關閉。熱水增壓泵的自動控制：在自動狀態下，循環水箱實際液位大于設定液位上限、循環水箱水溫大于設定溫度上限、凈化站保溫儲熱水箱水位小于設定水位上限時，熱水增壓泵具備啟動條件;當以上3個條件有1項不具備時，熱增壓泵停止運行。熱水泵增壓的1#泵和2#泵的選擇，由水泵輪換子程序自動執行，當運行時間在設定的輪換時間以內時，選擇1#泵，當運行時間在設定的輪換時間以外時，選擇2#泵。自動控制程序的聯鎖：進水閥門開、關聯鎖;1#熱水增壓泵、2#增壓泵啟動聯鎖;水箱溫度液位與熱水增壓泵啟動聯鎖。4.3.4系統報警設計當余熱利用系統各各項運行參數或狀態出現異常時，顯示屏立即彈出報警界面，并觸發聲光報警信號，提醒值班人員，及時處理。余熱利用系統設置的報警有：循環水箱水位高低報警、循環水箱水溫高低報警、余熱回收機管路水溫高報警、熱水增壓泵故障報警、硅磷晶罐藥量少報警、凈化站保溫儲熱水箱水溫高報警。5結語目前，該余熱利用系統在在洛陽礦業公司壓風機房運行良好，空壓機運行時產生的多余熱量每天可產生250350m3熱水供職工洗浴，每月可節約鍋爐燃氣費用15萬元，同時空壓機排氣溫度保持在7085，