贵州煤业公司空压机余热回收方案

1、贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿空压机热能技术方案项目名称：泰丰煤矿空压机热利用（热水）方案二零一五年十二月目 录一、项目楷述 2二、余热回收原理及工程综合 2三、水量参数6四、年节能费用7五、常见问答10六、配置清单12七、工程案例图片 16一.项目概述项目名称：泰丰煤矿项目地址：矿井工作情况：目前，2台110kw勺空压机2台（一用一备），每天负载运行时间20小时, 空压机每天工作时间有规律平均运行，矿井按每班100人设计，每班用水量为：100人x 100l/人=10吨，用水时间a 2小时，煤矿每天洗浴人数为 300 人。二.余热回收机组工作原理及优越性1

2、.余热回收机组工作原理：螺杆式空气压缩机运行过程中，高温高压的油、气所携带 的热量大致相当于空气压缩机功率的 1/4,其温度通常在80 100c之间。螺杆式空气压缩 机通过其自身的散热系统来给高温高压的油、气降温的过程中，大量的热能就被无端的浪费 了。为了充分利用螺杆式空压机所产生的余热，本公司提供的余热利用技术，利用该技术对螺 杆式空气压缩机所产生的高温高压的气体进行冷却，不仅可以提高空气压缩机的产气效率， 而且可使企业获得生产和生活所需的热水。空压机热能转换机主要采用热交换器，应用热交换器原理，并根据使用现场设计自动化 控制系统而制造的。该热交换机是由许多片压制成人字型波纹的标准耐磨钢质和

3、铜质复合材料，再经过真空钎 焊而成。相邻板片的纹路方向相反，波纹及脊线彼此相交，从而构成热交换器中的一个复杂 的流道单元，让冷热流体流过，充分进行热交换。我们采用的热交换器并非简单和传统的冷 热交换形式，采用同程截流式反串使冷热交换效果大增到 1.8-2.0倍。空压机热能转换机就 贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿是利用空压机高温的机油（80-100 c）作热流体，水作冷流体，它们不断的在热交换器中循环，让水不断吸收机油热量升温，当循环水塔中的水温一次次升到设定值时（45-75 c）,就一次次自动泵运到保温水塔，并一次次补给水到循环水塔。这样保温水塔的热水就一次次存储，供客户使用。2.余热回收

4、机组工程的优点：1） .实现热水生产0成本营运，且全天24小时供应热水。空压机在工作时产生大量的余热，被散热器和散热风扇排往空气中白白浪费掉。现在我们将空压机热能转换机将余热回收利用生产热水，解决企业员工生活热水、工业车间热水，为 企业节约加热水所用的全部费用。一旦本工程安装投入使用，只要空压机在运行，企业职员就随时可以提取到热水使用，不必定时定量供应。2） .实现空压机散热减负、系统节能。（相当于给空压机制作一个水冷装置）热能转换机对空压机优越的热交换，空压机风冷部分散热风机或散热器（因油温、气温降到设定的条件之下）故自动停用，同时可冷却空压机产生出来的气体，减少了干燥机的工作负荷， 从而达

5、到空压机节能、减排、环保、降低磨损、延长寿命、干燥机省电、安全可靠。3） .空压机工作温度的降低，减少了机器的故障，延长了设备的使用寿命，降低了维修保养 成本，增大了机油、机油隔、油气分离器更换时限，相应延长更换期限。螺杆空气压缩机的主要费用是运行费用，属于高成本设备，其次是耗材的更换，机油、机油 隔、油气分离器。比如一台进口螺杆 37kw的空压机保养一次耗材费用是约 4700元，使用 周期为3000h,耗材费用1.56元/小时。在8084c间运行的空压机，耗材的使用同期可延 长35%,即4050h,延期后的耗材费用是1.16元/h。空压机在85c内运行，防止机油乳化、 积碳现象降低，二者是严

6、重影响油隔、油气分离器寿命性能的致命因素。如果乳化，碳化颗 粒超常将堵塞机油隔、油气分离器，严重影响机器的运行，使内压剧增，电机功率超负荷， 机体温度超高，后果是多耗电能，机器烧毁和引发火灾。贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿4） .提高空压机的运行效率，实现空压机的经济运转。安装螺杆空压机余热利用装置的空压机组，可以提高产气量8%空气动力学家和空压机 制造厂家给出厂机组额定的每分钟产气量 m3/min是以80c的温度测量定准的。螺杆空压机的产气量 m/min会随着机组运行温度的升高而降低，当然，空压机的机械效 率肯定不会稳定在以80c标定的产气量上工作。根据实验报告，它的反比程度是：温度每上

7、 升1c,产气量就下降0.5%,温度升高10c,产气量就降5% 一般风冷散热的空压机都在 8896c间运行，其降幅都在 48%夏天更甚。空压机余热利用装置足可以使空压机温度 降812c,为此它的经济效益就更显著了。5） .安全、清洁、方便、环保空压机余热利用装置与其他制热方式相比较，无费用运行，无安全隐患，无一氧化碳、二 氧化硫、黑烟和噪音、油污等对环境的污染。一旦安装投入使用，系统较大的企业还可以满 足企业职员在冬季使用热水来清洗衣服、被褥。为创建资源节约型环境友好型企业奠定基础。三.空压机余热回收机组的水量参数：按照我公司热能机组的设计，每千瓦空压机主电机运行电功率的额定制热能力在500-

8、600 (l/h.kw. c、通常我们取系数500)之间，即每一千瓦电 功率，能让500-600升水在一小时内温升一摄氏度。这样的热能转换的结 果相当于输入电功率的50%-75%根据贵公司设备型号和配置情况，空压 机配置的实际换热效率预计为 50.9%。因此：以国产机110kw空压机为例，一个小时可以利用的热功率可以按照：p=110(kw)*50.9%=56.0(kw/h)计算。一吨水温升45度需要的热能为：q=45c*1000 (kg) *1000 (卡)=45000 (大卡)；换算成电功率即：p=45000(大卡)/860(大卡/kw)=52.4(kw)。贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿

9、那么110kw座压机负载运行一个小时，可以产生 45度温升的热水:m1 = 110(kw)*50.9%*860/45000(大卡)=1.07 (吨热水 / 小时)或者按照换热器的置热能力计算:m2=110(kw)*500 (l/h.kw. c) /45 c=1.22 (吨热水/小时)以上对比二者计算结果基本一致。为了方便对比，我们采用热功当量计算法，贵公司空压机所配热回收设备额定配置按当前加载时间运行产水能力（以第一项空压机配置为例）:温度从15-60c,油回收功率=总功率x 50.9%。注 以下表参数在空压面负载率在85%测得。序号匹数功率回收功率最大（气）水流量(hp)(kw)(kw)(m

10、3/ h)1150110561.2根据以上参数计算：贵煤矿的空压机每天运行 20个小时，负载率在80%z上，1.2吨/时x 20=24 吨/天，热水温度在60 左右。四.110kw空压机余热利用热水工程节约费用本工程安装运行后，按照空压机平均每天开机 20小时，电费按照高峰低谷用电平均单价每度0.55元计算。所需用电以及节省用电用气如下：1）针对产气量节省费用情况：根据实验报告，空压机温度每上升1c,产气量就下降0.5%,温度升高10c,产气量就降5%一般风冷散热的空压机都在8896c间运行，其降幅都在48%贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿夏天更甚。空压机余

11、热利用装置足可以使空压机温度降812c,为此它的经济效出就更显者了。下表体现8.0kg/cm2工作压力下，80-90c日产气经济性能比较：空压机不同温度下的产气率与经济效益空压机功率kw/hp80 c 产气 m3/min90 c 产气 m3/min士 m3/h士 m3/20hkwh/0.55 元/kwh电费（元）/天22/303.4/3.2310.2204.021.611.930/405.2/4.9415.6312.030.016.537/506.0/5.718.0360.037.020.445/607.75/7.3524.0480.046.425.555/7510.0/9.530.0600.

12、055.030.375/10012.0/11.436.0720.075.041.3110/15021.0/15.063.01260.0110.060.5按照以上数据该110kw/150hp勺空压机，在90c温度中运行20小时就约少产气1260.00m3,产出 1260.00m3 8.0kg/ cm 2高压气体需 110kw/150hpi组 1.0 小 时才能完成，需要110度的用电量，按0.55元/kwh那么每天多耗电费约60.5 元，即一个月1876元，一年18150元。空压机换热器可以使空压机运行温度在 80 84 c间运彳丁。2）针对风机每天省电及费用 :（本工程安装运行后，空压机自带风

13、冷系统基本可停止运行）空压机风机（抽风机）：110kw空压机标配3.8kw左右的风机即 3.8kwx 20h=76度日费用：76度x 0.55元/度=41.8元年合计费用：41.8元x 300天= 12540.00元针对风机而言，每年可直接节省电费12540.00元3）针对保养节省费用：一台进口螺杆110kw的空压机保养一次耗材费用是约4700元，使用周期为3000小时，耗材费用1.56元/小时。在8084c间运行的空压机，耗材 的使用同期可延长35%,即4050小时，延期后的耗材费用是1.16元/小时。110kw空压机平均每天使用 20小时，一年使用时间即为 6000.小时即每年可为空压机节

14、省保养费用6000小时x （1.56元-1.16元）=2400.00元4）本工程设备生产60热水年节约的费用为：（不含人工费，进出渣费等）300天x 20小时x 1.2吨/小时=7200吨60 热水7200吨60热水需要的热量为：7200吨x45000千卡=32400万千卡装换成吨煤为：32400万千卡+ 4000千卡/千克=81000千克=81吨按坑口价400元/吨计：81吨x 400元/吨=32400.00元按“燃烧普煤”制热方式计算费用为 3.24万元/年，对比实际节能费用3.24 万元/年；5）本工程设备需用电费为：循环泵：0.4kwx24h=10 度控制系统5w可忽略不计费用：10度

15、x 0.55元/度=5.5元年合计费用：5.50元x 300天=1650.00元综上所述，本工程安装运行后，可为贵煤矿节省：一台110kw的空压机每年仅电费，保养费就节约为：18150.00 元+12540.00 元+2400.00 元 +32400.00-1650.00元=63840.00 元5）常见制热方式对比，经济效益对比贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿项目制热方式优 势劣势1电热水器投资成本低，速度快，适 用短期简单使用。费用很高，极不节能。水电不分离从 而增加安全隐患。2燃油或燃气 锅炉投资成本不高，速度快，持续费用局，极不安全，需场地，需 聘请专

16、职人员，对环境有污染3太阳能集热 器清洁环保，可节能55%初投成本极高，送水工程大，场地要 求大，受天气影响大，年平均使用时 问短，太阳能集热管寿命较短3-5年 换热效率会降低，30%勺时间需其它 方式辅助，经济性有待探讨。4空气源热 泵投资成本不图，热效率 高，可节能75%特别安 全。容易安装。使用寿命 长10-15年。比电热水器节能75%。5空压机余 热零成本运行，节能安全， 又能改善设备工况。使用 寿命在10-15年。为企业 节能减排。初投成本适中，热源和末端往往有距 离，送水工程可能稍大，与生产相关。6燃油或燃气+太阳能有些节能，运行成本适中太阳能集热管寿命较短 3-5年换热 效率会降

17、低，每年仍需支出燃料费， 不安全，投资比较大。7热泵+太阳 能节能效益好，运行成本也 低初投成本高，场地要求大。8空压机余热+热泵最佳热水解决方案，低成 本运行，节能效益好，全 天候四季运行，保证 24 小时用热水。初投成本增加。五 常见空压机余热回收利用生产热水技术问题1 .空压机热回收生产热水的前提条件？答：企业有（喷油螺杆式/滑片式/涡漩式）空气压缩机，员工宿舍与空压机距离在400米内，同时需要热水的企业都可以实施空压机余热回收利用生产热水工程。如果员工宿贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿舍太远，可以在工厂里面可以建立冲凉房，一样可以利用空压机余热回收生产热水。2 .空压机余热回收利用生

18、产热水工程对空压机会不会有损害？答：不会。而且反倒提高空压机工作效率，并使空压机系统节能。首先要保证空压机运行的安全，在此基础上能充分利用空压机余热，经过专业技术 制造，完善的控制系统，及时的售后服务的设备均可称之为好设备。对空压机不会有任 何损害，反到提高其工作效率。第一，不会泄漏。1-在工艺上，采用无缝焊接，可以避免。2-我们的空压机热交换器是经过现场数据反复测试改进而成的。换热器设计参数如下：设计运行耐压：油/气侧：10.0kg/cm2;水侧：22.0 kg/cm2设计试验压力：油/气侧：20.0kg/cm2 ;水侧：33.0kg/cm2设计耐热温度：油/气侧：120 c ；水侧：100

19、 c设计水温热度：冬季50c,夏季60c设计检验标准按照制冷用换热器标准jb8701-1998:设计压力：30bar,试验压力45bar（第二，油压正常。空压机热交换器回收管道与空压机润滑油油管管径截面面积相等，润滑油在空压机、 热交换机管道之间流速不变，从而控制油压不变。并且在高度和距离上都有严格要求。第三，提高效率。节能安全。热交换器对空压机优越的热交换，空压机风冷部分散热风机或散热器（因油温、气温降设定的条 件之下）故自动停用，同时可冷却空压机产生出来的气体，减少了干燥机的工作负荷，从而达到空压 机、干燥机省电、节能、环保、减排、降低磨损、延长寿命、安全可靠。实现热水0成本营运。3 .企

20、业放假，空压机不运行了还有热水用吗？怎么处理？答：一个好的方案应该充分的考虑此类情况的发生。解决的方案有两种：a）保持或部分保留原来的制热设备作为备用；b）采用较为经济的加热方式如：空气源热泵作为适当 的补热设备；c）考虑把空压机所产余热尽量全部做出来。因为我们的保温塔一天的温降 是5度左右。这样往往可以多用一两天。4 .冬天和夏天用热水量不同怎么办？如果每天用水量，经常会出现大的变化怎么办？ 答:我们的设计一般以冬天为最大量。如果夏天用得少，用不完保温塔存放的热水第二天 会降低水温。这时我们可以调节保温塔水位，保存水量减少，调节到差不多用完的水量。贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿如果每天用

21、水量经常会出现大的变化，我们就会考虑做回路循环保持水温。增大投入成 本。5 .实施空压机热回收工程需要注意那些事项？答：a）热能利用量；b）空压机的运行时间，主要是加载时间；c）空压机循环油的流量；d）场地是否合适施工；e）到末端的距离；f）每天热水使用的量；g）空压机热交器和保温 塔和管道的布置情况，高度差情况，距离情况，走向情况等。6 .如何实施空压机热回收工程？答：a）热能审计，了解企业的设备运行状况，评估可利用热源的利用空间；也就是企业 空压机能产出多少热水。b）需求分析，计算企业热能（热水）需求量；c）考察企业设备和需求端的布局情况，制定工程实施方案；d）工程设计，按照企业的设备布置

22、，确定实施方案设计控制系统；e）做报价方案确定；f）工程施工；e）工程验收；f）节能效果 验评。7 .如何将设备和空压机连接？答：按照设计原理，将空压机油气分离器后端温控器油管接头连接到空压机热能热水机 组的入油端，再将前冷却器的油管接至热能热水机的出油端即可。这个在长度和高度上 都在严格可行的数据要求。8 .安装空压机余热回收设备需要很专业的技术人员吗？答：需要。也可以在专业技术人员的指导下实施。掌控：热水数量，热水温度，对空压 机安全性，保温效果，工艺流程布置，自动化控制等。这些都需要专业技术去完成。9 .怎么样算一台空压机产水量？答：温度从20-55c ,油回收功率=总功率x 0.509

23、%。注：以下参数在空压面负载率在 85% 测得。根据以上空压机的功率，可以算出油回收功率。比如使用 1台30hp空压机每小时 产0.348m3/ h。负载时间越久产热水就越多。循环水烧水温度45-75 c ,出水温度在50c左右。这个要看空压机产水情况和企业用 水情况而定。10时间长了时候，热水产能不够是什么原因？如何处理？答：因为水中有钙镁等离子，在高温水中容易结垢，结垢后的换热设备的交换效率会降 低。此时应该在设计系统时加入软水处理设备，如没有安装只能清洗。清洗的方法用物 理清洗和化学清洗相结合。事实上这个空压机热水器一个保养问题。贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿贵州祥泰投资有限公司习水

24、县泰丰煤矿11.实施空压机热回收工程能有多大的效益？答：a）可以对直接客户能源审计后可算得出；b）可以从客户的财务报告中体现。把原来的热水费用全部省掉。c）热能综合利用后可取缔煤锅炉。六 工程配置说明以及施工说明1空压机热回收机组设备数据表：编号项目单位数据备注01型号台202外形尺寸（长x宽x高）cm860*460*90003重量kg17204安装方式无须基础与空压机连接05噪音无06使用寿命年不小于1007热交换介质油、水08最大热水产量m3/h1.2吨条件：进水20 c出水65 c09油进出口压差bar小于0.110出水温度c55-7511设计工作压力bar不小于2012正常流量循环水温升c10管道300米内视保温效果而定13试验压力bar不小于3014设计工作温度c-160 至+22515换热主体型式板式16换热主体材质不锈钢316l17油接口管径mmdn65（根据空压机厂家 提供）18水接口管径mmdn50（根据空压机厂家 提供）19接管材质不锈钢30420保温材料聚胺脂发泡或保温皮21电源380v 50hz从空压机电箱接电源22电器施耐德品牌23入水温度显示标配24出水温度显示标配25入水压力显示标配26出水压力显示标配27电源指小标配28运行指示标配29故障报警指示标配30清洗接口标配31恒温控制系统可选配置