【壓縮機網】摘要：節能減排、綠色環保是國家“十二五”期間重點發展的目標，空壓機是工業制造中耗電z*多的設備之一，針對它的節能減排越來越被各企業所重視，熱能回收就是提高效益的節能措施之一。本文對空壓機實現熱能回收進行了剖析，重點介紹了露點控溫熱能回收技術，并闡述了在使用及保養中應注意的問題。
關鍵詞：空壓機、熱能回收、露點控溫、節能減排
前言
目前噴油螺桿空壓機廣泛應用于各行各業，壓縮空氣過程中產生大量的壓縮熱，這些熱能散發到壓縮機附近的空間或被冷卻水帶走，白白浪費了，沒有得到很好的利用。隨著節能意識的深入人心，越來越多的企業已認識到通過回收空氣的壓縮熱，對其綜合利用，使之用于生產或生活中，可以節約能源消耗，即節約用來生產等量于空壓機余熱的熱量所消耗的燃料或電力。我國是以火力發電為主的國家，利用燃燒燃料（煤、石油及其制品、天然氣等）所得到的熱能進行發電，節約能源可減少二氧化碳、二氧化硫的排放量，可見空壓機實現熱能回收，有著良好的經濟、環境和社會效益。
空壓機熱能回收的應用
（1）利用廢熱氣與室外冷空氣混合，實現辦公室、生產車間采暖或物品烘干（僅限于風冷機型）。
（2）利用壓縮熱加熱熱水（風冷、水冷機型均可滿足）。
a）生活熱水，可用于員工熱水洗澡。
b）鍋爐補水預熱，可大大降低鍋爐使用過程中的燃料成本。
c）可用作其它液體介質的加熱。
d）電子、造紙行業生產線或其它工業用熱水。
從上述介紹可以看出前者應用有一定的局限性，后者目前應用較為廣泛，本文主要圍繞后者展開。
空壓機熱能回收技術優勢
（1）余熱回收，再生能源，降低企業自身的運營成本。
（2）只要空壓機運行，即可實現采暖或供應熱水。
（3）與太陽能相比，不受夜晚、陰雨天氣影響，投入成本低，維護費用小。
（4）熱能回收系統對空壓機的運行維護保養無任何影響。
常規熱能回收的方法
油溫升高達到溫控閥1控制溫度時，潤滑油流入熱能回收換熱器，將熱量傳遞給需加熱的水。
換熱后的油溫若低于溫控閥2的控制溫度，則旁通油冷，經油濾進入機頭。若油溫達到溫控閥2的控制溫度，則進入油冷，再經油濾進入機頭。油冷換熱后若油溫下降，經溫控閥1、溫控閥2依次判斷，如此周而復始進行循環。
空壓機油冷出口設置一個溫度傳感器，風冷空壓機設置風扇變頻器，根據油溫的變化實現風扇變頻調速。旁通油冷時風扇低頻運轉，冷卻風扇的風量僅用來冷卻后冷即可。若油溫升高，潤滑油經過油冷，此時風扇工頻運轉。功率較大的空壓機，有的設置兩個風扇（F1、F2），空壓機啟動，F1運行，F2的啟/停受控于空壓機排氣溫度的變化，排氣溫度升高達到溫控設定值時F2啟動，排氣溫度降低至設定值以下某個溫度時F2停止，風扇變頻器可加裝在F1線路上。水冷空壓機如水泵與空壓機一一對應配置工況，冷卻水路也可設置水泵變頻器，根據油冷油溫的變化實現水泵的變頻調速，如此設計可節能降耗。
有些企業在熱能回收換熱器油管路上設置了旁通閥門，空壓機調試、維修時可先將熱能回收換熱器用閥門旁通，待空壓機調試正常后，手動切換閥門；不需要熱能回收時，可用閥門旁通熱能回收換熱器，此時與普通空壓機基本無異。有的企業用電動閥門替代溫控閥2，控制原理基本相同。
點控溫熱能回收
（1）常規熱能回收方法利弊分析
由于其利用溫控閥實現對潤滑油流程的控制，結構簡單、成本低。JB/T6430-2002《一般用噴油螺桿空氣壓縮機》規定：“壓縮空氣的z*低溫度應不低于其露點溫度”，這就要求空壓機的排氣溫度較高（一般75℃～95℃），以避免壓縮空氣中水分析出，潤滑油乳化導致油品壽命降低。溫控閥感應油溫的變化，只能定溫控制，空壓機在高溫高濕的環境中運行時，例如：環境溫度35℃、相對濕度50%、排氣壓力0.8MPa（G），壓力露點溫度為65℃，若環境溫度和相對濕度升高，難以避免壓縮空氣中水分的析出。反之，天氣較涼，相對濕度較低運行時，例如：環境溫度15℃、相對濕度30%、排氣壓力0.8MPa（G），壓力露點溫度僅為31.5℃，采用溫控閥的空壓機，排氣溫度依然維持在較高的數值，潤滑油溫度高，長期運行導致油品壽命降低。
（2）露點控溫的控制原理及技術優勢
控制原理：監測環境溫度和相對濕度，結合排氣壓力計算出壓力露點溫度，從而控制空壓機排氣溫度，將其始終控制在壓力露點溫度之上某個溫度。
技術優勢：壓力露點溫度是計算得出，根據工作環境的變化，自動調節空壓機的排氣溫度，確保潤滑油不會乳化。環境溫度、濕度降低時，排氣溫度降低，潤滑油溫隨之降低，可以提高油氣分離效率，延長油品使用壽命。這項技術應用到空壓機熱能回收上，會帶來明顯的經濟效益。
（3）系統流程介紹
氣動閥旁通油冷時，潤滑油通過熱能回收換熱器給水箱來的水加熱，露點控溫控制器通過感應的潤滑油溫（T油）與計算的壓力露點溫度（T露點）比較來控制熱回收水量控制閥（CV1）通過的水量。排氣溫度（T排氣）較低時，T油若小于T露點，CV1開閉角度逐漸變小，水流量減少，T排氣↑；若T排氣升高，導致T油超過T露點之上某個溫度，CV1開閉角度逐漸變大，水流量加大，T排氣↓。空壓機的排氣溫度始終控制在壓力露點溫度之上某個溫度。
隨著水箱里的水溫逐步加熱升高，熱回收出水溫度超過設定值時，電磁閥失電，氣動閥接通油冷。若熱回收出水溫度低于設定值以下某個溫度，電磁閥得電，氣動閥又旁通油冷，如此周而復始進行循環。
風冷機器配置風扇變頻器，水冷機器配置冷卻水控制閥（CV2），T油與T露點比較實現風扇變頻調速或控制CV2通過的水量。控制原理與CV1相同，將CV1開閉角度的變化理解為風扇的轉速變化或CV2開閉角度的變化即可。熱回收水路的水泵與空壓機一一對應配置工況，也可去掉CV1另設置水泵變頻器，T油與T露點比較實現水泵變頻調速。
油路系統中設置了一個溫控閥有兩個作用：其一是通過溫控閥的油路壓損z*小，流程z*短，空壓機啟動時，可實現油路快速循環，迅速建立油壓。其二是此溫控閥與常規熱能回收空壓機用溫控閥相比控制溫度可低一些，以保證空壓機維持z*低的排氣溫度。
熱回收水路水泵故障或其它異常因素導致排氣溫度達到露點控溫控制器高溫報警值時，強制氣動閥接通油冷、CV2開啟。
用電動閥替代氣動閥，無需控制氣源還可節省電磁閥，這里主要考慮到前者響應時間一般z*短的為3~5s，響應時間達到1s的多為進口閥門，價格相對高。后者適合頻繁操作，響應時間為1s，普通國產閥門即可滿足，技術較為成熟，價格相對便宜。需要說明的是其氣動執行器一般工作壓力為0.4~0.7MPa，z*高1.0MPa，對于排氣壓力1.0MPa以上的空壓機，需前置加裝減壓閥。
熱能回收效益
已知熱回收冷卻水量、進/出水溫差，計算換熱量:
公式
Q——換熱量 KJ/s，
qm——熱回收冷卻水量l/min
Cp——水的比熱4.1868KJ/kg.℃
ρ——水的密度1000kg/m3
t1——進水溫度 ℃
t2——出水溫度 ℃
空壓機運行1h，節約用來生產等量于空壓機余熱的熱量所消耗電力為Q×1度（kW.h），減少二氧化碳排放量Q×1×0.997kg，減少二氧化硫排放量Q×1×0.03kg（節約1度電量就相應減少污染排放0.997kg二氧化碳排放量、減少0.03kg二氧化硫排放量）
熱能回收空壓機使用及保養中應注意的問題
（1）由于板式換熱器節能、高效，尤其整體釬焊的結構，其體積小、重量輕、衛生、環保，為大多數熱能回收空壓機所采用，內置空壓機安裝，可節省用戶空間。缺點是整體釬焊結構不可拆卸，一旦水路結垢只能進行化學清洗。有資料介紹，產生1mm厚的水垢，板式換熱器效率下降10%。建議用戶前置加裝軟水裝置，條件不具備的用戶，只能定期進行清洗。板式換熱器在安裝時要充分考慮到清洗操作的方便。
（2）增加熱能回收換熱器后，油管加長加上換熱器自身的阻損，潤滑油壓有所降低。
（3）空壓機熱能回收水路的進、出口應設置溫度傳感器或顯示儀表，便于直接觀測進、出水溫度。水箱補水回路建議用戶設置流量計或水表，利用前面介紹的公式可計算出熱回收效益。
（4）空壓機實現熱能回收是一項系統工程，外圍所配置的水箱、水泵、采取保溫措施的熱回收水管路以及管路的施工鋪設，均需用戶在預算中予以通盤考慮。
（5）空壓機重載運行時熱能回收效果z*佳，熱能回收不適合空載率較高的場合。
結論
空壓機熱能回收有著廣闊的發展空間，目前推廣普及的動力與我國能源分布、產業結構有關，南方沿海地區資源匱乏，勞動密集型企業較多，熱能回收空壓機已被許多企業所應用；北方地區的應用尚不多，相信隨著人們認識的深入，會有越來越多的企業關注這個環節。在這一領域中，露點控溫熱能回收技術有著更加突出的優勢。節能減排、改善氣候環境、造福人類，讓我們從現在做起。
參考文獻：
［1］徐樹風，螺桿壓縮機的能量回收［J］，流體機械，2000，（10）：35-36
［2］歐陽焰肅，空壓機的節能改造方式［J］，石油和化工節能，2009，（5）：18-19
［4］全國壓縮機標準化技術委員會編，中國機械工業標準匯編，壓縮機卷（上）［G］，北京：中國標準出版社，2004.6：373-382
【壓縮機網】摘要：節能減排、綠色環保是國家“十二五”期間重點發展的目標，空壓機是工業制造中耗電z*多的設備之一，針對它的節能減排越來越被各企業所重視，熱能回收就是提高效益的節能措施之一。本文對空壓機實現熱能回收進行了剖析，重點介紹了露點控溫熱能回收技術，并闡述了在使用及保養中應注意的問題。
關鍵詞：空壓機、熱能回收、露點控溫、節能減排
前言
目前噴油螺桿空壓機廣泛應用于各行各業，壓縮空氣過程中產生大量的壓縮熱，這些熱能散發到壓縮機附近的空間或被冷卻水帶走，白白浪費了，沒有得到很好的利用。隨著節能意識的深入人心，越來越多的企業已認識到通過回收空氣的壓縮熱，對其綜合利用，使之用于生產或生活中，可以節約能源消耗，即節約用來生產等量于空壓機余熱的熱量所消耗的燃料或電力。我國是以火力發電為主的國家，利用燃燒燃料（煤、石油及其制品、天然氣等）所得到的熱能進行發電，節約能源可減少二氧化碳、二氧化硫的排放量，可見空壓機實現熱能回收，有著良好的經濟、環境和社會效益。
空壓機熱能回收的應用
（1）利用廢熱氣與室外冷空氣混合，實現辦公室、生產車間采暖或物品烘干（僅限于風冷機型）。
（2）利用壓縮熱加熱熱水（風冷、水冷機型均可滿足）。
a）生活熱水，可用于員工熱水洗澡。
b）鍋爐補水預熱，可大大降低鍋爐使用過程中的燃料成本。
c）可用作其它液體介質的加熱。
d）電子、造紙行業生產線或其它工業用熱水。
從上述介紹可以看出前者應用有一定的局限性，后者目前應用較為廣泛，本文主要圍繞后者展開。
空壓機熱能回收技術優勢
（1）余熱回收，再生能源，降低企業自身的運營成本。
（2）只要空壓機運行，即可實現采暖或供應熱水。
（3）與太陽能相比，不受夜晚、陰雨天氣影響，投入成本低，維護費用小。
（4）熱能回收系統對空壓機的運行維護保養無任何影響。
常規熱能回收的方法
油溫升高達到溫控閥1控制溫度時，潤滑油流入熱能回收換熱器，將熱量傳遞給需加熱的水。
換熱后的油溫若低于溫控閥2的控制溫度，則旁通油冷，經油濾進入機頭。若油溫達到溫控閥2的控制溫度，則進入油冷，再經油濾進入機頭。油冷換熱后若油溫下降，經溫控閥1、溫控閥2依次判斷，如此周而復始進行循環。
空壓機油冷出口設置一個溫度傳感器，風冷空壓機設置風扇變頻器，根據油溫的變化實現風扇變頻調速。旁通油冷時風扇低頻運轉，冷卻風扇的風量僅用來冷卻后冷即可。若油溫升高，潤滑油經過油冷，此時風扇工頻運轉。功率較大的空壓機，有的設置兩個風扇（F1、F2），空壓機啟動，F1運行，F2的啟/停受控于空壓機排氣溫度的變化，排氣溫度升高達到溫控設定值時F2啟動，排氣溫度降低至設定值以下某個溫度時F2停止，風扇變頻器可加裝在F1線路上。水冷空壓機如水泵與空壓機一一對應配置工況，冷卻水路也可設置水泵變頻器，根據油冷油溫的變化實現水泵的變頻調速，如此設計可節能降耗。
有些企業在熱能回收換熱器油管路上設置了旁通閥門，空壓機調試、維修時可先將熱能回收換熱器用閥門旁通，待空壓機調試正常后，手動切換閥門；不需要熱能回收時，可用閥門旁通熱能回收換熱器，此時與普通空壓機基本無異。有的企業用電動閥門替代溫控閥2，控制原理基本相同。
點控溫熱能回收
（1）常規熱能回收方法利弊分析
由于其利用溫控閥實現對潤滑油流程的控制，結構簡單、成本低。JB/T6430-2002《一般用噴油螺桿空氣壓縮機》規定：“壓縮空氣的z*低溫度應不低于其露點溫度”，這就要求空壓機的排氣溫度較高（一般75℃～95℃），以避免壓縮空氣中水分析出，潤滑油乳化導致油品壽命降低。溫控閥感應油溫的變化，只能定溫控制，空壓機在高溫高濕的環境中運行時，例如：環境溫度35℃、相對濕度50%、排氣壓力0.8MPa（G），壓力露點溫度為65℃，若環境溫度和相對濕度升高，難以避免壓縮空氣中水分的析出。反之，天氣較涼，相對濕度較低運行時，例如：環境溫度15℃、相對濕度30%、排氣壓力0.8MPa（G），壓力露點溫度僅為31.5℃，采用溫控閥的空壓機，排氣溫度依然維持在較高的數值，潤滑油溫度高，長期運行導致油品壽命降低。
（2）露點控溫的控制原理及技術優勢
控制原理：監測環境溫度和相對濕度，結合排氣壓力計算出壓力露點溫度，從而控制空壓機排氣溫度，將其始終控制在壓力露點溫度之上某個溫度。
技術優勢：壓力露點溫度是計算得出，根據工作環境的變化，自動調節空壓機的排氣溫度，確保潤滑油不會乳化。環境溫度、濕度降低時，排氣溫度降低，潤滑油溫隨之降低，可以提高油氣分離效率，延長油品使用壽命。這項技術應用到空壓機熱能回收上，會帶來明顯的經濟效益。
（3）系統流程介紹
氣動閥旁通油冷時，潤滑油通過熱能回收換熱器給水箱來的水加熱，露點控溫控制器通過感應的潤滑油溫（T油）與計算的壓力露點溫度（T露點）比較來控制熱回收水量控制閥（CV1）通過的水量。排氣溫度（T排氣）較低時，T油若小于T露點，CV1開閉角度逐漸變小，水流量減少，T排氣↑；若T排氣升高，導致T油超過T露點之上某個溫度，CV1開閉角度逐漸變大，水流量加大，T排氣↓。空壓機的排氣溫度始終控制在壓力露點溫度之上某個溫度。
隨著水箱里的水溫逐步加熱升高，熱回收出水溫度超過設定值時，電磁閥失電，氣動閥接通油冷。若熱回收出水溫度低于設定值以下某個溫度，電磁閥得電，氣動閥又旁通油冷，如此周而復始進行循環。
風冷機器配置風扇變頻器，水冷機器配置冷卻水控制閥（CV2），T油與T露點比較實現風扇變頻調速或控制CV2通過的水量。控制原理與CV1相同，將CV1開閉角度的變化理解為風扇的轉速變化或CV2開閉角度的變化即可。熱回收水路的水泵與空壓機一一對應配置工況，也可去掉CV1另設置水泵變頻器，T油與T露點比較實現水泵變頻調速。
油路系統中設置了一個溫控閥有兩個作用：其一是通過溫控閥的油路壓損z*小，流程z*短，空壓機啟動時，可實現油路快速循環，迅速建立油壓。其二是此溫控閥與常規熱能回收空壓機用溫控閥相比控制溫度可低一些，以保證空壓機維持z*低的排氣溫度。
熱回收水路水泵故障或其它異常因素導致排氣溫度達到露點控溫控制器高溫報警值時，強制氣動閥接通油冷、CV2開啟。
用電動閥替代氣動閥，無需控制氣源還可節省電磁閥，這里主要考慮到前者響應時間一般z*短的為3~5s，響應時間達到1s的多為進口閥門，價格相對高。后者適合頻繁操作，響應時間為1s，普通國產閥門即可滿足，技術較為成熟，價格相對便宜。需要說明的是其氣動執行器一般工作壓力為0.4~0.7MPa，z*高1.0MPa，對于排氣壓力1.0MPa以上的空壓機，需前置加裝減壓閥。
熱能回收效益
已知熱回收冷卻水量、進/出水溫差，計算換熱量:
公式
Q——換熱量 KJ/s，
qm——熱回收冷卻水量l/min
Cp——水的比熱4.1868KJ/kg.℃
ρ——水的密度1000kg/m3
t1——進水溫度 ℃
t2——出水溫度 ℃
空壓機運行1h，節約用來生產等量于空壓機余熱的熱量所消耗電力為Q×1度（kW.h），減少二氧化碳排放量Q×1×0.997kg，減少二氧化硫排放量Q×1×0.03kg（節約1度電量就相應減少污染排放0.997kg二氧化碳排放量、減少0.03kg二氧化硫排放量）
熱能回收空壓機使用及保養中應注意的問題
（1）由于板式換熱器節能、高效，尤其整體釬焊的結構，其體積小、重量輕、衛生、環保，為大多數熱能回收空壓機所采用，內置空壓機安裝，可節省用戶空間。缺點是整體釬焊結構不可拆卸，一旦水路結垢只能進行化學清洗。有資料介紹，產生1mm厚的水垢，板式換熱器效率下降10%。建議用戶前置加裝軟水裝置，條件不具備的用戶，只能定期進行清洗。板式換熱器在安裝時要充分考慮到清洗操作的方便。
（2）增加熱能回收換熱器后，油管加長加上換熱器自身的阻損，潤滑油壓有所降低。
（3）空壓機熱能回收水路的進、出口應設置溫度傳感器或顯示儀表，便于直接觀測進、出水溫度。水箱補水回路建議用戶設置流量計或水表，利用前面介紹的公式可計算出熱回收效益。
（4）空壓機實現熱能回收是一項系統工程，外圍所配置的水箱、水泵、采取保溫措施的熱回收水管路以及管路的施工鋪設，均需用戶在預算中予以通盤考慮。
（5）空壓機重載運行時熱能回收效果z*佳，熱能回收不適合空載率較高的場合。
結論
空壓機熱能回收有著廣闊的發展空間，目前推廣普及的動力與我國能源分布、產業結構有關，南方沿海地區資源匱乏，勞動密集型企業較多，熱能回收空壓機已被許多企業所應用；北方地區的應用尚不多，相信隨著人們認識的深入，會有越來越多的企業關注這個環節。在這一領域中，露點控溫熱能回收技術有著更加突出的優勢。節能減排、改善氣候環境、造福人類，讓我們從現在做起。
參考文獻：
［1］徐樹風，螺桿壓縮機的能量回收［J］，流體機械，2000，（10）：35-36
［2］歐陽焰肅，空壓機的節能改造方式［J］，石油和化工節能，2009，（5）：18-19
［4］全國壓縮機標準化技術委員會編，中國機械工業標準匯編，壓縮機卷（上）［G］，北京：中國標準出版社，2004.6：373-382
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