Говорейки за възстановяването на отпадната топлина на няколко типични въздушни компресори
Сгъстеният въздух е един от най-широко използваните източници на енергия в индустрията. Поради своите предимства от безопасност, без замърсяване, добро регулиране, удобен транспорт и др., Той се използва все по-широко в съвременните индустриални области. Но за да получите сгъстен въздух с добро качество изисква много енергия. В повечето производствени компании сгъстен въздух консумира от 10% до 35% от общото потребление на електроенергия. Докато непрекъснато подобрява ефективността на системата за сгъстен въздух, въздушният компресор ще генерира голямо количество топлина на компресия по време на работа. Енергията, консумирана от компресионната топлина, представлява повече от 85% от работната мощност на агрегата. Обикновено тази част от енергията се освобождава чрез системата за въздушно охлаждане или водно охлаждане на устройството. В атмосферата.
Затова възстановяването на топлината на компресорите е необходимо средство за непрекъснато намаляване на загубите на въздушната система и подобряване на производителността на клиентите. В момента енергоспестяващите технологии за оползотворяване на отпадната топлина са проучени много, но повечето от тях са само за трансформация на нефтопровода на масления винтов компресор. Този документ представя подробно принципа на работа на няколко типични въздушни компресори и характеристиките на системата за рекуперация на отпадна топлина и по-подробно разбира начините и формите на оползотворяване на отпадната топлина на въздушните компресори, които могат по-добре да възстановяват отпадъчната топлина и да намалят енергийните разходи на предприятията , Целта на енергоспестяването и опазването на околната среда.
Въведени са няколко типични метода и форми за възстановяване на отпадъчната топлина от компресора.
1 Анализ на оползотворяването на остатъчна топлина на въздушния компресор за впръскване на въздуха
1) Анализ на принципа на работа на масления винтов компресор
Масленият винтов компресор е тип въздушен компресор с висок пазарен дял. Принципът на работа е показан на фигура 1.
Маслото на винтовия компресор за впръскване на масло има три функции: охлаждането абсорбира топлината на компресия, уплътняване и смазване.
Пътека за газ: Външният въздух навлиза в главата на машината през въздушния филтър и се компресира от винта. Сместа от нефт и газ се изхвърля от изпускателния отвор, преминава през тръбопроводната система и системата за отделяне на нефт и газ, навлиза във въздушния охладител и намалява високотемпературния сгъстен въздух до приемливо ниво. ,
Маслена верига: Маслената и газовата смес се изхвърлят от основния отвор на двигателя. В цилиндъра за разделяне на маслото охлаждащото масло се отделя от сгъстения въздух и след това влиза в масления охладител, за да премахне топлината на високотемпературното масло. Охладеното масло се инжектира отново в основната машина чрез съответната маслена верига. Охладете, запечатайте и смажете. Многократно.
2) Принцип на възстановяване на отработената топлина на въздушния компресор за впръскване на масло
Схематичната диаграма и схема на рекуперация на отработената топлина на въздушния компресор с маслена струя са показани на фиг. 2 и фиг.
От фиг. 2 и фиг. 3 може да се види, че маслото и газовата смес с висока температура и високо налягане, образувани от компресията на главата на компресора, се отделят в масло-газовия сепаратор и високотемпературното масло се въвежда в топлина обменник чрез реформиране на тръбопровода за изхвърляне на нефт и газ в сепаратора. Байпасният клапан разпределя в реално време количеството масло, влизащо в топлообменника и байпасната тръба, като по този начин гарантира, че температурата на връщащото масло не е по-ниска от температурата на защитното масло на връщащия се въздух на компресора и студената вода от страната на водата на топлообменникът обменя топлина с високотемпературното масло. Загрятата топла вода може да се използва за битова гореща вода, отопление на климатика, подгряване на захранваща вода в котела, преработка на гореща вода и други подобни.
3) Първично оползотворяване на отпадна топлина
Съществуват много форми на системи за възстановяване на отпадна топлина за винтови компресори с впръскване на масло. Двете най-разпространени системи са изброени по-долу. Фигура 4 е схема на първична система за топлообмен на въздушен компресор с маслена струя. От фигурата се вижда, че студената вода в резервоара за запазване на топлината директно обменя топлината с устройството за възстановяване на енергия вътре във въздушния компресор чрез циркулационната водна помпа и след това се връща в резервоара за запазване на топлината. Характеристиките на такава система са, че оборудването е малко и ефективността на топлообмена е висока, но трябва да се отбележи, че е необходимо да се избере устройство за възстановяване на материал с добро качество на материала и то трябва да се почиства редовно, в противен случай е лесно да се предизвика запушване поради мащабиране на висока температура или изтичане на топлообменното устройство. Нанасяне на замърсяване.
4) Вторично възстановяване на топлина
Фигура 5 е диаграма на схемата на вторичната система за топлообмен на винтовия компресор с впръскване на масло. От фигурата може да се види, че системата извършва два топлообмена, а основната странична система, която обменя топлина с устройството за възстановяване на енергия, е затворена система, а вторичната странична система може. За отворени системи, тя може да бъде и затворена система , Затворената система от първичната страна използва чиста вода или дестилирана вода, за да намали щетите на блока за възстановяване на енергия поради мащабиране на водата. В случай, че топлообменникът е повреден, нагревателната среда в края на приложението няма да бъде замърсена.
5) Предимства на добавянето на устройство за рекуперация на топлинна енергия за винтов компресор с впръскване на масло
След като винтовият компресор за впръскване на гориво е инсталиран с устройството за възстановяване на топлината, той има следните предимства:
(1) Спрете вентилатора на въздушния компресор или намалете времето на работа на вентилатора. Устройството за рекуперация на топлина използва циркулационна водна помпа. Моторът на помпата изразходва определено количество електрическа енергия, но температурата на входящия въздух на основното тяло на въздушния компресор не достига 80. При ~ 95 ° C (може да се зададе в този диапазон), собственият вентилатор на въздушния компресор не работи , мощността на този вентилатор обикновено е 4 до 6 пъти по-голяма от мощността на циркулационната помпа, така че вентилаторът спира, цикъл Консумацията на мощност на помпата трябва да бъде от 4 до 6 пъти по-енергоефективна. Освен това, тъй като температурата на маслото може да бъде добре контролирана, вентилаторът за отработените газове в машинното помещение може да бъде отворен по-малко или изобщо да не се използва, което може да спести енергия.
(2) Преобразуване на отпадъчната топлина в гореща вода без допълнително потребление на енергия.
(3) Увеличете преместването на въздушния компресор. Тъй като работната температура на въздушния компресор може ефективно да се контролира от устройството за възстановяване в границите от 80 до 95 ° С, концентрацията на маслото може да се поддържа добра, а изместването на въздушния компресор ще се увеличи, а увеличението е 2% до 6%. Това също е еквивалентно на пестенето на енергия. Това е особено важно за въздушните компресори, които работят през лятото, тъй като през лятото температурата на околната среда е по-висока, температурата на маслото често може да се повиши до около 100 ° C, маслото става по-тънко, херметичността става по-лоша и обемът на отработените газове се намалява. Следователно устройството за възстановяване на топлината може да подчертае своите предимства през лятото.
2 Възстановяване на отпадъчна топлина от винтов компресор без масло
1) Анализ на принципа на работа на безвинтовия винтов компресор
Когато въздушният компресор е изотермично компресиран, той е най-икономичен. Консумираната електрическа енергия се преобразува главно в потенциалната енергия на натиск на въздуха, която може да се изчисли по формула (1):
Масов дебит на въздуха на м-въздушния компресор, kg / s
Константа на R-газ, въздухът е 287J / (kg · K)
Т. - температура на вдишване, К
Обем на Q-газ, m3 / s
P0 - налягане на засмукване, Pa
P2-налягане на изгорелите газове, Pa
P Работа с топлинно излъчване на компресора за въздух, W
P консумация на мощност на задвижване на въздушния компресор, W;
ρ --- плътност на въздуха kg / m3
Тъй като няма охлаждащ ефект от впръскването на горивото, работният процес на безвисовия винтов компресор е приблизително адиабатен процес на компресия. Двустепенният винтов компресор без масло с междинно охлаждане е сравнително икономичен за труд. Основният винтов двигател с водна риза или маслена риза има индекс на работния процес малко по-нисък от изоентропния адиабатен индекс, който е около 1,3. Консумацията на мощност на въздушния компресор може да се изчисли по формула (3):
Индекс на N-процес
Константа Rg-газ, въздухът е 287J / kg · k
T0, T1 - първа и втора температура на вдишване, k
P0 - първично налягане на засмукване, подложка
P1, P2-, първо и второ налягане на отработените газове, Pa;
P предаване - консумация на топлинна радиация на въздушния компресор, W
Винтовият компресор без масло има потенциал за възстановяване на отпадъчната топлина в сравнение с компресора за впръскване на гориво. Тъй като няма охлаждащ ефект на маслото, процесът на компресиране е по-отклонен от изотермичното компресиране и по-голямата част от мощността се преобразува в топлината на сгъстяване на сгъстения въздух, което също е причина за прекомерната температура на маслото- безплатен винтов компресор за въздух. Рециклирането на тази част от топлинната енергия за промишлената вода, подгревателя и водата в банята значително ще намали консумацията на енергия по проекта, като по този начин ще се постигне нисковъглеродна и защита на околната среда.
Фигура 6 показва разпределението на енергията на масления винтов компресор. От фигурата може да се види, че производството на топлина на водно охладения винтов компресор без масло може да се възстанови 100%.
2) Възстановяване на отпадъчна топлина от винтови компресори без масло
Фигура 7 е диаграма на вътрешните работи на въздушния компресор за възстановяване на енергия на безвинтовия винтов компресор. Както е показано на фигурата, студената вода последователно се подлага на топлообмен през маслен охладител, система за компресиране на високо налягане, интеркулер за система за ниско налягане и интеркулер за охлаждане, при което масленият охладител трябва да бъде увеличен.
3 Възстановяване на отпадъци от центробежен въздушен компресор
1) Анализ на принципа на работа на центробежен въздушен компресор
Центробежният въздушен компресор се задвижва от работното колело, за да върти газа с висока скорост, за да генерира центробежна сила. Благодарение на дифузния поток на газа в работното колело се подобряват дебитът и налягането на газа след преминаване през работното колело и непрекъснато се произвежда сгъстен въздух. Центробежният въздушен компресор се състои главно от две части, ротор и статор, а роторът включва работно колело и вал. На работното колело има лопатки, в допълнение към балансиращата плоча и част от уплътнението на вала, основното тяло на статора е корпус (цилиндър), а дифузьорът, кривата, връщането, всмукателната тръба, изпускателната система тръбата и частичният вал са подредени върху статора. Запечатана. Принципът на работа на центробежния компресор е, че когато работното колело се върти с висока скорост, газът се върти. Под действието на центробежната сила газът се всмуква в дифузора отзад и при работното колело се образува вакуумна зона, в която постъпва свежият въздух отвън. ротор. Работното колело продължава да се върти и газът непрекъснато се всмуква и извежда, като по този начин поддържа непрекъснат поток на газ. Центробежните въздушни компресори разчитат на промените в кинетичната енергия, за да увеличат налягането на газа. Когато лопатеният ротор, тоест работното колело, се завърти, лопатката задвижва газа, за да се върти, прехвърляйки работата на газа, така че газът получава кинетична енергия. След влизане в частта на статора, енергийната глава се преобразува в необходимото налягане поради разширяването на статора, скоростта се намалява, налягането се увеличава и направляващото действие на частта на статора се използва за влизане в работното колело на долния етап, за да продължават да се увеличават и накрая се освобождават от волта. За всеки компресор, за да отговори на проектните изисквания на налягането, всеки компресор е снабден с различен брой степени и сегменти и дори няколко цилиндъра.
2) Процес за възстановяване на отпадъчната топлина от компресора за центробежен въздух
Центрофугата обикновено се подлага на триетапна компресия. Компресираният въздух от първия и втория етап не е подходящ за възстановяване на отпадна топлина поради влиянието на изходящата температура и налягане. Обикновено сгъстеният въздух от третия етап се възстановява от отпадъчната топлина. Необходимо е да добавите въздушен охладител, както е показано на фигура 8. Това показва, че когато горещият край не се нуждае от използване на топлина, сгъстеният въздух се охлажда, без това да влияе на работата на системата.
4 Друг вид метод за възстановяване на отпадната топлина за въздушен компресор с водно охлаждане
За винтови машини с водно охлаждане, машини за винтове без масло, центрофуги и други въздушни компресори, в допълнение към възстановяването на отпадъчната топлина от вътрешната й структурна трансформация, е възможно директно преобразуване на тръбопровода за охлаждаща вода, за да се реализира отпадъчната топлина без да променя структурата на тялото си. Рециклиране.
1) Схематична схема за възстановяване на отпадната топлина на въздушно компресори с водно охлаждане.
Фиг. 9 е схематична схема за възстановяване на отпадната топлина на въздушен компресор, използващ термопомпа с източник на вода за увеличаване на енергията. От фигурата може да се види, че охлаждащата вода се въвежда в основното устройство на термопомпата на източника на вода чрез инсталиране на вторична помпа върху изходната тръба на охлаждащата вода на въздушния компресор, а температурният датчик на входа на главния изпарител регулира електрическата три -регулиращ вентил в реално време за контрол на входната температура на изпарителя. При определена зададена стойност, 50-55 ° C топла вода може да се подготви за живота и производствения процес чрез термопомпата с източник на вода.
Ако няма нужда от висока температура за топла вода, пластинният топлообменник може да бъде свързан последователно с циркулацията на охлаждащата вода на въздушния компресор. Високотемпературната охлаждаща вода обменя топлина с меката вода от резервоара за мека вода, което намалява вътрешната температура на водата и повишава външната температура на водата. Загрятата вода се съхранява в резервоара за съхранение на топла вода и след това се транспортира до топлинната мрежа за използване при източник на топлина при ниски температури. Както е показано на фигура 10, когато се използва топлината на охлаждащата вода, натоварването на охладителя за вода е значително намалено или дори отново е необходима охладителна кула. Въпреки това, за да се гарантира безопасната и надеждна работа на системата, охлаждащата кула все още ще бъде запазена, но контролния клапан в нормално затворено състояние е инсталиран на входящите и изходящите тръби на охладителната кула. Контролният клапан приема контрол на температурата. След като системата за възстановяване на отпадъчната топлина се откаже, вътрешната температура на водата се повишава до ограничена температура, клапанът се отваря и се въвежда в употреба оригиналната охладителна кула, осигуряваща надеждно охлаждане на въздушния компресор.
2) Анализ на оползотворяването на отработената топлина на водно охлаждания въздушен компресор
Лесно и удобно е директно преобразуване на тръбопровода за охлаждаща вода на въздушния компресор и не променя структурата на тялото на въздушния компресор, което може да намали риска от реконструкция и да увеличи надеждността на работата на системата за възстановяване на отпадъчната топлина ,
