Govorimo o obnavljanju otpadne topline nekoliko tipičnih kompresora za zrak
Komprimirani zrak je jedan od najčešće korištenih izvora energije u industriji. Zbog svojih prednosti sigurnosti, bez zagađenja, dobrih performansi regulacije, praktičnog transporta itd., Sve se više i više koristi u modernim industrijskim oblastima. Ali za dobivanje kvalitetnog komprimiranog zraka potrebno je puno energije. U većini proizvodnih kompanija komprimirani zrak troši 10 do 35% ukupne potrošnje električne energije. Dok kontinuirano poboljšava efikasnost sistema komprimovanog vazduha, kompresor zraka će tokom rada generisati veliku količinu kompresije. Energija potrošena kompresijskom toplinom čini više od 85% radne snage jedinice. Obično se ovaj deo energije oslobađa kroz sistem za hlađenje vazduhom ili vodom. U atmosferi.
Stoga je obnavljanje topline kompresora potrebno sredstvo za kontinuirano smanjenje gubitaka u zračnom sustavu i poboljšanje produktivnosti kupaca. Tehnologije koje štede energiju za povrat otpadne topline trenutno se dosta proučavaju, ali većina ih se odnosi samo na transformaciju naftovoda na vijčanim kompresorom za ubrizgavanje ulja. U ovom radu detaljno je predstavljen princip rada nekoliko tipičnih kompresora za vazduh i karakteristike sistema za obnavljanje otpadne topline, a obilnije se razumiju načini i oblici obnavljanja otpadne topline kompresora koji mogu bolje obraditi otpadnu toplinu i smanjiti troškove energije u preduzećima . Svrha uštede energije i zaštite okoliša.
Uvedeno je nekoliko tipičnih metoda i oblika obnavljanja otpadne topline kompresora za zrak.
1 Analiza preostale topline povratnog kompresora za ubrizgavanje zraka
1) Analiza principa rada vijčanog kompresora za ubrizgavanje ulja
Vijčani kompresor za ubrizgavanje ulja vrsta je kompresora za vazduh s visokim tržišnim udjelom. Princip rada prikazan je na slici 1.
Ulje vijčanog kompresora za ubrizgavanje ulja ima tri funkcije: hlađenje apsorbira toplinu kompresije, zaptivanje i podmazivanje.
Put gasa: Vanjski zrak ulazi u glavu stroja kroz filter zraka i komprimira se vijakom. Mješavina nafte i plina ispušta se iz ispušnog otvora, prolazi kroz cjevovod i sustav za odvajanje nafte i plina, ulazi u hladnjak zraka i smanjuje komprimirani zrak visoke temperature do prihvatljive razine. .
Krug ulja: Mješavina ulja i plina izlazi iz glavnog otvora motora. U cilindru za odvajanje ulja, rashladno ulje se odvaja od komprimiranog vazduha, a zatim ulazi u hladnjak za ulje kako bi se uklonila toplina ulja visoke temperature. Ohlađeno ulje se ponovo ubrizgava u glavni stroj kroz odgovarajući krug ulja. Ohladite, zaptijte i podmažite. Više puta.
2) Princip obnavljanja otpadne topline kompresora za ubrizgavanje ulja
Shematski dijagram i dijagram toka povrata otpadne topline komprimiranog zračnog kompresora za ulje su prikazani na slikama 2 i slici 3.
Sa slika 2 i slika 3 vidi se da se visoko-temperaturna i visokotlačna mješavina ulja i plina nastala kompresijom glave kompresora odvaja u separatoru ulja i plina, a ulje visoke temperature se uvodi u toplinu izmjenjivač reformiranjem naftovoda i plina za odvajanje nafte. Preklopni ventil distribuira količinu ulja koja ulazi u izmjenjivač topline i zaobilaznu cijev u realnom vremenu, osiguravajući tako da temperatura povratnog ulja nije niža od temperature zaštite povratnog ulja kompresora zraka i hladne vode na vodenoj strani izmjenjivač topline izmjenjuje toplinu s uljem visoke temperature. Grijana topla voda može se koristiti za pripremu tople vode za kućanstvo, grijanje klima uređaja, grijanje dovodne vode u kotlu, preradu tople vode i slično.
3) Primarno vraćanje topline za povrat toplote
Postoji mnogo oblika sustava za povrat otpadne topline za vijačne kompresore koji se ubrizgavaju uljem. U nastavku su navedena dva najčešća sistema. Slika 4 je dijagram toka primarnog sistema izmjene topline kompresora sa zračnim vijakom. Iz slike se vidi da hladna voda u spremniku za očuvanje topline izravno izmjenjuje toplinu s uređajem za povrat energije unutar kompresora zraka kroz pumpu za cirkulacijsku vodu, a zatim se vraća u spremnik vode za očuvanje topline. Karakteristike takvog sustava su da je oprema mala i efikasnost izmjene topline visoka, ali mora se napomenuti da je potrebno odabrati uređaj za obnavljanje materijala s dobrim kvalitetom materijala, pa ga treba redovito čistiti, u suprotnom se lako uzrokuje blokadu zbog skaliranja na visokoj temperaturi ili curenja uređaja za izmjenu topline. Primjena zagađenja.
4) Sekundarna oporaba otpadne topline
Slika 5 je dijagram toka sekundarnog sistema izmjene topline komprimiranog kompresora za ubrizgavanje ulja. Iz slike se vidi da sustav provodi dvije izmjene topline, a primarni bočni sustav koji toplinu razmjenjuje s uređajem za povrat energije je zatvoreni sustav, a sekundarni bočni sustav može Za otvorene sustave također biti i zatvoreni sustav . Zatvoreni sustav na primarnoj strani koristi čistu ili destiliranu vodu kako bi se smanjilo oštećenje jedinice za povrat energije zbog skaliranja vode. U slučaju da je izmjenjivač topline oštećen, medij za grijanje na kraju aplikacije neće biti kontaminiran.
5) Prednosti dodavanja uređaja za povrat termičke energije za vijak kompresor za ubrizgavanje ulja
Nakon što je instaliran vijačni kompresor za ubrizgavanje goriva s uređajem za povrat toplote, ima sljedeće prednosti:
(1) Zaustavite ventilator za hlađenje kompresora za zrak ili smanjite vrijeme rada ventilatora. Jedinica za povrat topline koristi pumpu za cirkulaciju vode. Motor pumpe troši određenu količinu električne energije, ali temperatura ulaznog zraka glavne jedinice kompresora zraka ne doseže 80. Na ~ 95 ° C (može se postaviti u ovom rasponu), vlastiti ventilator hlađenja kompresora zraka ne radi , snaga ovog ventilatora je obično 4 do 6 puta veća od snage cirkulirajuće pumpe, tako da se ventilator zaustavi, ciklus Potrošnja energije pumpe trebala bi biti 4 do 6 puta energetski učinkovitija. Pored toga, zbog toga što se temperatura ulja može dobro kontrolirati, ispušni ventilator u mašinskoj sobi može se otvoriti manje ili uopće ne otvoriti, što može uštedjeti energiju.
(2) Pretvaranje otpadne topline u toplu vodu bez dodatne potrošnje energije.
(3) Povećati pomak kompresora za zrak. Budući da se radnom temperaturom kompresora za zrak može učinkovito kontrolirati uređaj za povrat u rasponu od 80 do 95 ° C, koncentracija ulja može se održavati dobrom, a premještanje kompresora zraka će se povećavati, a porast je 2% do 6%. To je takođe ekvivalentno uštedi energije. Ovo je posebno važno za kompresore koji rade ljeti, jer ljeti je temperatura okoline viša, temperatura ulja često se može popeti na oko 100 ° C, ulje postaje tanje, nepropusnost i lošije smanjuje se. Stoga uređaj za povrat toplote može ljeti istaknuti svoje prednosti.
2 Vijak kompresora za pročišćavanje otpada bez ulja
1) Analiza principa rada vijačnog kompresora bez ulja
Kada se kompresor zraka izotermno komprimira, on štedi energiju. Potrošena električna energija uglavnom se pretvara u potencijalnu tlačnu energiju zraka koja se može izračunati u skladu s formulom (1):
Brzina protoka zraka kompresora m, zraka / kg
Konstanta R-plina, zrak je 287J / (kg · K)
T. - temperatura udisanja, K
Zapreminski protok Q gasa, m3 / s
P0 - pritisak usisa, Pa
Tlak ispušnih plinova P2, Pa
P Rad toplotnog zračenja kompresora za gorivo, W
P potrošnja električne snage kompresora vazduha kompresora za prijenos, W;
ρ --- gustina zraka kg / m3
Budući da ne postoji efekt hlađenja ubrizgavanja goriva, radni proces vijčanog kompresora bez ulja je približno adijabatski proces kompresije. Dvostepeni vijčani kompresor bez ulja sa interstagatskim hlađenjem relativno je ušteda rada. Glavni vijačni motor s vodenom jaknom ili uljnom jaknom ima indeks radnog procesa nešto niži od izentropnog adijabatskog indeksa, koji iznosi oko 1,3. Potrošnja snage kompresora za zrak može se izračunati prema formuli (3):
N-procesni indeks
Koncentracija Rg-plina, zrak je 287J / kg · k
T0, T1-prva i druga inspirirajuća temperatura, k
P0 - primarni pritisak usisavanja, jastučić
P1, P2-, prvi i drugi ispušni tlak, Pa;
P prijenos - potrošnja električne energije termičkog zračenja kompresora zraka, W
Vijčani kompresor bez ulja ima potencijal povratka otpadne topline u odnosu na kompresor za ubrizgavanje goriva. Budući da ulje ne djeluje na hlađenje, postupak kompresije je više odstupan od izotermalnog kompresije, pa se najveći dio snage pretvara u kompresijsku toplinu komprimiranog zraka, što je ujedno i uzrok previsoke temperature ulja- besplatni vijak kompresor zraka. Recikliranjem ovog dijela toplinske energije za industrijsku vodu korisnika, predgrijača i kupaonice znatno će se smanjiti potrošnja energije projekta, čime se postiže niska razina ugljika i zaštita okoliša.
Slika 6 prikazuje raspodjelu energije vijčanog kompresora bez ulja. Iz slike se vidi da se proizvodnja topline vodeno hlađenim vijčanim kompresorom bez ulja može povratiti 100%.
2) Obnavljanje otpadne toplote kompresora bez vijaka bez ulja
Slika 7 je dijagram toka unutrašnjosti vazdušnog kompresora za povrat energije bez vijčanog kompresora bez ulja. Kao što je prikazano na slici, hladna voda je sekvencijalno podvrgnuta izmjeni topline kroz hladnjak ulja, sustav visokog pritiska, interkuler hladnog tlaka niskog tlaka i rashladni uređaj, pri čemu se hladnjak ulja mora povećati.
3 Centrifugalno obnavljanje topline kompresora za zrak
1) Analiza principa rada centrifugalnog kompresora za vazduh
Centrifugalni kompresor zraka pokreće se rotorima da rotira plin velikom brzinom kako bi stvorio centrifugalnu silu. Zbog difuznog protoka plina u rotoru, poboljšava se protok i pritisak plina nakon prolaska kroz rotor, a stlačeni zrak se kontinuirano proizvodi. Centrifugalni kompresor zraka sastoji se uglavnom od dva dijela, rotora i statora, a rotor uključuje rotor i osovinu. Na rotoru su lopatice, pored pločice za balansiranje i dijela brtve osovine, glavno tijelo statora je kućište (cilindar), a difuzor, krivina, povratak, usisna cijev, ispuh cijev i djelomična osovina su raspoređeni na statoru. Zapečaćeno. Princip rada centrifugalnog kompresora je da se, kada se rotor rotira velikom brzinom, gas rotira. Pod djelovanjem centrifugalne sile, plin se usisava u difuzor straga, a na rotoru se formira vakuum zona, u koju vrijeme ulazi svježi zrak izvana. rotora. Impeler se rotira i plin se neprekidno usisava i ulazi, održavajući na taj način kontinuirani protok plina. Centrifugalni kompresori zraka oslanjaju se na promjene u kinetičkoj energiji za povećanje tlaka plina. Kada se rotor s noževima, tj. Radnim kotačem, okreće, lopatica pokreće plin da se okreće, prenoseći rad na plin, tako da plin dobiva kinetičku energiju. Nakon ulaska u dio statora, energetska glava se pretvara u potrebni tlak uslijed širenja statora, smanjuje se brzina, tlak se povećava, a vodeće djelovanje statorskog dijela koristi se za ulazak u rotor donjeg stupnja do nastavljaju da se povećavaju i na kraju ispuštaju volu. Za svaki kompresor, kako bi udovoljio zahtjevima dizajna, svaki kompresor ima različit broj stupnjeva i segmenata, pa čak i nekoliko cilindara.
2) Proces recikliranja otpadne topline centrifugalnim zračnim kompresorom
Centrifuga se uglavnom podvrgava trostupanjskoj kompresiji. Komprimirani zrak prvog i drugog stupnja nije pogodan za obnavljanje otpadne topline zbog utjecaja izlazne temperature i tlaka. Općenito, komprimirani zrak treće faze se skuplja otpadnom toplinom. Potrebno je dodati rashladni sloj zraka, kao što je prikazano na slici 8. Pokazuje da kada vrući kraj ne treba koristiti toplinu, komprimirani zrak se hladi bez utjecaja na rad sustava.
4 Druga vrsta metode obnavljanja otpadne topline za kompresor zraka hlađenim vodom
Za vijačke mašine sa ubrizgavanjem vode, vijčane mašine bez ulja, centrifuge i druge zračne kompresore, pored obnavljanja otpadne topline, njegove unutarnje strukturne transformacije, također je moguće izravno transformirati cjevovod rashladne vode za ostvarivanje otpadne topline a da pritom ne promeni svoju telesnu strukturu. Reciklaža.
1) Shematski dijagram iskorištavanja otpadne topline komprimiranih vazdušnih kompresora.
Sl. 9 je shematski dijagram iskorištavanja otpadne topline kompresora zraka koji koristi toplotnu pumpu izvora vode za povećanje energije. Iz slike se vidi da se rashladna voda uvodi u glavnu jedinicu toplinske pumpe izvora vode instaliranjem sekundarne pumpe na izlaznu cijev rashladne vode kompresora zraka, a temperaturni senzor na ulazu glavnog isparivača prilagođava električnu trojku - regulacijski ventil u stvarnom vremenu za kontrolu ulazne temperature isparivača. Na određenu postavljenu vrijednost, topla voda 50-55 ° C može se pripremiti za život i proizvodni proces putem jedinice toplinske pumpe izvora vode.
Ako nema potrebe za toplom vodom visoke temperature, pločni izmjenjivač topline može se serijski povezati s krugom rashladne vode zračnog kompresora. Hladna voda visoke temperature izmjenjuje toplinu s mekom vodom iz spremnika meke vode koja smanjuje unutrašnju temperaturu vode i povećava vanjsku temperaturu vode. Zagrijana voda se čuva u spremniku tople vode, a zatim transportira u toplinsku mrežu radi upotrebe na niskotemperaturnom izvoru topline. Kao što je prikazano na slici 10, kada se koristi toplina vode za hlađenje, opterećenje rashladnog sredstva za vodu je znatno smanjeno ili je čak potreban čak i rashladni toranj. No, kako bi se osigurao siguran i pouzdan rad sustava, rashladni toranj će i dalje biti zadržan, ali je upravljački ventil u normalno zatvorenom stanju ugrađen na ulazne i izlazne cijevi rashladnog tornja. Upravljački ventil prihvaća kontrolu temperature. Jednom kada sustav za obnavljanje otpadne topline ne uspije, unutarnja temperatura vode poraste na ograničenu temperaturu, ventil se otvara i upotrebljava se originalni rashladni sustav rashladnog tornja, osiguravajući pouzdano hlađenje kompresora zraka.
2) Analiza povrata otpadne topline kompresora sa vodenim hlađenjem
Jednostavno je i prikladno izravno transformirati cjevovod rashladne vode kompresora zraka, a ne mijenja strukturu tijela kompresora zraka, što može umanjiti rizik od rekonstrukcije i povećati pouzdanost rada sustava povratka topline. .
