Концепция и принцип работы винтового воздушного компрессора OSG для рекуперации отработанного тепла
На выставке Compressed Air Technology Exhibition стало ясно, что, хотя отрасль винтовых воздушных компрессоров с парогенераторами (OSG) отчаянно стремится к повышению энергоэффективности оборудования, многие компании поставили на повестку дня вопрос повторного использования энергии за счет утилизации отработанного тепла винтовых воздушных компрессоров с парогенераторами. Согласно статистике Агентства по энергетике США, при работе винтового воздушного компрессора с парогенераторами фактическое потребление электроэнергии для увеличения потенциальной энергии воздуха составляет лишь небольшую часть от общего энергопотребления компрессора, около 15%, а около 85% электроэнергии преобразуется в тепло, которое отводится в воздух посредством воздушного или водяного охлаждения. Это «избыточное» тепло отводится в воздух, что не только негативно влияет на окружающую среду, но и усиливает «парниковый эффект» атмосферы и создает «тепловое» загрязнение. При этом это тепло теряется, и 80% этого потерянного тепла может быть использовано. Это эквивалентно мощности вала винтового воздушного компрессора с парогенераторами, которая составляет около 60-70%.
Главным элементом системы рекуперации отработанного тепла винтового воздушного компрессора на паровой мазуте обычно является водогрейная установка винтового воздушного компрессора на паровой мазуте. Это энергосберегающее устройство, которое использует высокотемпературную тепловую энергию парового воздушного компрессора на паровой мазуте и полностью использует эту тепловую энергию посредством теплообмена. Благодаря теплообмену и энергосберегающему управлению, оно собирает тепловую энергию, выделяемую во время работы винтового воздушного компрессора на паровой мазуте, и улучшает условия его работы. Это энергосберегающее устройство, которое использует относительно эффективное отработанное тепло и работает с нулевыми затратами.
Источником тепловой энергии может служить винтовой воздушный компрессор с масляным впрыском, винтовой воздушный компрессор с масляным впрыском OSG центрального кондиционера, или отработанное тепло от энергоцентра или другого оборудования предприятия.
Принцип работы: Использование тепловой энергии высокотемпературного масла и газа в процессе сжатия и передача этой тепловой энергии горячей воде нормальной температуры посредством теплообмена для обеспечения использования тепловой энергии, как показано на рисунке. Двигатель приводит в движение винтовой компрессор, вращая его, а воздух всасывается в винтовой компрессор OSG через фильтр, сжимается до воздуха высокого давления и смешивается с циркулирующим маслом, образуя высокотемпературную и высокодавленную маслогазовую смесь, которая поступает в маслогазоотделитель. После разделения маслогазовой смеси на масло, газ и воздух, сжатый воздух охлаждается в охладителе и подается потребителю; в то время как циркулирующее масло и газ разделяются в маслогазоотделителе, конденсируются в жидкость, затем охлаждаются в предварительном охладителе и фильтруются фильтром, возвращаясь в винтовой компрессор OSG для завершения цикла. Ветрокомпрессор OSG подает высокотемпературное циркулирующее масло (и высокотемпературный сжатый газ) в водогрейную установку. Тепловая энергия, выделяемая во время работы винтового воздушного компрессора OSG, полностью поглощается водогрейным агрегатом, и при этом винтовой воздушный компрессор OSG охлаждается.
В процессе длительной непрерывной работы винтового воздушного компрессора электрическая энергия преобразуется в механическую, а механическая энергия — в тепловую. В процессе преобразования механической энергии в тепловую воздух сжимается под высоким давлением, что приводит к резкому повышению его температуры. Это распространенный физический механизм преобразования энергии.
Высокоскоростное вращение механического винта также создает трение и тепло. Выделяющееся большое количество тепла смешивается со смазочным маслом винтового воздушного компрессора OSG, превращаясь в масляно-газовый пар и отводясь от корпуса. Тепло этого высокотемпературного масляно-воздушного потока эквивалентно 1/1 потребляемой мощности воздушного компрессора. 4. Его температура обычно находится в диапазоне от 80°C (зимой) до 100°C (летом и осенью). Из-за требований к рабочей температуре машины эта тепловая энергия бесполезно выбрасывается в атмосферу, то есть система теплоотвода винтового воздушного компрессора OSG обеспечивает работу машины в соответствии с требованиями к температуре.
Тепловая энергия, рекуперируемая с помощью винтового воздушного компрессора OSG, может быть использована во многих областях производства и удовлетворения бытовых потребностей в тепле:
Пополнение и предварительный подогрев котловой воды. Большинство предприятий и отраслей промышленности используют котлы в производственном процессе. Используя рекуперированное тепло отработанного воздуха винтового компрессора OSG, питательная вода для котла может быть нагрета с более низкой температуры перед поступлением в котел, а затем нагрета котлом до заданной температуры. Это позволяет значительно снизить затраты на топливо во время работы котла.
Для производства чистой воды методом обратного осмоса используется тепло (RO). Пищевая, полупроводниковая, фармацевтическая и химическая промышленность часто используют большие объемы чистой воды, полученной методом обратного осмоса, в своих производственных процессах. Чистая вода должна производиться при определенной температуре 25 °C. Когда температура воды ниже 25 °C весной, осенью и зимой, приходится инвестировать в оборудование и расходовать топливо для нагрева воды. Утилизация отработанного тепла от винтового воздушного компрессора обратного осмоса для производства чистой воды позволяет не только снизить расход топлива, но и уменьшить инвестиционные затраты на нагревательное оборудование.
Используйте тепло для отопления. Во многих регионах зимой требуется отопление, которое часто обеспечивается котлами. Отработанное тепло винтового воздушного компрессора OSG теперь используется для отопления, что не только экономит энергию, но и снижает установленную мощность котла, а также уменьшает инвестиции в оборудование.
Обогрев в цехах использует тепло. Для повышения эффективности производства в цехах нанесения покрытий и покраски в сборочной промышленности часто требуется обогрев воздуха для обеспечения необходимой температуры в сушильной камере и ускорения сушки краски.
Горячая вода для купания и мобильная подача горячей воды. Например, производственный цех должен обеспечивать потребности сотрудников в купании в соответствии с требованиями компании к санитарным условиям окружающей среды, а отработанное тепло винтового воздушного компрессора OSG используется для нагрева горячей воды для купания и т. д.
Кроме того, на выставке технологий сжатого воздуха стало известно, что использование устройств рекуперации отработанного тепла винтовых воздушных компрессоров с парогазовой установкой (OSG) или тепловых насосов с водяным источником позволяет снизить температуру компрессорного масла, уменьшить его износ, обеспечить хорошую смазку, снизить износ оборудования и продлить срок службы компрессорного масла; охлаждение компрессорного масла повышает его вязкость, улучшает герметизацию, обеспечивает большую силу всасывания, снижает утечки и увеличивает производительность по газу; низкая температура компрессорного масла позволяет непрерывно работать при полной нагрузке, сокращая количество пусков оборудования с малой нагрузкой на ≥25%; при снижении температуры в помещении компрессорного устройства до температуры окружающей среды во время работы верхний охлаждающий вентилятор и вытяжной вентилятор машинного отделения могут быть остановлены и запущены; снижение технологической нагрузки на оборудование для постобработки на 20% повышает эффективность обработки; все отработанное тепло компрессорного устройства используется для производства горячей воды, при этом не выделяются отработанные горячие газы, что значительно снижает энергопотребление при приготовлении горячей воды.
Дата публикации: 11 октября 2023 г.
