摘要 在全国能源需求持续增长而实际供应相对下降以及国家对环保重视的形势下，节能降耗、环保排放已势在必行。垃圾发电行业正在快速兴起，空压机作为垃圾发电厂的重要设备，电能消耗很大，经常占到电厂用电的12%-15%，甚至更多。而空压机运行时发生的能量转换却不对等，压缩机的输入电能大部分转化为压缩热并散发掉，造成能源热量的浪费，因此提出空压机热能回收改造，这样既可以最大限度地回收能量，减少能耗，又能提高空压机的产气效率，延长设备寿命；同时减少CO2的排放，减少热污染。
关键词:垃圾发电厂；空压机；热能回收
Abstract In the context of environmental protection, China's energy demand continues to grow and the actual supply is relatively lower. Therefore, it is imperative to reduce energy consumption and environmental emission. The waste generation industry is booming, and the air compressor is an important part of the garbage power plant, and the power consumption is very large, which often accounts for 12% to 15% of the electricity used in power plants, or even more. However, air compressor occurred during energy conversion is unequal, into compression heat input power most of the compressor and escaping, wastes the energy of heat, so the air compressor heat recovery transformation is put forward, such already can maximize the recovery of energy, reduce energy consumption, and can improve the efficiency of air compressor gas, extend the service life of equipment.Meanwhile, reduce CO2 emissions and reduce heat pollution.
Key wods: Garbage power plant;Air compressor;Heat recovery
现以威海垃圾发电厂改造进行实例分析
1.改造背景
威海垃圾焚烧发电厂压缩空气系统配备三台英格索兰喷油螺杆压缩机，型号R132-IU，单台产气量22.3m3/min ，两用一备，日常运行一台加载率在90%，一台在75%左右。冷却系统采用风冷形式，风冷空压机的冷却系统由空压机内置、油冷却器、气冷却器、排风扇换热器等组成。冷却用空气通过强制对流的方式对油和气进行冷却，从而保证空压机的正常运行。加载时压缩机主机排气口的润滑油温度在88°C-95°C，夏季高温季节温度更高，频繁出现超温跳机故障。所以为确保空压机的正常运转，保障发电机组的稳定运行，必须给空压机散热装置进行改造，同时最大限度对热量加以回收，从而有效提高能源的利用率。
2.改造原则
(1)热能回收改造不应以牺牲空压机的可靠性和使用寿命为代价，改造后空压机应保持与原来一致的高可靠性。
(2)热能回收系统同空压机原来的冷却系统均应为独立系统，做到互不影响；当热能回收系统出现故障的时候，原系统仍能保持正常运行。
(3)由于空压机在垃圾发电厂的重要性，增加的热能回收系统要保证可靠的运行，并便于维护保养。
3.改造方案
螺杆空压机的工作原理是由一对相互平行啮合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，从而实现空压机的吸气、压缩和排气的全过程。完成电能到机械能再到风能的能量转换。在机械能转换为风能过程中，空气得到强烈的压缩，产生大量压缩热；同时转子的高速旋转，也会产生热量，这些高温油气混合物经过油气分离器分离，风冷却器冷却后，油回到螺杆机头内，空气再通过后冷却装置冷却后供生产使用，而风冷却器用来冷却高温油气的空气吸收热量后则直接排空。
威海垃圾发电厂螺杆空压机工作流程示意图
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螺杆空压机节能系统就是利用热能转换原理，把空压机散发的热量回收转换到水里，水吸收了热量后，水温就会升高。使空压机组的运行温度降低，提高了空压机运行效率，延长空压机润滑油使用寿命，本改造回收的热水供给除氧器用水和SNCR用水，减少除氧器辅助加热蒸汽的用量以及SNCR加热系统用电，从而实现空压机热能的回收利用。
热回收系统包含：空压机内部油路改造;外部加装两次热交换器，为保证除盐水的水质品质不被污染，特设立两次换热。空压机在运转时产生的热能通过回收系统回收，首先高温空压机油与一次水进行换热，获得热量的一次水通过循环泵板式换热器与二次水（除盐水）进行热量交换，被加热后的二次水（除盐水）供给除氧器以及SNCR系统。热回收系统是安装在空压机外部的系统，通过油管以及连接件与空压机进行相连。
能量回收工艺系统：
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4.技术经济效益分析
通过两个月的投运情况分析，本工程技改取得了满意的效果
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1吨水每升高1℃，所需要热量为1000Kcal；按每年运行8000小时计算，共回收热量：
（81.6-29.3）×8000×4=16.7亿Kcal
折合单位为焦耳1 Kcal=4.18KJ 16.7×4.18=69亿KJ
换算为400℃、2.5MPA过热蒸汽，过热蒸汽焓值为3200KJ/KG
69亿/3200=2156.25T蒸汽
2156.25×180=38.81万度
按上网电价0.65元/度计算
38.81×0.65=25.2万元
空压机能量回收循环泵功率3KW
能耗：3×8000=24000 24000×0.65=1.56万元
25.2-1.56=23.64万元
投资效益：投资24 万元， 一年内可收回投资
5.小结
威海垃圾焚烧厂空压机热能回收系统投用后，经实践证明，不仅降低了空压机的温度，减少压缩机由于高温引起的故障，提高空压机运行效率，延长设备的使用寿命，有效保障了空压机安全稳定运行，减少了热污染。更是对空压机多余热量进行了回收，提高了锅炉除盐水的温度，达到了节能降耗，清洁排放，降低企业生产成本的目的。空压机热能回收的利用不限于本案例，企业应针对自身实际状况，提出合理技改，比如热能回收应用于冬季取暖（热水空调、暖气片取暖），生活用水（洗澡、洗手、食堂），原水加热，生产用水加热等等。
参考文献
[1].程宝华，李先瑞主编，板式换热器及换热装置技术应用手册，中国建筑工业出版社2005.9
[2].邢子文，螺杆空压机理论、设计及应用，北京：机械工业出版社2008.8
[3].沈维道，蒋智敏，童钧耕等编，工程热力学（第三版）北京：高等教育出版社，2000.