Rääkides mitme tüüpilise õhukompressori heitsoojuse taaskasutusest
Suruõhk on tööstuses üks enim kasutatud energiaallikaid. Turvalisuse, saastevaba, hea regulatiivse toimimise, mugava transpordi jms eeliste tõttu kasutatakse seda üha enam tänapäevastes tööstusväljades. Kuid kvaliteetse suruõhu saamiseks on vaja palju energiat. Enamikus tootmisettevõtetes tarbib suruõhk 10–35% kogu elektritarbimisest. Parandades suruõhusüsteemi tõhusust pidevalt, tekitab õhukompressor töö ajal suure koguse survesoojust. Survesoojuse tarbitav energia moodustab üle 85% seadme töövõimsusest. Tavaliselt eraldub see energia osa seadme õhujahutuse või vesijahutussüsteemi kaudu. Atmosfääris.
Seetõttu on kompressorite soojuse taastamine vajalik vahend õhusüsteemi kadude pidevaks vähendamiseks ja klientide tootlikkuse suurendamiseks. Jääksoojuse taaskasutamise energiasäästlikke tehnoloogiaid on praegu palju uuritud, kuid enamik neist on ette nähtud ainult õlisissepritsega kruvikompressori õlitorustiku ümberkujundamiseks. Selles töös tutvustatakse üksikasjalikult mitmete tüüpiliste õhukompressorite tööpõhimõtet ja heitgaasisoojuse taaskasutussüsteemi omadusi ning mõistetakse põhjalikumalt õhukompressorite heitsoojuse taaskasutamise viise ja vorme, mis võimaldavad paremini heitsoojust taastuda ja vähendada ettevõtete energiakulusid. . Energiasäästu ja keskkonnakaitse eesmärk.
Tutvustatakse mitmeid tüüpilisi õhukompressorite soojuse taaskasutamise meetodeid ja vorme.
1 Õhusissepritsega kruvikompressori jääksoojuse analüüs
1) Õlisissepritsega kruvikompressori tööpõhimõtte analüüs
Õlisissepritsega kruvikompressor on kõrge turuosaga õhukompressor. Tööpõhimõte on näidatud joonisel 1.
Õlisissepritsega kruvikompressori õlil on kolm funktsiooni: jahutamine neelab suru, tihendamise ja määrimise soojust.
Gaasiteekond: väline õhk siseneb masina pea läbi õhufiltri ja surutakse kruvi abil kokku. Õli ja gaasi segu juhitakse väljalaskeavast, see läbib torustiku süsteemi ja õli ja gaasi eraldamise süsteemi, siseneb õhujahutisse ja vähendab suruõhu kõrgel temperatuuril vastuvõetava tasemeni. .
Õliring: õli ja gaasi segu juhitakse peamasina väljalaskeavast. Õlieraldussilindris eraldatakse jahutusõli suruõhust ja siseneb seejärel õlijahutisse, et eemaldada kõrge temperatuuriga õli soojus. Jahutatud õli sisestatakse vastava õliringluse kaudu uuesti põhimasinasse. Jahutage, tihendage ja määrige. Korduvalt.
2) Õlisissepritsega kruvikompressori jäätmesoojuse taaskasutamise põhimõte
Õlipihustiga õhukompressori heitgaasisoojuse skeem ja vooskeem on näidatud joonistel 2 ja 3.
Joonistest 2 ja 3 on näha, et kompressoripea kokkusurumisel moodustatud kõrge temperatuuri ning kõrgsurve õli ja gaasi segu eraldatakse õli- ja gaasi separaatoris ning kõrge temperatuuriga õli juhitakse kuumusesse. soojusvaheti, reformides nafta ja gaasi eraldaja õlitorustikku. Möödavooluklapp jaotab soojusvahetisse ja möödavoolutorusse siseneva õli koguse reaalajas, tagades sellega, et tagasivoolu õli temperatuur ei oleks madalam õhukompressori tagasivoolu kaitse temperatuurist ja külma vee külgsuunas soojusvaheti vahetab soojust kõrge temperatuuriga õliga. Kuumutatud sooja vett saab kasutada tarbevee soojendamiseks, kliimaseadmete soojendamiseks, katla toitevee eelsoojendamiseks, kuuma vee töötlemiseks jms.
3) primaarse soojuse taaskasutamisega seotud soojuse taaskasutamine
Õlisissepritsega kruvikompressorite jaoks on palju soojusenergia taaskasutussüsteemide vorme. Allpool on loetletud kaks levinumat süsteemi. Joonis fig 4 on õlipihustiga õhukompressori primaarse soojusvahetussüsteemi vooskeem. Jooniselt on näha, et soojuskaitsepaagis olev külm vesi vahetab soojusenergia taaskasutusseadmega õhukompressori sees oleva tsirkuleeriva veepumba kaudu soojust ja naaseb seejärel soojuse säilitamise veepaaki. Sellise süsteemi omadusteks on see, et seadmed on väikesed ja soojusvahetuse efektiivsus kõrge, kuid tuleb siiski märkida, et on vaja valida hea kvaliteediga materjalimaterjal, mida tuleb regulaarselt puhastada, vastasel juhul tuleb seda puhastada. on kergesti põhjustatav ummistus kõrge temperatuuri skaleerimise või soojusvahetusseadme lekke tõttu. Saaste taotlus.
4) Teisene soojuse taaskasutamine jäätmete soojuse taaskasutamine
Joonis 5 on õlisissepritsega kruvikompressori sekundaarse soojusvahetussüsteemi vooskeem. Jooniselt on näha, et süsteem teostab kahte soojusvahetust ja primaarne külgsüsteem, mis vahetab soojust energia taaskasutamise seadmega, on suletud süsteem, teisese külje süsteem võib avatud süsteemide korral olla ka suletud süsteem. . Primaarkülje suletud süsteem kasutab puhast vett või destilleeritud vett, et vähendada energia taastumisüksuse kahjustusi vee ketenduse tõttu. Kui soojusvaheti on kahjustatud, ei ole küttekeskkond rakenduse otsas saastunud.
5) Õlisissepritsega kruvikompressori jaoks soojusenergia taastamise seadme lisamise eelised
Pärast kütuse sissepritsega kruvikompressori paigaldamist koos soojustagastusega seadmega on sellel järgmised eelised:
(1) Peatage õhukompressori enda jahutusventilaator või vähendage ventilaatori tööaega. Soojuse taaskasutusseade kasutab tsirkuleerivat veepumpa. Pumba mootor tarbib teatud hulgal elektrienergiat, kuid õhukompressori põhiseadme õhu sisselasketemperatuur ei jõua 80-ni. Temperatuuril ~ 95 ° C (selle vahemiku saab reguleerida) õhukompressori enda jahutusventilaator ei tööta , on selle ventilaatori võimsus tavaliselt 4–6 korda suurem kui tsirkuleeriva pumba võimsus, seega ventilaator peatub, tsükkel Pumba energiatarve peaks olema 4–6 korda energiatõhusam. Kuna õlide temperatuuri saab hästi kontrollida, saab masinaruumi väljatõmbeventilaatori avada vähem või üldse mitte, mis võib energiat säästa.
(2) Heitsoojuse muundamine kuumaks veeks ilma täiendava energiatarbimiseta.
(3) Suurendage õhukompressori töömahtu. Kuna õhukompressori töötemperatuuri saab tõhusalt reguleerida taaskasutusseadmega vahemikus 80 kuni 95 ° C, saab õli kontsentratsiooni hoida heaks ning õhukompressori nihkumine suureneb ja tõus 2% kuni 6%. See on samaväärne ka energiasäästuga. See on eriti oluline suvel töötavate õhukompressorite jaoks, kuna suvel on ümbritseva õhu temperatuur kõrgem, õli temperatuur võib sageli tõusta umbes 100 ° C-ni, õli muutub õhemaks, õhutihedus halvemaks ja heitgaasi maht on vähendatud. Seetõttu saab soojustagastusega seade suvel esile tuua oma eelised.
2 Õlivaba kruvikompressoriga soojuse taaskasutamine
1) Õlivaba kruvikompressori tööpõhimõtte analüüs
Kui õhukompressor on isotermiliselt kokku surutud, on see kõige energiasäästlikum. Tarbitud elektrienergia muundatakse peamiselt õhu kokkusurumise potentsiaalseks energiaks, mida saab arvutada valemi (1) kohaselt:
Õhukompressori õhumassi voolukiirus, kg / s
R-gaasi konstant, õhk on 287J / (kg · K)
T. - sissehingamise temperatuur, K
Q-gaasi ruumala, m3 / s
P0 - imemisrõhk, Pa
P2-heitgaasisurve, Pa
P Fu-air kompressori soojuskiirguse töö, W
P käigukastiga liikuva õhukompressori ajami energiatarve, W;
ρ --- õhutihedus kg / m3
Kuna kütuse sissepritsel puudub jahutav efekt, on õlivaba kruvikompressori tööprotsess ligikaudu adiabaatiline surveprotsess. Kaheetapiline õlivaba kruvikompressor koos intersioonidevahelise jahutusega on suhteliselt tööjõusäästlik. Veevaipaga või õlikilbiga kruvitud peamasina tööprotsesside indeks on pisut madalam kui isentroopiline adiabaatiline indeks, mis on umbes 1,3. Õhukompressori energiatarvet saab arvutada valemi (3) järgi:
N-protsessi indeks
Rg-gaasi konstant, õhk on 287J / kg · k
T0, T1 - esimene ja teine sissehingatav temperatuur, k
P0- primaarne imemisrõhk, pad
P1, P2-, esimene ja teine heitgaasisurve, Pa;
P ülekanne - õhukompressori soojuskiirguse energiatarve, W
Õlivaba kruvikompressoril on võrreldes kütuse sissepritseõhukompressoriga võimalik soojuse taastumine. Kuna õlil puudub jahutav efekt, kaldub kokkusurumisprotsess isotermilisest kokkusurumisest rohkem ja suurem osa energiast muundatakse suruõhu survesoojuseks, mis on ka õli liigse temperatuuri põhjustajaks. tasuta kruvikompressor. Selle soojusenergia osa ringlussevõtt kasutaja tööstuslikuks, eelkuumuti ja vannitoa veeks vähendab projekti energiatarbimist oluliselt, saavutades seega vähese süsiniku ja keskkonnakaitse.
Joonis 6 näitab õlivaba kruvikompressori energiajaotust. Jooniselt on näha, et vesijahutusega õlita kruvikompressori soojuse tootmist saab 100% tagasi.
2) Õlivaba kruvikompressoriga soojuse taaskasutamine
Joonis 7 on õlivaba kruvikompressori energiakogumiskompressori sisemiste materjalide voodiagramm. Nagu on näidatud joonisel, toimub külma vee järjestikune soojusvahetus õlijahuti, kõrgsurvekompressioonisüsteemi, madala rõhuga survesüsteemi vahejahuti ja järeljahuti kaudu, kusjuures õlijahuti tuleb suurendada.
3 Tsentrifugaalse õhukompressoriga soojuse taaskasutamine
1) Tsentrifugaalkompressori tööpõhimõtte analüüs
Tsentrifugaalset õhukompressorit juhib tiivik, et tsentrifugaaljõu tekitamiseks gaasi suurel kiirusel pöörata. Gaasi hajutamise tõttu tiivikus paranevad gaasi voolukiirus ja rõhk pärast tiiviku läbimist ning pidevalt toodetakse suruõhku. Tsentrifugaalne õhukompressor koosneb peamiselt kahest osast, rootorist ja staatorist ning rootor sisaldab tiivikut ja võlli. Tiivikul on terad, lisaks tasakaaluplaadile ja võlli tihendi osale on staatori põhiosa korpus (silinder) ning hajuti, kõver, tagasivool, sisselasketoru, heitgaas toru ja osaline võll on paigutatud staatorile. Suletud. Tsentrifugaalkompressori tööpõhimõte on see, et kui tiivik pöörleb suurel kiirusel, pöörleb gaas. Tsentrifugaaljõu mõjul imetakse gaasi difuusorisse tagant ja tiiviku juurde moodustatakse vaakumitsoon, mille ajal siseneb värske väljastpoolt tuleva õhk. tiivik. Tööratas pöörleb ja gaasi imetakse pidevalt sisse ja välja, hoides sellega pidevat gaasivoolu. Tsentrifugaalsed õhukompressorid sõltuvad gaasi rõhu suurendamisel kineetilise energia muutustest. Kui labadega rootor, see tähendab tööratas, pöörleb, ajab lõiketera gaasi pöörlema, kandes töö gaasi, nii et gaas saab kineetilist energiat. Pärast staatori osa sisenemist muundatakse energiapea staatori laienemise tõttu vajalikuks rõhuks, kiirust vähendatakse, rõhku suurendatakse ja staatori osa suunavat tegevust kasutatakse alumise astme tiiviku sisenemiseks suureneb jätkuvalt ja lõpuks vabaneb volute. Iga kompressori jaoks on konstruktsiooninõuete täitmiseks vajaliku rõhu saavutamiseks igal kompressoril erinev arv astmeid ja segmente ning isegi mitu silindrit.
2) Tsentrifugaalse õhukompressoriga soojuse taaskasutamise protsess
Tsentrifuug toimub üldjuhul kolmeastmelise kokkusurumisega. Esimese ja teise astme suruõhk ei sobi väljalasketemperatuuri ja rõhu mõjul jäätmesoojuse taaskasutamiseks. Üldiselt võetakse kolmanda astme suruõhk tagasi heitsoojuse abil. On vaja lisada õhu järeljahuti, nagu näidatud joonisel 8. See näitab, et kui kuum ots ei vaja kuumust, jahutatakse suruõhk, ilma et see mõjutaks süsteemi tööd.
4 Veel üks tüüpi vesijahutusega õhukompressori heitsoojuse taaskasutamise meetod
Vesijahutusega õlisissepritsega kruvimasinate, õlivabade kruvimasinate, tsentrifuugide ja muude õhukompressorite jaoks on lisaks sisemise konstruktsioonilise muundamise heitsoojuse taastamisele võimalik jahutusveetorustikku ka otse muundada, et realiseerida heitsoojus. muutmata selle kehaehitust. Ringlussevõtt.
1) Vesijahutusega õhukompressorite heitgaasisoojuse skeem.
Joonis 9 on õhukompressori heitgaasisoojuse skemaatiline diagramm, kasutades energia suurendamiseks veeallika soojuspumpa. Jooniselt on näha, et jahutusvesi juhitakse veeallika soojuspumba põhiseadmesse sekundaarpumba paigaldamise abil õhukompressori jahutusvee väljalasketorule ja peaaurusti sisselaskeava temperatuuriandur reguleerib elektrilist kolme -suunaline reguleerventiil reaalajas aurusti sisendtemperatuuri reguleerimiseks. Teatud seatud väärtuse korral saab veeallika soojuspumba kaudu eluks ja tootmisprotsessiks ette valmistada 50–55 ° C kuuma vett.
Kui puudub kõrge temperatuuriga sooja vee vajadus, saab plaatsoojusvaheti ühendada järjestikku õhukompressori ringleva jahutusveeringlusega. Kõrgtemperatuuriline jahutusvesi vahetab pehme veega paagist soojust pehme veega, mis vähendab vee sisemist temperatuuri ja tõstab välist veetemperatuuri. Kuumutatud vett hoitakse kuuma vee mahutis ja transporditakse seejärel soojusvõrku madala temperatuuriga soojusallika jaoks. Nagu on näidatud joonisel 10, väheneb jahutusvee soojuse kasutamisel vesijahuti koormus tunduvalt või on vaja taas jahutustorni. Süsteemi ohutu ja usaldusväärse töö tagamiseks tuleb jahutustorn siiski alles jätta, kuid normaalselt suletud olekus olev juhtventiil paigaldatakse jahutustorni sisse- ja väljalasketorudele. Juhtventiil võtab temperatuuri reguleerimise. Kui heitsoojuse taaskasutussüsteem ebaõnnestub, tõuseb vee sisemine temperatuur piiratud temperatuurini, ventiil avaneb ja kasutusele võetakse originaalne jahutustorni jahutussüsteem, mis tagab õhukompressori usaldusväärse jahutamise.
2) Vesijahutusega õhukompressori heitgaasisoojuse analüüs
Õhukompressori jahutust veetorustikku on lihtne ja mugav ümber kujundada ning see ei muuda õhukompressori korpuse struktuuri, mis võib vähendada rekonstrueerimise ohtu ja suurendada heitsoojuse taaskasutussüsteemi töökindlust. .
