Berbicara tentang pemulihan panas limbah dari beberapa kompresor udara yang khas
Udara terkompresi adalah salah satu sumber daya yang paling banyak digunakan di industri. Karena keunggulannya yaitu keselamatan, bebas polusi, kinerja regulasi yang baik, transportasi yang nyaman, dll., Ini semakin banyak digunakan di bidang industri modern. Tetapi untuk mendapatkan kualitas yang baik udara bertekanan membutuhkan banyak energi. Di sebagian besar perusahaan produksi, udara tekan mengkonsumsi 10% hingga 35% dari total konsumsi listrik. Sambil terus meningkatkan efisiensi sistem udara tekan, kompresor udara akan menghasilkan sejumlah besar panas kompresi selama operasi. Energi yang dikonsumsi oleh panas kompresi menyumbang lebih dari 85% daya operasi unit. Biasanya, bagian energi ini dilepaskan melalui sistem pendingin udara atau pendingin air unit. Di atmosfer.
Oleh karena itu, pemulihan panas kompresor adalah cara yang diperlukan untuk terus mengurangi kehilangan sistem udara dan meningkatkan produktivitas pelanggan. Teknologi hemat energi untuk pemulihan panas limbah saat ini banyak dipelajari, tetapi kebanyakan hanya untuk transformasi pipa minyak dari kompresor udara sekrup yang diinjeksi oli. Makalah ini memperkenalkan prinsip kerja beberapa kompresor udara khas dan karakteristik sistem pemulihan panas limbah secara rinci, dan lebih memahami cara dan bentuk pemulihan panas limbah kompresor udara, yang dapat lebih baik memulihkan panas limbah dan mengurangi biaya energi perusahaan . Tujuan penghematan energi dan perlindungan lingkungan.
Beberapa tipikal metode dan bentuk pemulihan panas limbah udara diperkenalkan.
1 Analisis pemulihan panas sisa kompresor udara sekrup injeksi udara
1) Analisis prinsip kerja kompresor sekrup udara yang diinjeksi minyak
Kompresor udara sekrup yang diinjeksi oli adalah jenis kompresor udara dengan pangsa pasar yang tinggi. Prinsip kerja ditunjukkan pada Gambar 1.
Minyak dari kompresor udara sekrup yang diinjeksi minyak memiliki tiga fungsi: pendinginan menyerap panas kompresi, penyegelan dan pelumasan.
Jalur gas: Udara eksternal memasuki kepala mesin melalui filter udara dan dikompresi oleh sekrup. Campuran minyak dan gas dikeluarkan dari port pembuangan, melewati sistem pipa dan sistem pemisahan minyak dan gas, memasuki pendingin udara, dan mengurangi udara bertekanan suhu tinggi ke tingkat yang dapat diterima. .
Sirkuit oli: Campuran oli dan gas dikeluarkan dari outlet engine utama. Dalam silinder pemisah oli, oli pendingin dipisahkan dari udara terkompresi dan kemudian memasuki pendingin oli untuk menghilangkan panas oli suhu tinggi. Oli yang didinginkan dimasukkan kembali ke dalam mesin utama melalui sirkuit oli yang sesuai. Dinginkan, tutup, dan lumasi. Berkali-kali.
2) Prinsip pemulihan panas limbah dari kompresor udara sekrup injeksi minyak
Diagram skematik dan diagram alir dari pemulihan panas limbah dari kompresor udara screw jet minyak ditunjukkan pada Gambar. 2 dan Gambar. 3.
Dapat dilihat dari Gbr. 2 dan Gbr. 3 bahwa campuran oli dan gas bertekanan tinggi dan bertekanan tinggi yang dibentuk oleh kompresi kepala kompresor dipisahkan dalam oli dan pemisah gas, dan oli suhu tinggi dimasukkan ke dalam panas penukar dengan mereformasi pipa pembuangan minyak dan pemisah minyak. Katup bypass mendistribusikan jumlah oli yang memasuki penukar panas dan pipa bypass secara real time, dengan demikian memastikan bahwa suhu oli kembali tidak lebih rendah dari suhu perlindungan oli kembali dari kompresor udara, dan air dingin di sisi air penukar panas bertukar panas dengan minyak suhu tinggi. Air panas yang dipanaskan dapat digunakan untuk air panas domestik, pemanas AC, pemanasan air umpan boiler, proses air panas, dan sejenisnya.
3) Pemulihan panas primer pemulihan panas limbah
Ada banyak bentuk sistem pemulihan panas limbah untuk kompresor sekrup udara yang diinjeksi oli. Dua sistem yang paling umum tercantum di bawah ini. Gambar 4 adalah bagan alir sistem pertukaran panas primer dari kompresor udara screw jet minyak. Dapat dilihat dari gambar bahwa air dingin di tangki pengawet panas secara langsung bertukar panas dengan perangkat pemulihan energi di dalam kompresor udara melalui pompa air yang beredar, dan kemudian kembali ke tangki air pengawet panas. Karakteristik dari sistem seperti itu adalah bahwa peralatannya kecil dan efisiensi pertukaran panasnya tinggi, tetapi harus dicatat bahwa perlu untuk memilih alat pemulihan bahan dengan kualitas bahan yang baik, dan perlu dibersihkan secara teratur, jika tidak mudah menyebabkan penyumbatan karena penskalaan suhu tinggi atau kebocoran perangkat pertukaran panas. Aplikasi polusi.
4) Pemulihan panas sekunder, pemulihan panas limbah
Gambar 5 adalah bagan alir sistem pertukaran panas sekunder dari kompresor udara sekrup yang diinjeksi oli. Hal ini dapat dilihat dari gambar bahwa sistem melakukan dua pertukaran panas, dan sistem sisi primer yang bertukar panas dengan perangkat pemulihan energi adalah sistem tertutup, dan sistem sisi sekunder dapat. Untuk sistem terbuka, dapat juga berupa sistem tertutup. . Sistem tertutup pada sisi primer menggunakan air murni atau air suling untuk mengurangi kerusakan pada unit pemulihan energi karena penskalaan air. Jika penukar panas rusak, media pemanas di ujung aplikasi tidak akan terkontaminasi.
5) Keuntungan menambahkan perangkat pemulihan energi termal untuk kompresor sekrup udara yang diinjeksi oli
Setelah kompresor udara sekrup injeksi bahan bakar dipasang dengan perangkat pemulihan panas, ia memiliki keuntungan sebagai berikut:
(1) Hentikan kipas pendingin kompresor udara sendiri atau kurangi waktu pengoperasian kipas. Unit pemulihan panas menggunakan pompa air yang beredar. Motor pompa mengkonsumsi sejumlah energi listrik, tetapi suhu saluran masuk udara dari unit utama kompresor udara tidak mencapai 80. Pada ~ 95 ° C (dapat diatur dalam kisaran ini), kipas pendingin kompresor udara sendiri tidak berfungsi , kekuatan kipas ini umumnya 4 hingga 6 kali lebih besar dari daya pompa yang bersirkulasi, sehingga kipas berhenti, siklus Konsumsi daya pompa harus 4 hingga 6 kali lebih hemat energi. Selain itu, karena suhu oli dapat dikontrol dengan baik, kipas gas buang di ruang mesin dapat dibuka kurang atau tidak sama sekali, yang dapat menghemat energi.
(2) Mengubah limbah panas menjadi air panas tanpa konsumsi energi tambahan.
(3) Meningkatkan perpindahan kompresor udara. Karena suhu operasi kompresor udara dapat dikontrol secara efektif oleh alat pemulihan dalam kisaran 80 hingga 95 ° C, konsentrasi oli dapat dipertahankan dengan baik, dan perpindahan kompresor udara akan meningkat, dan peningkatannya adalah 2% hingga 6%. Ini juga setara dengan penghematan energi. Ini sangat penting untuk kompresor udara yang beroperasi di musim panas, karena di musim panas, suhu sekitar lebih tinggi, suhu oli sering dapat naik hingga sekitar 100 ° C, oli menjadi lebih tipis, kedap udara menjadi lebih buruk, dan volume gas buang berkurang. Karena itu, perangkat pemulihan panas dapat menyoroti kelebihannya di musim panas.
2 Kompresor udara ulir sekrup bebas minyak pemulihan panas
1) Analisis prinsip kerja kompresor sekrup udara bebas minyak
Ketika kompresor udara dikompresi secara isotermal, itu adalah yang paling hemat energi. Energi listrik yang dikonsumsi sebagian besar diubah menjadi energi potensial tekan udara, yang dapat dihitung menurut rumus (1):
Laju aliran massa udara kompresor m-air, kg / s
Konstanta R-gas, udara 287J / (kg · K)
T. - suhu inhalasi, K
Aliran volume Q-gas, m3 / s
P0 - tekanan hisap, Pa
P2-knalpot, Pa
Pekerjaan radiasi panas kompresor P-kompresor udara, W
Kompresor udara penggerak transmisi-P mendorong konsumsi daya, W;
ρ --- kepadatan udara kg / m3
Karena tidak ada efek pendinginan dari injeksi bahan bakar, proses kerja kompresor sekrup udara bebas minyak kira-kira merupakan proses kompresi adiabatik. Kompresor udara ulir bebas minyak dua tahap dengan pendinginan antar sela relatif hemat tenaga. Mesin utama sekrup dengan jaket air atau jaket oli memiliki indeks proses kerja yang sedikit lebih rendah daripada indeks adiabatik isentropik, yaitu sekitar 1,3. Konsumsi daya kompresor udara dapat dihitung sesuai dengan rumus (3):
Indeks proses-N
Konstanta Rg-gas, udara 287J / kg · k
Suhu inspirasi T0, T1-pertama dan kedua, k
P0- tekanan hisap primer, pad
P1, P2-, tekanan buang pertama dan kedua, Pa;
Transmisi P - kompresor udara konsumsi daya radiasi termal, W
Kompresor udara ulir bebas minyak memiliki potensi untuk pemulihan panas limbah dibandingkan dengan kompresor udara injeksi bahan bakar. Karena tidak ada efek pendinginan oli, proses kompresi lebih menyimpang dari kompresi isotermal, dan sebagian besar daya diubah menjadi panas kompresi udara terkompresi, yang juga merupakan penyebab suhu oli yang berlebihan. kompresor udara sekrup gratis. Daur ulang ini bagian dari energi panas untuk air industri pengguna, preheater dan air kamar mandi akan sangat mengurangi konsumsi energi proyek, sehingga mencapai karbon rendah dan perlindungan lingkungan.
Gambar 6 menunjukkan distribusi energi kompresor sekrup udara bebas minyak. Dapat dilihat dari gambar bahwa produksi panas kompresor sekrup udara bebas minyak yang didinginkan dengan air dapat diperoleh kembali 100%.
2) sekrup udara kompresor udara bebas minyak pemulihan panas
Gambar 7 adalah bagan alur internal kompresor udara pemulihan energi dari kompresor udara ulir bebas minyak. Seperti ditunjukkan dalam gambar, air dingin secara berurutan mengalami pertukaran panas melalui pendingin oli, sistem kompresi tekanan tinggi, intercooler sistem kompresi tekanan rendah dan aftercooler, di mana pendingin oli harus diperbesar.
3 Pemulihan panas limbah udara kompresor sentrifugal
1) Analisis prinsip kerja kompresor udara sentrifugal
Kompresor udara sentrifugal digerakkan oleh impeller untuk memutar gas dengan kecepatan tinggi untuk menghasilkan gaya sentrifugal. Karena aliran difusi gas dalam impeller, laju aliran dan tekanan gas setelah melewati impeller ditingkatkan, dan udara tekan terus diproduksi. Kompresor udara sentrifugal terutama terdiri dari dua bagian, rotor dan stator, dan rotor termasuk impeller dan poros. Ada baling-baling pada baling-baling, selain pelat keseimbangan dan bagian dari segel poros, bagian utama stator adalah selubung (silinder), dan diffuser, kurva, kembalinya, pipa intake, knalpot pipa dan poros parsial disusun di stator. Tertutup. Prinsip kerja kompresor sentrifugal adalah ketika impeler berputar dengan kecepatan tinggi, gas berputar. Di bawah aksi gaya sentrifugal, gas disedot ke dalam diffuser di bagian belakang, dan zona vakum terbentuk di impeller, di mana saat itu udara segar dari luar masuk. pendorong Impeler terus berputar dan gas terus-menerus dihisap masuk dan keluar, sehingga menjaga aliran gas terus menerus. Kompresor udara sentrifugal bergantung pada perubahan energi kinetik untuk meningkatkan tekanan gas. Ketika rotor berbilah, yaitu, roda kerja, berputar, bilah menggerakkan gas untuk memutar, memindahkan pekerjaan ke gas, sehingga gas memperoleh energi kinetik. Setelah memasuki bagian stator, kepala energi diubah menjadi tekanan yang diperlukan karena perluasan stator, kecepatan berkurang, tekanan meningkat, dan aksi penuntun bagian stator digunakan untuk memasukkan impeler tahap bawah ke terus meningkat, dan akhirnya habis oleh volute. Untuk setiap kompresor, untuk memenuhi tekanan persyaratan desain, setiap kompresor dilengkapi dengan berbagai tahap dan segmen, dan bahkan beberapa silinder.
2) proses pemulihan panas limbah kompresor udara sentrifugal
Centrifuge umumnya mengalami kompresi tiga tahap. Udara tekan tahap pertama dan kedua tidak cocok untuk pemulihan panas limbah karena pengaruh suhu dan tekanan outlet. Secara umum, udara tekan tahap ketiga dipulihkan oleh panas buangan. Perlu untuk menambahkan aftercooler udara, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8. Ini menunjukkan bahwa ketika ujung panas tidak perlu menggunakan panas, udara terkompresi didinginkan tanpa mempengaruhi operasi sistem.
4 Jenis lain dari metode pemulihan panas limbah untuk kompresor udara berpendingin air
Untuk mesin sekrup injeksi minyak berpendingin air, mesin sekrup bebas minyak, sentrifugal dan kompresor udara lainnya, selain pemulihan panas limbah dari transformasi struktural internal, juga dimungkinkan untuk secara langsung mengubah pipa air pendingin untuk mewujudkan panas limbah tanpa mengubah struktur tubuhnya. Mendaur ulang.
1) Diagram skematis pemulihan panas limbah kompresor udara berpendingin air.
Gambar 9 adalah diagram skematik pemulihan panas limbah dari kompresor udara menggunakan pompa panas sumber air untuk meningkatkan energi. Hal ini dapat dilihat dari gambar bahwa air pendingin dimasukkan ke dalam unit utama pompa panas sumber air dengan memasang pompa sekunder pada pipa saluran keluar air pendingin dari kompresor udara, dan sensor suhu inlet evaporator utama menyesuaikan listrik tiga. - Katup pengatur jalan secara real time untuk mengontrol suhu saluran masuk evaporator. Pada nilai tertentu, air panas 50-55 ° C dapat disiapkan untuk masa pakai dan proses produksi melalui unit pompa kalor sumber air.
Jika tidak ada permintaan air panas bersuhu tinggi, penukar panas pelat dapat dihubungkan secara seri dengan kompresor udara yang mengalirkan sirkuit air pendingin. Air pendingin suhu tinggi menukar panas dengan air lunak dari tangki air lunak, yang mengurangi suhu air internal dan meningkatkan suhu air eksternal. Air panas disimpan dalam tangki penyimpanan air panas dan kemudian diangkut ke jaringan panas untuk digunakan pada sumber panas suhu rendah. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 10, ketika panas air pendingin digunakan, beban pendingin air sangat berkurang, atau bahkan menara pendingin diperlukan lagi. Namun, untuk memastikan operasi sistem yang aman dan andal, menara pendingin tetap dipertahankan, tetapi katup kontrol dalam keadaan tertutup biasanya dipasang pada pipa saluran masuk dan keluar menara pendingin. Katup kontrol mengadopsi kontrol suhu. Setelah sistem pemulihan panas limbah gagal, suhu air internal naik ke suhu terbatas, katup terbuka, dan sistem pendingin menara pendingin asli mulai digunakan, memastikan pendinginan yang andal dari kompresor udara.
2) Analisis pemulihan panas limbah dari kompresor udara berpendingin air
Sederhana dan nyaman untuk secara langsung mengubah pipa air pendingin dari kompresor udara, dan itu tidak mengubah struktur badan kompresor udara, yang dapat mengurangi risiko rekonstruksi dan meningkatkan keandalan operasi sistem pemulihan panas limbah .
