压缩热:一个经常被忽视的重要能量回收机会
通常，当您提到压缩热量时，第一思想一般涉及Hoc干燥器干燥器，这也是热回收的未被施加的机会。然而，在所有压缩空气和气体系统中存在许多其他压缩可恢复能量节省的能量。本文审查了能量热量恢复的许多机会，并为常见问题提供答案，例如：
压缩热101
压缩热反映了压缩空气或气体压缩所使用的能量与实际传递的功能相比的低效率。例如:在100psig级(7 bar)空气系统中，空气压缩机使用大约8马力(hp)来完成1马力的工作。这个概念也适用于其他气体和在其他压力下的不同答案。100 psig级空气压缩空气是全球许多商业、工业、建筑和其他市场中最大的部门。这些值在不同的大气操作条件下可能会有所不同，而且也会非常具体。
关于压缩热的讨论需要看一下能量的基本定律。它说能量既不能被创造也不能被消灭。因此，压缩输入的未用于最终功能的能量将在系统内转化为热量。热量的单位是英热单位/小时。
作为示例，如果该过程使用的工作能量是一个HP = 2,546 BTU / HR。例如，生成八HP的总功率输入留下了过程工作中的总共七个HP - 或七HP x2,546 BTU /小时= 17,522 BTU /左右加热留在压缩空气冷却系统中。（注意：随着时间的推移=能量。在电气条款中，KW是电源，KWH是能量。）
压缩热量来自未使用的能量 - 在空气系统中留下的热量通常被称为“自由”，因为它是压缩空气或气体的副产物，并且由操作空气的成本覆盖压缩机。如果您不利用此热源（无条件），您不仅会丢失可用的能量，但可能需要冷却空气压缩机系统，使用更多的能量来避免其他问题。回收的热量将提供植物另一个热源，并且拍摄的机会可能会降低植物操作能源成本。
压缩热回收
如前所述，所有空气或气体压缩机在空压机内产生压缩热。根据所使用的功，系统中存储的压缩热约为15,276 ~ 17,822 Btu/hr。在工厂内，可能会有一些区域，当前的加热应用可以减少或关闭利用可用的压缩热。
看看一个典型的空气系统，一个合理的目标，以回收可用的热压缩在系统内将是85%到95%的总发动机马力输入从加热的冷却空气，水或其他冷却剂使用。例如:
- 水冷空压机和后冷却器等的冷却水-排放温度可能在130°F左右。
- 从空气压缩机、冷却器和风冷后冷却器等冷却空气-温度可能高于环境温度5°F至20°F。
- 冷却液(油)从各种注入润滑冷却旋转(螺杆，叶片等)150°F至190°F前的后冷却器。
空压机可加润滑油或不加润滑油。非润滑的部件，如离心机、往复式、旋转螺杆等，运行时比润滑的机器要热。
容量（SCFM）类压缩热量的潜在价值
此表显示了基于全负荷压缩空气(Btu’s/hr)输出的压缩可回收热的近似潜在值。包括可能发生的运输损失。
容量(scfm) 100psig (7 bar) |
近似Btu /人力资源。 |
容量(scfm) 100psig (7 bar) |
近似Btu /人力资源。 |
250年scfm |
150,308 |
1,000 scfm. |
572,400. |
350年scfm |
208,500. |
1,200 scfm. |
694700年 |
500年scfm |
287,700. |
1,500 scfm. |
920000年 |
800年scfm |
463100年 |
2,000 scfm. |
1237000年 |
这里有一个计算压缩空气系统潜在节省的例子。让我们假设它在100 psig下有2000 scfm的能力，每年运行6240小时。也假设一千瓦等于3,414 Btu/hr。一个系统在100 psig下的容量为2,000 scfm，相当于大约1,237,000 Btu/hr。
要计算节省的成本，只需除以1237,000 Btu/hr。乘以3,414 Btu/hr，等于362 kW。预计最大采收率约为94%，约为339 kW。最大可回收功率为339 kW(能量千瓦时)。节省基于339千瓦和混合电费$。07千瓦时相当于每年节省148075美元。
无论单位是否是风冷的或水冷的 - 这些条件下的最大近似可收回能量并不重要，仍为339千瓦，或HOC恢复的148,075美元！
热回收压缩方法的热量
现在，我们已经给出了一个如何计算压缩热潜在值的示例，让我们讨论在设备中定位恢复潜力和HOC方法的不同方法。
储存的压缩热不必来自无油或无润滑的压缩空气系统。通过使用加热的冷却介质来完成过程中的最终加热，润滑空气压缩机可以实现许多成功的应用，例如用专用的热交换器对工厂的特定区域进行加热。(注:HOC干燥器需要无油空气。)
空气冷却单元在一个气流中收集所有空气，然后可以将加热的空气管在所需位置。例子是空间加热和加热屏障的创建。可能需要添加增压风扇以确保足够的风扇容量移动空气而不限制冷却气流。安装这种类型的管道需要与安装人密切合作，以避免通过运行太热而损坏空气压缩机的风险。
典型的油冷式旋转螺杆空压机热恢复机会包括空间加热和热屏障的创建。
宠物食品制造商实现节能
一个宠物食品制造厂的压缩空气装置就是一个很好的例子，它使用了闭式冷却系统来压缩回收热量。
系统布局（图1）示出了两种250-HP类注入的两级旋转螺杆空压机，具有2,500 SCFM额定水冷冷藏干燥机。所有部件都处于单个闭环空气冷却，10风扇冷却单元。
图1所示。
用于生产的工艺用水是河水，平均温度为60°F，必须用电热换热器升至94°F。利用压缩的热量将工艺水加热到所需的94°F，从系统中取出电加热器的能量负荷。总最大可收回潜力计算为146,764美元。经过五年的持续计量计划后，收回的节能每年平均128,000美元。
确定的回收节余较低的原因有:
- 最初的基线估计过高，并没有准确预测冷却水流量的变化。
- 热回收闭环对一段(60/40聚乙二醇)闭式冷却系统的换热回路有较高的预冷效果。在夏季天气条件下有8个风扇运行，而在较冷的天气条件下只有2个风扇运行。
经过15年的运作，每年约12.8万美元的既定基线被不断监测和准确。
使用来自润滑螺杆空气压缩机的加热冷却油
热冷却油(190°F至200°F)或冷却水(130°F)可用于对饱和或相对湿度较高的压缩空气进行再加热，以降低管道中的相对湿度。在某些应用中，这不仅可以消除管道外的发汗，而且在适当的操作条件下，还可以向工艺中输送热的、干燥的空气。
这种热空气含有更多的可用能量，因为热量提高了压力，而所需的风量更少，如果它没有冷却到压力露点以下(当水蒸气以水的形式下落时)，它仍然以可用气体的形式存在。
这是非常受欢迎的在锯木厂植物热排放石油lubricant-cooled旋转螺杆空气压缩机200°F(150°F)路由到另一个热交换器和加热的空气放电after-cooled加热油,并将低相对湿度(RH)和热空气的压缩空气系统。再热器还对加热的润滑剂进行预冷却，这减少了冷却系统的热负荷。在较高的空气温度下操作，会增加压力，如图2所示。
图2。
如图所示，在压缩空气离开管道内的空气压缩机后，提高排出空气的温度，就会在没有额外压缩空气冷却的情况下提高压力，也就是说，在没有增加空气压缩机输入能量的情况下增加压力。在这个例子中，空气从压缩机排放是170°F在100 psig，空气到烘干机是小于100°F在100 psig，空气从烘干机是70°F在95 psig，空气从再热器是120°F在104 psig。
结果是交付的能量增加了9%，而空气压缩机的输入能量没有增加!
重要的是要注意查尔斯定律对加热密闭排放空气的节能效果。根据查尔斯定律，“在恒定压强下，理想气体的体积与绝对温度成正比。”绝对温度是华氏度+ 460兰金(oR）其中°R是用于这些计算的常数。°FR也是绝对°F的。
查尔斯的法律规定，在限制的体积中，储存气体将增加与温度升高成正比的体积或压力。
在这个例子中，航空公司在70°F和95 psig的温度下开始重新加热。将460°R值加到°F中，得到的绝对F值为520°R。当再热器运行时，它改变为580°R，压力从95到104 psig增加9%，空压机的能量输入没有变化。
寻找空压机房间常见的冷却方式
许多常见的冷却类型可以位于空气压缩机室中，您只需要知道在哪里看。
- 空冷式空压机:压缩空气中的热量被滞留到空气热交换器和冷却系统中。冷却气流中有热量，将从进口冷却空气上方的5°F到20°F排出冷却空气。为了有效，这种冷却空气可能需要恒温类型的控制。
- 水冷式空气压缩机:热回收、节能和项目往往更容易实现，因为热被很好地困在一个受控的水流中。无论何种类型的空压机，在进入后冷却器之前，所期望的最大加热排放冷却水温度约为130°F或更高。
- 注油/润滑油冷却的旋转叶片、螺钉和涡旋等:在150°F左右注入的冷却润滑剂被雾化到压缩腔中，当它产生时吸收压缩的热量。这通常保持放电温度约190°F至200°F最大值或165°F至185°F，当采取后冷却器。
如图所示是喷油冷却旋转螺杆空压机(左)和水冷往复空压机，它们都提供了压缩热可回收的节能机会。
压缩热降低总能源成本
空气或气体压缩机中的压缩热反映了压缩过程中输入到压缩机的能量与给定过程中实际利用的能量之间的根本无效。在压缩空气在100 psig排放压力的情况下，公称关系是8马力进入空压机，以产生1马力的交付能源或工作。
在该过程中未使用的任何输入能量为“关闭”作为压缩热量。这些数字将因入口条件，排出温度等而变化。压缩热量被认为是免费的，因为输入能量的成本以生产压缩空气或气体的成本覆盖。但如果您不以某种形式的热量恢复恢复能量，则没有能量减少。请记住，您可以在其他过程中使用的所有压缩热量将降低整体能源成本以产生空气或气体。
欲了解更多有关本文的信息，请致电美国空军(Air Power USA)的汉克·凡·奥尔默(Hank van Ormer)，电话:740-862-4112或614-580-2711。
阅读更多压缩空气处理系统评估的文章,请访问//www.ghtac.com/system-assessments/air-treatment-n2。
