空分系统空气压缩余热自利用性能优化研究

荣杨一鸣，吴巧仙，周霞，方松，王凯，邱利民，植晓琴

（1 浙江大学制冷与低温研究所，浙江杭州310027； 2 浙江省制冷与低温技术重点实验室，浙江杭州310027；

3杭州制氧机集团股份有限公司，浙江杭州310014）

引 言

随着能源日益紧张，节能问题受到越来越多国家和地区的关注。作为工业领域最重要的动力源之一，空气压缩机广泛应用于冶金、电力、石油等工业，几乎涉及了影响国民经济的各行各业。其中，大功率级空压机的节能潜力巨大，得到了越来越多的关注[1-2]。在空压机的典型运行工况中，只有15%的电能用于提升空气压力势能，而其余能量均以低品位热量的形式通过级间风冷或水冷方式耗散[3]。在低温空气分离装置中，空气压缩系统的中间冷却过程占整个空分系统㶲损失的38%[4]。因此，实现压缩过程低品位热量的有效回收利用是提升压缩系统能量利用率的关键。

空压机余热回收方法主要包括直接热利用和能量品位提升两种方式。目前大多数余热利用案例都是通过直接热利用的方法，即将热量通过换热器传递到水中，进行区域供暖或提供生活用水[3,5-6]。上海交通大学岑曦[3]对一台250 kW喷油螺杆空压机开展了余热回收系统设计，对空压机内部油路和外部水冷换热器进行了改造，将回收压缩余热用以加热职工生活用水，每年节能费用约为60万元。陆振乾等[7]针对阿特拉斯ZR400 型水冷无油螺杆空压机进行了余热回收系统设计，通过加装板式换热器对余热进行回收用于办公建筑采暖。……