Parler de la récupération de chaleur perdue de plusieurs compresseurs d'air typiques
L'air comprimé est l'une des sources d'énergie les plus utilisées dans l'industrie. En raison de ses avantages en matière de sécurité, de non-pollution, de bonnes performances de régulation, de transport commode, etc., il est de plus en plus utilisé dans les domaines industriels modernes. Mais pour obtenir de l'air de bonne qualité, il faut beaucoup d'énergie. Dans la plupart des sociétés de production, l’air comprimé consomme de 10% à 35% de la consommation totale d’électricité. Tout en améliorant en permanence l'efficacité du système d'air comprimé, le compresseur d'air générera une grande quantité de chaleur de compression pendant le fonctionnement. L'énergie consommée par la chaleur de compression représente plus de 85% de la puissance de fonctionnement de l'unité. Généralement, cette partie de l'énergie est libérée par le système de refroidissement par air ou par eau de l'unité. Dans l'ambiance.
Par conséquent, la récupération de chaleur des compresseurs est un moyen nécessaire pour réduire en permanence les pertes du système d'air et améliorer la productivité du client. Les technologies d'économie d'énergie pour la récupération de la chaleur perdue sont actuellement très étudiées, mais la plupart d'entre elles ne concernent que la transformation de l'oléoduc du compresseur d'air à vis à injection d'huile. Cet article présente en détail le principe de fonctionnement de plusieurs compresseurs d’air typiques et les caractéristiques du système de récupération de chaleur perdue, et comprend mieux les méthodes et formes de récupération de la chaleur perdue des compresseurs d’air, qui permettent de mieux récupérer la chaleur perdue et de réduire les coûts énergétiques des entreprises. . Le but de l'économie d'énergie et de la protection de l'environnement.
Plusieurs méthodes et formes typiques de récupération de chaleur des compresseurs d’air sont introduites.
1 Analyse de la récupération de chaleur résiduelle du compresseur d'air à vis d'injection d'air
1) Analyse du principe de fonctionnement du compresseur d'air à vis à injection d'huile
Le compresseur d'air à vis à injection d'huile est un type de compresseur d'air avec une part de marché importante. Le principe de fonctionnement est illustré à la figure 1.
L'huile du compresseur d'air à vis à injection d'huile remplit trois fonctions: le refroidissement absorbe la chaleur de compression, d'étanchéité et de lubrification.
Chemin du gaz: L'air extérieur pénètre dans la tête de la machine par le filtre à air et est comprimé par la vis. Le mélange d’huile et de gaz est évacué par l’orifice d’échappement, passe par le système de canalisation et le système de séparation huile-gaz, pénètre dans le refroidisseur d’air et réduit l’air comprimé à haute température à un niveau acceptable. .
Circuit d'huile: le mélange d'huile et de gaz est évacué par la sortie principale du moteur. Dans le cylindre de séparation d'huile, l'huile de refroidissement est séparée de l'air comprimé, puis pénètre dans le refroidisseur d'huile pour évacuer la chaleur de l'huile à haute température. L'huile refroidie est réinjectée dans la machine principale via le circuit d'huile correspondant. Refroidissez, scellez et lubrifiez. À plusieurs reprises.
2) Principe de récupération de la chaleur perdue du compresseur d'air à vis à injection d'huile
Le diagramme schématique et l'organigramme de la récupération de chaleur perdue du compresseur d'air à vis à jet d'huile sont illustrés aux figures 2 et 3.
On voit sur les figures 2 et 3 que le mélange d’huile et de gaz à haute température et haute pression formé par la compression de la tête du compresseur est séparé dans le séparateur d’huile et de gaz et que l’huile à haute température est introduite dans un réservoir de chaleur. l’échangeur en reformant le pipeline de décharge de pétrole du séparateur d’huile et de gaz. La soupape de dérivation distribue la quantité d'huile qui pénètre dans l'échangeur de chaleur et le tuyau de dérivation en temps réel, garantissant ainsi que la température de l'huile de retour n'est pas inférieure à la température de protection de l'huile de retour du compresseur d'air et que l'eau froide du côté eau de l'échangeur de chaleur échange de la chaleur avec l'huile à haute température. L'eau chaude chauffée peut être utilisée pour l'eau chaude domestique, le chauffage de la climatisation, le préchauffage de l'eau d'alimentation de la chaudière, l'eau chaude sanitaire, etc.
3) récupération de chaleur récupérée
Il existe de nombreuses formes de systèmes de récupération de chaleur perdue pour les compresseurs à vis à injection d’huile. Les deux systèmes les plus courants sont énumérés ci-dessous. La figure 4 est un organigramme d'un système d'échange de chaleur primaire d'un compresseur d'air à vis à jet d'huile. On peut voir sur la figure que l'eau froide dans le réservoir de conservation de chaleur échange directement de la chaleur avec le dispositif de récupération d'énergie à l'intérieur du compresseur d'air par le biais de la pompe à circulation d'eau, puis revient dans le réservoir d'eau de conservation de chaleur. Les caractéristiques d’un tel système sont la petite taille de l’équipement et l’efficacité des échanges thermiques, mais il faut noter qu’il est nécessaire de choisir un dispositif de récupération des matériaux de bonne qualité et de le nettoyer régulièrement. Il est facile de provoquer un blocage en raison d'un écaillage à haute température ou d'une fuite du dispositif d'échange de chaleur. Application de pollution.
4) récupération de la chaleur résiduelle
La figure 5 est un organigramme du système d'échange de chaleur secondaire du compresseur d'air à vis à injection d'huile. On peut voir sur la figure que le système effectue deux échanges thermiques et que le système côté principal qui échange de la chaleur avec le dispositif de récupération d'énergie est un système fermé et que le système côté secondaire peut Pour les systèmes ouverts, il peut également s'agir d'un système fermé. . Le système fermé du côté primaire utilise de l'eau pure ou de l'eau distillée pour réduire les dommages causés à l'unité de récupération d'énergie en raison de l'entartrage de l'eau. Si l'échangeur de chaleur est endommagé, le fluide caloporteur côté application ne sera pas contaminé.
5) Avantages de l'ajout d'un dispositif de récupération d'énergie thermique pour le compresseur d'air à vis à injection d'huile
Une fois que le compresseur d’air à vis d’injection de carburant est installé avec le dispositif de récupération de chaleur, il présente les avantages suivants:
(1) Arrêtez le ventilateur de refroidissement du compresseur d'air ou réduisez sa durée de fonctionnement. L'unité de récupération de chaleur utilise une pompe à circulation d'eau. Le moteur de la pompe consomme une certaine quantité d'énergie électrique, mais la température d'entrée d'air de l'unité principale du compresseur d'air n'atteint pas 80 ° C. À environ 95 ° C (peut être réglé dans cette plage), le ventilateur de refroidissement du compresseur d'air ne fonctionne pas. , la puissance de ce ventilateur est généralement 4 à 6 fois supérieure à celle de la pompe de circulation, de sorte que le ventilateur s’arrête, le cycle La consommation électrique de la pompe doit être 4 à 6 fois plus efficace en énergie. De plus, comme la température de l'huile peut être bien contrôlée, le ventilateur d'extraction dans la salle des machines peut être ouvert moins ou pas du tout, ce qui peut économiser de l'énergie.
(2) Conversion de la chaleur perdue en eau chaude sans consommation d'énergie supplémentaire.
(3) Augmenter le déplacement du compresseur d'air. Puisque la température de fonctionnement du compresseur d'air peut être contrôlée efficacement par le dispositif de récupération dans la plage de 80 à 95 ° C, la concentration de l'huile peut être maintenue bonne et le déplacement du compresseur d'air augmentera et cette augmentation sera 2% à 6%. Cela équivaut également à économiser de l'énergie. Ceci est particulièrement important pour les compresseurs d'air fonctionnant en été, car en été, la température ambiante est plus élevée, la température de l'huile peut souvent atteindre environ 100 ° C, l'huile devient plus fine, l'étanchéité augmente et le volume des gaz d'échappement est réduite. Par conséquent, le dispositif de récupération de chaleur peut mettre en évidence ses avantages en été.
2 Récupération de la chaleur perdue du compresseur d'air à vis sans huile
1) Analyse du principe de fonctionnement du compresseur d'air à vis sans huile
Lorsque le compresseur d'air est compressé de manière isothermique, il en résulte une économie d'énergie maximale. L'énergie électrique consommée est principalement convertie en énergie potentielle de compression de l'air, qui peut être calculée selon la formule (1):
Débit massique d'air du compresseur m-air, kg / s
Constante de gaz R, l'air est de 287 J / (kg · K)
T. - température d'inhalation, K
Débit volumique de gaz Q, m3 / s
P0 - pression d'aspiration, Pa
P2-pression d'échappement, Pa
P travail de rayonnement de chaleur du compresseur Fu-air, W
P consommation de puissance d'entraînement du compresseur d'air à transmission-déplacement, W;
ρ --- densité de l'air kg / m3
Comme il n'y a pas d'effet de refroidissement de l'injection de carburant, le processus de travail du compresseur d'air à vis sans huile est approximativement un processus de compression adiabatique. Un compresseur d'air à vis sans huile à deux étages avec refroidissement intermédiaire, consomme relativement peu de main-d’œuvre. Le moteur principal à vis avec chemise d’eau ou huile a un indice de traitement légèrement inférieur à l’indice adiabatique isentropique, qui est d’environ 1,3. La consommation électrique du compresseur d’air peut être calculée selon la formule (3):
Indice N-process
Rg-constante de gaz, l'air est 287J / kg · k
T0, T1-première et deuxième température inspiratoire, k
P0- pression d'aspiration primaire, tampon
P1, P2-, première et deuxième pression d'échappement, Pa;
Transmission P - Consommation de radiation thermique du compresseur d'air, W
Le compresseur d'air à vis sans huile présente un potentiel de récupération de chaleur perdue par rapport au compresseur d'air d'injection de carburant. Comme il n'y a pas d'effet de refroidissement de l'huile, le processus de compression est plus dévié de la compression isotherme et la plus grande partie de l'énergie est convertie en chaleur de compression de l'air comprimé, ce qui est également la cause de la température excessive de l'huile. compresseur d'air à vis libre. Le recyclage de cette partie de l'énergie thermique pour les eaux industrielles, les préchauffeurs et les eaux de salle de bains de l'utilisateur réduira considérablement la consommation d'énergie du projet, permettant ainsi de réduire les émissions de carbone et de protéger l'environnement.
La figure 6 montre la répartition de l'énergie du compresseur d'air à vis sans huile. La figure montre que la production de chaleur du compresseur à vis sans huile refroidi par eau peut être récupérée à 100%.
2) Récupération de la chaleur perdue du compresseur d'air à vis sans huile
La figure 7 est un organigramme des composants internes du compresseur d'air de récupération d'énergie du compresseur d'air à vis sans huile. Comme le montre la figure, l'eau froide est soumise de manière séquentielle à un échange de chaleur via un refroidisseur d'huile, un système de compression haute pression, un refroidisseur intermédiaire de système de compression basse pression et un refroidisseur final, le refroidisseur d'huile devant être agrandi.
3 Récupération de la chaleur perdue du compresseur d'air centrifuge
1) Analyse du principe de fonctionnement du compresseur d'air centrifuge
Le compresseur d'air centrifuge est entraîné par la turbine pour faire tourner le gaz à une vitesse élevée afin de générer une force centrifuge. En raison du flux diffusant du gaz dans la turbine, le débit et la pression du gaz après son passage dans la turbine sont améliorés et de l'air comprimé est produit en continu. Le compresseur d'air centrifuge est principalement composé de deux parties, un rotor et un stator, et le rotor comprend une roue et un arbre. Il y a des pales sur la roue, en plus d'un plateau d'équilibre et d'une partie du joint d'arbre, le corps principal du stator est un carter (cylindre) et le diffuseur, la courbe, le retour, le tuyau d'admission, l'échappement le tuyau et l’arbre partiel sont disposés sur le stator. Scellé. Le principe de fonctionnement du compresseur centrifuge est que, lorsque la roue tourne à grande vitesse, le gaz tourne. Sous l'action de la force centrifuge, le gaz est aspiré dans le diffuseur à l'arrière et une zone de vide est formée au niveau de la turbine, au moment où l'air frais de l'extérieur entre. roue à aubes. La turbine continue à tourner et le gaz est continuellement aspiré, ce qui permet de maintenir un flux de gaz continu. Les compresseurs d'air centrifuges reposent sur des changements d'énergie cinétique pour augmenter la pression du gaz. Lorsque le rotor à aubes, c'est-à-dire la roue motrice, tourne, la lame entraîne le gaz à tourner, transférant le travail au gaz, de sorte que le gaz obtienne de l'énergie cinétique. Après avoir pénétré dans la partie stator, la pression d’énergie est convertie en pression requise en raison de la dilatation du stator, la vitesse est réduite, la pression est augmentée et l’action de guidage de la partie stator est utilisée pour entrer dans la roue de l’étage inférieur continuer à augmenter, et enfin déchargée par la volute. Afin de répondre aux exigences de conception, chaque compresseur dispose d'un nombre différent d'étages et de segments, voire de plusieurs cylindres.
2) Processus de récupération de la chaleur perdue du compresseur d'air centrifuge
La centrifugeuse subit généralement une compression en trois étapes. L'air comprimé des premier et deuxième étages ne convient pas à la récupération de la chaleur perdue en raison de l'influence de la température et de la pression de sortie. En règle générale, l'air comprimé du troisième étage est récupéré par la chaleur perdue. Il est nécessaire d'ajouter un refroidisseur d'admission d'air, comme illustré à la figure 8. Il montre que lorsque l'extrémité chaude n'a pas besoin de chaleur, l'air comprimé est refroidi sans affecter le fonctionnement du système.
4 Un autre type de méthode de récupération de chaleur perdue pour un compresseur d’air refroidi à l’eau
Pour les machines à vis à injection d'huile refroidies par eau, les machines à vis sans huile, les centrifugeuses et autres compresseurs d'air, en plus de la récupération de chaleur perdue de sa transformation structurelle interne, il est également possible de transformer directement la canalisation d'eau de refroidissement pour réaliser la chaleur perdue sans changer sa structure de corps. Recyclage.
1) Schéma de la récupération de chaleur des compresseurs à air refroidis par eau.
La figure 9 est un diagramme schématique de la récupération de chaleur perdue d'un compresseur d'air utilisant une pompe à chaleur à source d'eau pour stimuler l'énergie. On voit sur la figure que l’eau de refroidissement est introduite dans l’unité principale de pompe à chaleur à source d’eau en installant une pompe secondaire sur le tuyau de sortie d’eau de refroidissement du compresseur d’air, et que le capteur de température de l’entrée de l’évaporateur règle les trois vanne de régulation en temps réel pour contrôler la température d'entrée de l'évaporateur. À une certaine valeur de consigne, de l’eau chaude à 50-55 ° C peut être préparée pour la vie et le processus de production à travers l’unité de pompe à chaleur.
En l'absence de demande d'eau chaude à haute température, un échangeur de chaleur à plaques peut être connecté en série avec le circuit d'eau de refroidissement circulant du compresseur. L'eau de refroidissement à haute température échange la chaleur avec l'eau douce du réservoir d'eau douce, ce qui réduit la température interne de l'eau et augmente la température externe de l'eau. L'eau chauffée est stockée dans le réservoir d'eau chaude puis transportée vers le réseau de chaleur pour être utilisée à une source de chaleur à basse température. Comme le montre la figure 10, lorsque la chaleur de l'eau de refroidissement est utilisée, la charge du refroidisseur d'eau est considérablement réduite ou même une tour de refroidissement est à nouveau nécessaire. Cependant, afin d'assurer le fonctionnement sûr et fiable du système, la tour de refroidissement sera toujours conservée, mais la vanne de régulation à l'état normalement fermé est installée sur les tuyaux d'entrée et de sortie de la tour de refroidissement. La vanne de régulation adopte un contrôle de la température. En cas de défaillance du système de récupération de chaleur, la température interne de l'eau augmente jusqu'à atteindre une température limitée, la vanne s'ouvre et le système de refroidissement de la tour de refroidissement d'origine est mis en service, garantissant un refroidissement fiable du compresseur d'air.
2) Analyse de la récupération de chaleur perdue du compresseur d'air à refroidissement par eau
Il est simple et pratique de transformer directement la canalisation d’eau de refroidissement du compresseur d’air, sans modifier la structure du corps du compresseur d’air, ce qui peut réduire le risque de reconstruction et augmenter la fiabilité du fonctionnement du système de récupération de chaleur. .
