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德耐尔空压机余热能量回收方案计算

时间:2019-01-22 13:40  来源:空压机余热回收  作者:Denair   点击:


  方案摘要

  1、压缩机压缩空气产生大量的热能,通过冷却器散发到大气中。如果回收利用,可帮助企业节约能源消耗,又能够间接减少CO2的排放,有着良好的经济、环境和社会效益。
  2、本方案通过回收空压机热能,用于地下水池加热供应工人洗手、洗脸、洗澡使用,另外可用于RO反渗透自来水的升温、厂房采暖等,达到节省能源,节约成本。
  3、目前热水蒸汽加热费用太高,太阳能取热效果不会长久持续,且改造麻烦效果难以保证。
  4、压缩空气系统的热回收节能改造主要包括空压机内部改造项目投资约20万元。2台132kw,空压机全年6000小时全载运行所产生的热能折合成蒸汽:6500吨。若用蒸汽每年需要约合人民币约150万元
  5、利益:不但解决了空压机高温问题,使设备寿命增加,而且一次投资,长久受益。

  节能概述

  DENAIR可以提供完整而成熟的热回收系统,通过对压缩机的改造,以热水的形式回收利用压缩热;对于德耐尔喷油螺杆压缩机而言,能量回收效率最高可达70%;对于变频压缩机,回收能量与转速成线性正比关系;
 
  从投资成本结构分析,压缩机的节能重心在能耗上,针对于电机驱动类型的压缩机,能耗可以近似等于电耗。

德耐尔空压机余热能量回收方案计算

  空压机热能回收分析

  喷油螺杆空压机热量回收原理分析:
  空压机工作原理和能量分布图

德耐尔空压机余热能量回收方案计算
 
  根据以上可以看出,对于德耐尔喷油螺杆压缩机,大约70%的能源消耗在热油回路,德耐尔所设计的热能回收装置正是为了在对压缩机性能不产生任何负面影响的前提下,以热水或温水的形式回收以上绝大部分的热能,回收率可达实际输入轴功率的65%~75%。
 
  以DA110KW为例:
  一台其中油路可以回收的能源为:
  一天运行24小时,常加载,可以回收热能 :1848 Kw。
  相当于回收电费:1478元/天(0.8元/度计算)。
 
  回收热水情况如下:

每天回收的热水(吨) 每小时回收的热水(吨) 空压机的功率(KW) 温升(ΔT)
360 15 250 10
180 7.5 250 20
120 5 250 30
90 3.75 250 40

  空气压缩机是目前的市场上普遍使用的一种动力设备,只需进行适当的改造,可以提供品位较高的热源,用于锅炉进水预热,生活热水,空调供热等。

  项目分析

1、空压机系统现状分析:
空压机型号 额定功率
(KW)
负载比例 运行时间
(Hour/Day)
运行天数
(Day/Year)
备注
DA-110GA 110 100% 24 360 2台
           

  2、用热系统分析:
项目 用水量
吨/天
工作天数
(天/年)
加热方式
生活用水 10 360
  (以上表格内数据为估算值)
  假设常年需要把温度5℃-15℃左右的深井水加热到40℃-50℃后,再分配到车间使用,每天需要自来水10吨左右。

  2.1若用蒸汽加热:(1T的水蒸气按照吸收70%计算冷凝时放出的量为: 405kw。)
  把10吨水从5℃加热到45℃需要的热量约为:467kw.,需要约为1.15吨蒸汽。
  1吨蒸汽价格240元计算,每天使用1.15吨蒸汽,12个月计算花费:99360元。

  2.2利用空压机热能回收加热:
  把240吨水从5℃加热到45℃需要的热量为:11200kw.。2台150A 空压机回收热量为:3696KW。能量守恒可以得出:

  2台DA-110KW ,1台空压机改造完全可以加热需要(考虑热损失后,但地下水池要保温处理)。

  空压机热能回收节能解决方案

  1、热回收原理流程图
 
德耐尔空压机余热能量回收方案计算
 
  2、热能回收装置

  热能回收装置为完整成熟的产品,在欧美国家早已广泛使用,并作为整机可选装置,可随整机成套销售。其设计原理采用了双回路温控回路,在保证热回收效率最大化的同时,也使设备的油温控制在正常合理的范围,保障了设备的正常运行,对空压机不会产生任何负面影响。
  该能量回收系统包括:
  ·油/水热交换器
  ·能量回收温控阀
  ·油温控制阀
  ·用于监控进、出水水温的温度传感器
  ·常规旁路系统,用于关闭能量回收系统
  ·必要的管道、支架及螺栓等
  另外为切实体现节能效果,可在热水管道上加装能量表。

  3、空压机配置

序号 机型 序列号 实际工作压力
1# DA-110GA   8 bar
 
2# DA-110GA   8 bar
       
       

  4、改造示意图:

  假设贵司的热水应用为生活用水供应,系统示意图如下: 
AT 空气收集器
P1 压力表
SV 安全阀P1
ET 膨胀箱
Vf1-Vf2 阀门
 
  以上热能回收系统图,供客户参考使用,并不能成为针对客户现场热水供应应用的标准设计图纸,具体外部管路的改造设计需由客户方根据管路实际配置情况完成。(工厂可为客户指导施工)
 
  我方可提供空压机热回收系统的指标性数据供客户进行泵组选型设计使用,如下:

德耐尔空压机余热能量回收方案计算

  4.1泵组选型:
  对于贵司SRC150-8的热水应用,假设为工艺热水应用,流量可因出水温度不同而对应不同,40℃温升的水流量约为:3.7 T/Hr
  扬程及外部管道管阻由于空压机房于制水房大约为50米,管阻大致为0.5公斤。
  热能表为超声波结构请安装在室内(管径为DN50)
  热水循环系统需要考虑水受热的膨胀系数,建议配用膨胀水箱。
 
  4.2空压机内部热回收装置的水路压降:
德耐尔空压机余热能量回收方案计算
 
  根据以上曲线图,1.0 l/s(3.7 T/Hr)时的内部水侧压降约为:0.08bar
 
  备注:以上评估计算基于热水可以被充分回收利用的情况,空压机热水为连续供应特性,对于客户周期性用水的特性,建议客户考虑适当增加热水储罐及做好保温措施,以保证热水有足够的中转存储空间,从而达到最佳回收利用率。
 
  水泵组由温度控制,在热水出口再加装能量表。
 
  经过专业的改造后,可满足地下水池温度控制在40-50度,保证生活用水,同时也解决了对空压机的夏季高温问题。

方案预算

  1、热能回收改造包含有以下部分:
 
  压缩机循环改造附件;
  热量交换模块;
  温度控制模块;
  温度监测组件;
  电脑控制器连接接头;
  电脑控制器显示组件;
  风扇控制单元;

  2、其他改造费用
 
  2.1用户需要根据现场情况采购如下备件:
 
  水泵
  水泵控制柜
  储水箱内的热交换盘管
  放气阀
  膨胀水箱
  安全阀
 
  2.2管路铺设
   
  用户需要铺设从空压站房到储水箱的保温管路。
 
  空压机余热利用热水系统与其它热水系统效益对比表(1000人为例)
 
供热方式 空压机余热利用 电热水器 燃油锅炉 太阳能 空气源热泵
用水人数/用水量 1000人20吨/天 1000人20吨/天 1000人20吨/天 1000人20吨/天 1000人20吨/天
规格 100Hp空压机配20吨不锈钢水箱 20个6KW电热器每天工作7小时,每天用电840度 30万大卡锅炉配20吨不锈钢水箱 220平方米,20吨不锈钢水箱 20HP空气源热泵配20吨不锈钢水箱
一次投资 70000元 50000元 55000元   220000元 150000元
供热程度 不定时、定量 定时、定量 定时、定量  定时、定量 定时、定量
年运行费用 6132元(热水机功率0.7KW,电费每度1元计算,365天/年) 365000元(电费每度1元计算,365天/年) 181040元(柴油每公升6.2元计算,365天/年) 110000元(电费每度1元计算,365天/年) 109500元(电费每度1元计算,365天/年)
公式计算 空压机余热年运行费用 0.7KW×24H×365/D×1元/KWH﹦6132元(空压机余热利用只需循环泵用电)
  太阳能年运行费用 50KWH/1T×20T×110/D×1/KWH﹦110000元(跟据气象部门统计广东地区一年大约有110天是阴雨天,因此只能用辅助电热来做功。电热器加热水1吨大约需要50度电。
  空气源热泵年用电量 15KWH/1T×20T×365/D×1元/KWH﹦109500元
  电热水器年用电量 50KWH/1T×20T×365/D×1元/KWH﹦365000元
  燃油锅炉年用电量 4.0L/1T×20T×365/D×6.2元/L﹦181040元
对比总结 空压机余热相对于太阳能,有投资低且运行费用低的优势,相对于燃油锅炉和电锅炉,则在不超过半年的时间内收回投资,相对于空气源热泵,可在不超过一年的时间内收回投资。              

  项目详情

  1、110KW   2台
  2、开机时间:24小时
  3、加载率80%以上
  4、管道距离:未知
  5、其他:无
 
  项目分析:
  1台110KW可回收热量:110*0.7*860=66220Kcal/H
  1台110KW可产热水量(温升40度):66220*24/40*=39732kg/天
  1台110KW可供热水使用人数:39732/40=993人/天
  故:1台110KW空压机每天工作24小时,加载率达80%以上,安装空压机余热回收机,可供993人冲凉使用,温升40度。
 
序号 项目内容 数量 单价 总金额(RMB)
1 DNA-110-ZN空压机热水机(变频智能型) 2套 23000.00 46000.00
2 纳克斯热水机高压高温油管(不锈钢铠装) 2套 1600.00 3200.00
3 双层不锈钢保温水箱10/吨 1项 16000.00 16000.00
4 双层不锈钢保温水箱2/吨 1项 3600.00 3600.00
5 水箱配件(水位器、电磁阀、闸阀等) 1项 1600.00 1600.00
6 40-75-PPR-PVC复合保温管(回水管) 300米 75.00 22500.00
7 50-83-PPR-PVC保温材料 1项 2400.00 2400.00
8 管道辅件 1项     1800.00         1800.00
9 增压水泵 2台 1650.00 3300.00
10 自来水补水管 1项 800.00 800.00
11 信号控制线及线管 1批 2800.00 2800.00
12 电源线及线管 1项 1900.00 1900.00
13 电控系统 1套 2200.00 2200.00
14 热水机安装调试费 2台 1000.00 2000.00
15 运输及吊装费 1项    
16 人工费 1项    
合计:  
       含17%税价:  
 
 
  注:以上报价仅包空压机房的电源及信号线,甲方负责把水源引到空压机房,电源接到指定置。
  如需破路或工程异常复杂,费用协商另计。
 
 
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