نتحدث عن استرداد حرارة النفايات لعدة ضواغط هواء نموذجية
يعد الهواء المضغوط أحد أكثر مصادر الطاقة استخدامًا في الصناعة. نظرًا لمميزاته المتعلقة بالسلامة ، وخالية من التلوث ، والأداء الجيد للتنظيم ، والنقل المريح ، وما إلى ذلك ، فإنه يستخدم على نطاق واسع في المجالات الصناعية الحديثة. ولكن للحصول على هواء مضغوط ذو نوعية جيدة يتطلب الكثير من الطاقة. في معظم شركات الإنتاج ، يستهلك الهواء المضغوط من 10٪ إلى 35٪ من إجمالي استهلاك الكهرباء. بينما يعمل باستمرار على تحسين كفاءة نظام الهواء المضغوط ، سيولد ضاغط الهواء كمية كبيرة من حرارة الانضغاط أثناء التشغيل. تستهلك الطاقة المستهلكة بواسطة حرارة الانضغاط أكثر من 85٪ من الطاقة التشغيلية للوحدة. عادة ، يتم إطلاق هذا الجزء من الطاقة من خلال نظام تبريد الهواء أو تبريد الماء في الوحدة. في الغلاف الجوي.
لذلك ، يعد استرداد ضواغط الحرارة وسيلة ضرورية لتقليل خسائر نظام الهواء بشكل مستمر وتحسين إنتاجية العميل. تتم دراسة التقنيات الموفرة للطاقة لاستعادة حرارة النفايات في الوقت الحالي كثيرًا ، ولكن معظمها مخصص فقط لتحويل خط أنابيب النفط لضاغط الهواء اللولبي المحقون بالزيت. تقدم هذه الورقة مبدأ العمل في العديد من ضواغط الهواء النموذجية وخصائص نظام استرداد الحرارة المفقودة بالتفصيل ، وتفهم أكثر بفعالية طرق وأشكال استرداد حرارة النفايات من ضواغط الهواء ، والتي يمكن استرداد حرارة النفايات بشكل أفضل وخفض تكاليف الطاقة للمؤسسات . الغرض من توفير الطاقة وحماية البيئة.
يتم تقديم العديد من أساليب وأشكال استعادة الحرارة الناتجة عن ضاغط الهواء.
1 تحليل استرداد الحرارة المتبقية من ضاغط الهواء برغي حقن الهواء
1) تحليل مبدأ عمل ضاغط الهواء اللولبي المحقون بالزيت
ضاغط الهواء اللولبي المحقون بالزيت هو نوع من ضاغط الهواء مع حصة سوقية عالية. يظهر مبدأ العمل في الشكل 1.
يحتوي زيت ضاغط الهواء اللولبي المحقون بالزيت على ثلاث وظائف: التبريد يمتص حرارة الانضغاط ، الختم والتزييت.
مسار الغاز: يدخل الهواء الخارجي رأس الماكينة عبر فلتر الهواء ويتم ضغطه بواسطة المسمار. يتم تفريغ خليط النفط والغاز من منفذ العادم ، ويمر عبر نظام خطوط الأنابيب ونظام فصل الزيت والغاز ، ويدخل في مبرد الهواء ، ويقلل من الهواء المضغوط عالي الحرارة إلى مستوى مقبول. .
دائرة النفط: يتم تفريغ خليط النفط والغاز من مأخذ المحرك الرئيسي. في أسطوانة فصل الزيت ، يتم فصل زيت التبريد عن الهواء المضغوط ثم يدخل مبرد الزيت لإزالة حرارة الزيت ذي درجة الحرارة المرتفعة. يتم إعادة حقن الزيت المبرد في الجهاز الرئيسي من خلال دائرة الزيت المقابلة. بارد ، ختم وتشحيم. مرارا وتكرارا.
2) مبدأ استرداد الحرارة المفقودة من ضاغط الهواء برغي حقن الزيت
يوضح الشكل 2 والشكل 3 الرسم التخطيطي ومخطط التدفق لاستعادة حرارة النفايات لضاغط الهواء اللولبي النفطي النفطي.
يمكن ملاحظة من الشكل 2 والشكل 3 أن خليط الزيت والغاز عالي درجة الحرارة والضغط العالي الذي يتكون من ضغط رأس الضاغط يتم فصله في فاصل الزيت والغاز ، ويتم إدخال الزيت ذو درجة الحرارة العالية في حرارة مبادل من خلال إصلاح خط أنابيب النفط والغاز فاصل الغاز. يوزع صمام الالتفافية كمية الزيت التي تدخل المبادل الحراري والأنابيب الالتفافية في الوقت الفعلي ، مما يضمن أن درجة حرارة زيت الرجوع ليست أقل من درجة حرارة حماية زيت الإرجاع لضاغط الهواء ، والماء البارد على جانب الماء من يتبادل الحرارة مبادل حراري مع زيت درجة حرارة عالية. يمكن استخدام الماء الساخن المسخن في الماء الساخن المنزلي ، وتدفئة تكييف الهواء ، وتسخين مياه الغلايات ، ومعالجة المياه الساخنة ، وما شابه.
3) استرداد الحرارة الأولية استرداد الحرارة النفايات
هناك العديد من أشكال أنظمة استرداد الحرارة المفقودة لضواغط الهواء اللولبية المحقونة بالزيت. النظامان الأكثر شيوعًا مدرجان أدناه. الشكل 4 هو مخطط انسيابي لنظام التبادل الحراري الأولي لضاغط الهواء اللولبي النفطي. يمكن أن نرى من الشكل أن الماء البارد في خزان الحفاظ على الحرارة يتبادل الحرارة مباشرة مع جهاز استرداد الطاقة داخل ضاغط الهواء من خلال مضخة الماء الدائرية ، ثم يعود إلى خزان ماء الحفاظ على الحرارة. تتمثل خصائص هذا النظام في أن الجهاز صغير وأن كفاءة التبادل الحراري عالية ، لكن يجب ملاحظة أنه من الضروري اختيار جهاز استرداد المواد بجودة مواد جيدة ، ويجب تنظيفه بانتظام ، وإلا فإنه من السهل أن يسبب انسداد بسبب ارتفاع درجة الحرارة أو تسرب جهاز التبادل الحراري. تطبيق التلوث.
4) استعادة الحرارة الثانوية استرداد الحرارة المفقودة
الشكل 5 هو مخطط انسيابي لنظام التبادل الحراري الثانوي لضاغط الهواء اللولبي المحقون بالزيت. يمكن ملاحظة من الشكل أن النظام ينفذ مبادلين حراريين ، والنظام الجانبي الأساسي الذي يتبادل الحرارة مع جهاز استرداد الطاقة هو نظام مغلق ، والنظام الجانبي الثانوي يمكنه أيضًا بالنسبة للأنظمة المفتوحة ، يمكن أن يكون أيضًا نظامًا مغلقًا . يستخدم النظام المغلق في الجانب الرئيسي الماء النقي أو الماء المقطر لتقليل الأضرار التي لحقت وحدة استعادة الطاقة بسبب تحجيم المياه. في حالة تلف المبادل الحراري ، لن يتم تلوث وسط التسخين في نهاية التطبيق.
5) مزايا إضافة جهاز استرداد الطاقة الحرارية لضاغط الهواء اللولبي المحقون بالزيت
بعد تثبيت ضاغط الهواء اللولبي لحقن الوقود مع جهاز استرداد الحرارة ، فإنه يتمتع بالمزايا التالية:
(1) أوقف مروحة التبريد الخاصة بضاغط الهواء أو قلل من مدة تشغيل المروحة. تستخدم وحدة استرداد الحرارة مضخة مياه متداولة. يستهلك محرك المضخة كمية معينة من الطاقة الكهربائية ، لكن درجة حرارة مدخل الهواء للوحدة الرئيسية لضاغط الهواء لا تصل إلى 80. عند درجة حرارة تصل إلى 95 درجة مئوية (يمكن ضبطها في هذا النطاق) ، لا تعمل مروحة التبريد الخاصة بضاغط الهواء ، قوة هذه المروحة بشكل عام أكبر من 4 إلى 6 مرات من طاقة المضخة الدائرية ، وبالتالي فإن المروحة تتوقف ، الدورة يجب أن يكون استهلاك الطاقة للمضخة أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة من 4 إلى 6 مرات. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن درجة حرارة الزيت يمكن التحكم فيها جيدًا ، يمكن فتح مروحة العادم في غرفة الماكينة بدرجة أقل أو لا يمكن إطلاقًا ، مما يوفر الطاقة.
(2) تحويل حرارة النفايات إلى ماء ساخن دون أي استهلاك إضافي للطاقة.
(3) زيادة النزوح من ضاغط الهواء. نظرًا لأنه يمكن التحكم في درجة حرارة التشغيل لضاغط الهواء بشكل فعال بواسطة جهاز الاسترداد في حدود 80 إلى 95 درجة مئوية ، يمكن الحفاظ على تركيز الزيت جيدًا ، وسيزداد إزاحة ضاغط الهواء ، وستكون الزيادة 2 ٪ إلى 6 ٪. هذا هو ما يعادل أيضا توفير الطاقة. هذا مهم بشكل خاص لضواغط الهواء التي تعمل في الصيف ، لأنه في الصيف ، تكون درجة الحرارة المحيطة أعلى ، ودرجة حرارة الزيت يمكن أن ترتفع في كثير من الأحيان إلى حوالي 100 درجة مئوية ، ويصبح الزيت أرق ، وضيق الهواء يصبح أسوأ ، وحجم العادم يتم تخفيض. لذلك ، يمكن لجهاز استرداد الحرارة تسليط الضوء على مزاياه في الصيف.
2 - ضاغط الهواء اللولبي الخالي من الزيت
1) تحليل مبدأ عمل ضاغط الهواء اللولبي الخالي من الزيت
عندما يكون ضاغط الهواء مضغوطًا حرارياً ، فهو الأكثر توفيرًا للطاقة. يتم تحويل الطاقة الكهربائية المستهلكة بشكل أساسي إلى طاقة الضغط المحتملة للهواء ، والتي يمكن حسابها وفقًا للصيغة (1):
معدل تدفق كتلة الهواء من ضاغط الهواء م ، كجم / ثانية
ثابت R- الغاز ، الهواء هو 287J / (كجم · K)
T. - درجة حرارة الاستنشاق ، K
تدفق حجم Q- الغاز ، م 3 / ثانية
P0 - ضغط الشفط ، Pa
P2 العادم الضغط ، باسكال
ف فو الهواء ضاغط حرارة الإشعاع العمل ، W
ف استهلاك الطاقة محرك نقل ضاغط الهواء ، W ؛
density --- كثافة الهواء كجم / م 3
نظرًا لعدم وجود أي تأثير تبريد لحقن الوقود ، فإن عملية تشغيل ضاغط الهواء اللولبي الخالي من الزيوت هي عملية ضغط adiabatic تقريبًا. إن ضاغط الهواء اللولبي الخالي من الزيت والمكون من مرحلتين والذي يتميز بتبريد سريع ، يوفر عمالة نسبيًا. يحتوي المحرك الرئيسي اللولبي ذي السترة المائية أو السترة الزيتية على مؤشر عملية عمل أقل بقليل من مؤشر الأديابيات المتماثل ، والذي يبلغ حوالي 1.3. يمكن حساب استهلاك طاقة ضاغط الهواء وفقًا للصيغة (3):
مؤشر عملية ن
Rg-gas ثابت ، الهواء هو 287J / kg · k
T0 ، T1 الأول والثاني درجة حرارة إلهام ، ك
P0- ضغط الشفط الأولي ، وسادة
P1 ، P2- ، ضغط العادم الأول والثاني ، باسكال ؛
P انتقال - ضاغط الهواء استهلاك طاقة الإشعاع الحراري ، W
ضاغط الهواء اللولبي الخالي من الزيوت لديه القدرة على استعادة حرارة النفايات مقارنة بضاغط هواء حقن الوقود. نظرًا لعدم وجود أي تأثير تبريد للزيت ، فإن عملية الضغط تكون أكثر انحرافًا عن الانضغاط الحراري ، ويتم تحويل معظم الطاقة إلى حرارة الانضغاط في الهواء المضغوط ، وهو أيضًا سبب درجة حرارة الزيت المفرطة. برغي ضاغط الهواء مجانا. ستؤدي إعادة تدوير هذا الجزء من الطاقة الحرارية للمياه الصناعية والتدفئة ومياه الحمام إلى تقليل استهلاك الطاقة للمشروع بشكل كبير ، وبالتالي تحقيق حماية منخفضة من الكربون والبيئة.
يوضح الشكل 6 توزيع الطاقة لضاغط الهواء اللولبي الخالي من الزيت. يمكن أن نلاحظ من الشكل أن الإنتاج الحراري لضاغط الهواء اللولبي الخالية من الزيت المبرد بالماء يمكن استرداده بنسبة 100٪.
2) المسمار ضاغط الهواء الخالي من الزيت استرداد الحرارة
الشكل 7 هو مخطط انسيابي للضاغط الداخلي لاستعادة الطاقة لضاغط الهواء اللولبي الخالي من الزيوت. كما هو مبين في الشكل ، يتعرض الماء البارد بالتتابع للتبادل الحراري من خلال مبرد الزيت ، ونظام ضغط عالي الضغط ، ومبرد داخلي لنظام ضغط منخفض ، ومبرد لاحق ، حيث يجب توسيع مبرد الزيت.
3 الطرد المركزي ضاغط الهواء استرداد الحرارة النفايات
1) تحليل مبدأ العمل من ضاغط الهواء الطرد المركزي
يتم تشغيل ضاغط الهواء بالطرد المركزي بواسطة المكره لتدوير الغاز بسرعة عالية لتوليد قوة الطرد المركزي. بسبب التدفق المنتشر للغاز في المكره ، يتم تحسين معدل التدفق وضغط الغاز بعد المرور عبر المكره ، ويتم إنتاج الهواء المضغوط باستمرار. يتكون ضاغط الهواء بالطرد المركزي بشكل أساسي من جزأين ، الدوار والجزء الثابت ، ويشمل الدوار المكره ورمح. هناك شفرات على المكره ، بالإضافة إلى لوحة التوازن وجزء من ختم العمود ، والجسم الرئيسي للجزء الثابت هو غلاف (اسطوانة) ، والناشر ، والمنحنى ، والعودة ، وأنبوب السحب ، العادم يتم ترتيب الأنابيب والعمود الجزئي على الجزء الثابت. مختوم. مبدأ عمل ضاغط الطرد المركزي هو أنه عندما تدور المكره بسرعة عالية ، فإن الغاز يدور. تحت تأثير قوة الطرد المركزي ، يتم امتصاص الغاز في الناشر في العمق ، ويتم تشكيل منطقة فراغ عند المكره ، في الوقت الذي يدخل فيه الهواء النقي من الخارج. المكره. تستمر الدفاعة في الدوران ويتم امتصاص الغاز باستمرار داخل وخارج ، وبالتالي الحفاظ على التدفق المستمر للغاز. تعتمد ضواغط الهواء الطاردة المركزية على التغيرات في الطاقة الحركية لزيادة ضغط الغاز. عندما يدور الدوار النصل ، أي عجلة العمل ، فإن الشفرة تدفع الغاز للتدوير ، وتنقل العمل إلى الغاز ، بحيث يحصل الغاز على الطاقة الحركية. بعد دخول الجزء الثابت ، يتم تحويل رأس الطاقة إلى الضغط المطلوب بسبب تمدد الجزء الثابت ، يتم تقليل السرعة ، ويزيد الضغط ، ويتم استخدام الإجراء التوجيهي لجزء الجزء الثابت لدخول المكره في المرحلة السفلى إلى الاستمرار في الزيادة ، وتفريغها في نهاية المطاف من قبل حلزوني. لكل ضاغط ، من أجل تلبية ضغط متطلبات التصميم ، يتم تزويد كل ضاغط بعدد مختلف من المراحل والقطاعات ، وحتى عدة أسطوانات.
2) الطرد المركزي ضاغط الهواء عملية استرداد الحرارة
يخضع الطرد المركزي عمومًا لضغط ثلاثي المراحل. الهواء المضغوط في المرحلة الأولى والثانية ليس مناسبًا لاستعادة حرارة النفايات بسبب تأثير درجة حرارة المخرج وضغطه. بشكل عام ، يتم استرداد الهواء المضغوط من المرحلة الثالثة بواسطة الحرارة المهدورة. من الضروري إضافة مبرد هواء لاحق ، كما هو موضح في الشكل 8. إنه يوضح أنه عندما لا تحتاج النهاية الساخنة إلى استخدام الحرارة ، يتم تبريد الهواء المضغوط دون التأثير على تشغيل النظام.
4 نوع آخر من طريقة استرداد الحرارة المفقودة لضاغط الهواء المبرد بالماء
بالنسبة للآلات اللولبية المحقونة بالزيت التي يتم تبريدها بالماء ، والآلات الخالية من الزيت ، وأجهزة الطرد المركزي ، وغيرها من ضواغط الهواء ، بالإضافة إلى استعادة حرارة النفايات الناتجة عن التحول الهيكلي الداخلي ، فمن الممكن أيضًا تحويل خط أنابيب مياه التبريد مباشرةً لتحقيق الحرارة المهدورة. دون تغيير هيكل جسمها. إعادة التدوير.
1) رسم تخطيطي لاستعادة حرارة النفايات من ضواغط الهواء المبردة بالماء.
يمثل الشكل 9 مخططًا تخطيطيًا لاستعادة حرارة النفايات من ضاغط الهواء باستخدام مضخة تسخين مصدر المياه لزيادة الطاقة. يمكن أن نرى من الشكل أن مياه التبريد يتم إدخالها في الوحدة الرئيسية لمضخة تسخين مصدر المياه عن طريق تثبيت مضخة ثانوية على أنبوب مخرج ماء التبريد لضاغط الهواء ، ويقوم مستشعر درجة حرارة مدخل المبخر الرئيسي بضبط التيار الكهربائي ثلاثة صمام تنظيم في الوقت الحقيقي للتحكم في درجة حرارة مدخل المبخر. عند تحديد قيمة محددة ، يمكن تحضير 50-55 درجة مئوية من الماء الساخن للحياة وعملية الإنتاج من خلال وحدة مضخة التسخين مصدر المياه.
إذا لم يكن هناك طلب على درجة حرارة عالية للمياه الساخنة ، يمكن توصيل مبادل حراري للوحة في سلسلة مع ضاغط الهواء الذي يدور حول دائرة ماء التبريد. يتبادل ماء التبريد ذو درجة الحرارة العالية الحرارة بالماء الطري من خزان الماء اللين ، مما يقلل من درجة حرارة الماء الداخلية ويزيد من درجة حرارة الماء الخارجي. يتم تخزين الماء الساخن في خزان تخزين الماء الساخن ثم نقله إلى شبكة الحرارة لاستخدامه في مصدر حرارة منخفض الحرارة. كما هو موضح في الشكل 10 ، عندما يتم استخدام حرارة ماء التبريد ، يتم تقليل حمل مبرد الماء بشكل كبير ، أو حتى برج التبريد مطلوب مرة أخرى. ومع ذلك ، لضمان التشغيل الآمن والموثوق للنظام ، سيتم الاحتفاظ ببرج التبريد ، ولكن يتم تثبيت صمام التحكم في الحالة المغلقة عادة على أنابيب مدخل ومخرج برج التبريد. يعتمد صمام التحكم التحكم في درجة الحرارة. بمجرد فشل نظام استرداد حرارة النفايات ، ترتفع درجة حرارة المياه الداخلية إلى درجة حرارة محدودة ، ويتم فتح الصمام ، ويتم استخدام نظام تبريد برج التبريد الأصلي ، مما يضمن تبريد موثوق لضاغط الهواء.
2) تحليل استرداد حرارة النفايات من ضاغط الهواء المبرد بالماء
إنه بسيط ومريح لتحويل خط أنابيب مياه التبريد مباشرة من ضاغط الهواء ، ولا يعدل هيكل جسم ضاغط الهواء ، والذي يمكن أن يقلل من خطر إعادة الإعمار ويزيد من موثوقية تشغيل نظام استرداد حرارة النفايات .
