空压机余热回收方案设计

1、空压机余热利用中央热水系统设计方案致：根据贵方员工宿舍中央热水系统工程项目的邀请，设计施工方市森茂节能环保工程,按贵方要求，为该公司员工的热水工程提供空压机余热利用中央热水系统， 设 计方案包括如下容。第一部分工程概述（P2-4）第二部分空压机余热利用装置的综合优势（P5-6）第三部分工程设计方案详解（P7-11）第四部分施工组织计划（P12-13）第五部分售后服务（P14）第六部分经济效益分析（P15-P16）后附：工程概算报价单1份工程图纸1第一部分工程概述1.1用户需求1. 1. 1现用户热水使用情况现贵司要求我公司对员工楼热水供应系统提供设计方案，贵司现有员工3000人左右，员工宿舍楼

2、2栋，每栋共20层，现需增加空压机余热回收系统供热水。1. 1. 2空压机机使用情况现对贵司9台旧空压机及新增4台新空压机进行余热回收改造，空压机余热回收 机放置于污水处理厂旁的空压机房，一般情况下 13台空压机每天工作24个小时。1. 1. 3热水工程改造需求本着降低企业运营成本及环保的目的，贵司现要求我公司对其热水系统进行改造。 改造方式为利用螺杆式空压机余热加热热水，实现零费用获取热水的效果。本工程对13台空压机加装余热利用装置。分两套系统安装，本工程完工后，基本 满足3000人的热水供应，供水标准为33KG人，总供水量约100吨/日，供水方式为不 定时不定量，热水温度在55C以上。1.

3、 2工程总方案根据贵公司的实际情况，我公司为贵公司设计热水系统，将对贵公司现有的 13台 螺杆式空压机加装余热利用装置，所得热水储存于宿舍楼楼顶的保温水箱， 再将热水管 道接入宿舍楼各宿舍洗手间。1. 2. 1循环加热输送管道本工程热泵为我公司的螺杆式空压机余热利用装置，因输送管道过长，所以在空压机房及厂房楼顶各安装了两个周转箱，保暖水箱里的水通过循环水泵送入余热利用装置 加热，再送回保暖水箱，如此不断往复循环，保证水箱里面的水不断得到加热。根据贵公司的实际情况，我公司为贵公司设计热水系统，将对贵公司现有的13台螺 杆式空压机加装13台“森茂”牌空压机余热利用主机，自来水经冷水管的补水电磁阀

4、输送到保温水箱，经主机换热器与空压机的高温油进行热交换， 冷水温度慢慢升高，最 终的热水温度即为 显示面板控制器所指定的温度。所得热水储存于宿舍楼楼顶的保温水 箱，再将热水管道接入宿舍楼各宿舍洗手间。在管路上水箱、水泵、换热器两头及各预留检修处，均安装铜制优质阀门，另在保暖水 箱出口及换热器出口处安装水过滤器各 1个。1. 2. 2保暖水塔贵司安装两个50吨保暖水箱，即可满足贵公司员工的用水要求。水箱材质为双层 不锈钢，50mn厚聚脂泡沫保溫层，24小时温降5C以。1. 2. 3换热装置本工程将对13台螺杆式空压机加装余热利用装置，分两套系统，每小时分别可产水 800L以上，10小时可产水16

5、0吨，完全可以满足员工的用水要求。1. 2. 4补水系统补水系统使用水位开关、电磁阀、温度控制器控制1. 2. 5控制部分控制箱放置于空压机机房：与空压机自动同步开停装置；控制系统开关打开，循 环水泵就开始工作，保暖水箱里面的水就不断得到加热。1. 3工程技术背景1. 3. 1螺杆式空压机余热利用装置技术来源现有技术中，螺杆式空气压缩机（简称空压机）的工作流程如下：空气通过进气过滤 器将大气中的灰尘或杂质滤除后，由进气控制阀进入压缩机主机，在压缩过程中与喷入 的冷却润滑油混合，经压缩后的混合气体从压缩腔排入油气分离罐， 从而分别得到高温 高压的油、气。由于机器工作温度的要求，这些高温高压的油、

6、气必须送入各自的冷却 系统，其中压缩空气经冷却器冷却后，最后送入使用系统；而高温高压的润滑油经冷却 器冷却后，返回油路进入下一轮循环；根据计算，在上述过程中，高温高压的油、气所 携带的热量大约相当于空气压缩机功耗的3/4的转化热量，余热温度通常在 80C 100C之间。螺杆式空气压缩机通过其自身的散热系统来给高温高压的油、气降温的过 程中，大量的热能就被无端的浪费了；在提倡建设节约型社会的大趋势下， 这种浪费无 疑与我们的价值观念背道而驰，如何回收利用这些余热，成为本领域技术人员所急待解 决的一个技术问题。为了充分利用螺杆式空压机所产生的余热 ，本公司提供了一种余热利用装置，利 用该装置对螺杆

7、式空气压缩机所产生的高温高压的气体进行冷却，不仅可以提高空气 压缩机的产气效率，而且可使企业获得生产和生活所需的热水，严冬可加热到55C,夏秋季节65r，从而解决了企业因为支付员工福利生活热水而背负的沉重经济负 担。1. 3. 2技术解决方案简介以下是空压机余热利用装置系统流程图：图i系统流程图（因技术原因，本图中的各零件名称在此不便标出，敬请谅解）第二部分 空压机余热利用装置的综合优势2. 1安全、卫生、方便、环保。螺杆式空压机热泵与燃油锅炉比较， 无污染。一旦安装投入使用，只要空压机在运 行，企业职员就随时可以提取到热水使用，不必定时定量供应。2. 2节能以贵公司热水系统日产150吨热水例

8、，运行费用如下表:效用供热方式性能供热方式运行费用元/ m 3每天150吨热水的费用360天的运行费用空压机余热利用安全耐用不定时不限量000太阳能辅助燃油锅炉气象、水垢、老化影响大冬季阴雨天要用柴油辅助加热5.5825297000空气源热泵维修昂贵定时限量13.82070745200燃油锅炉环保问题定时限量30.5245781648080天燃气有危险定时限量34.455167.51860300电加热有危险定时限量42.976445.52320380由上表可以看出，日产热水150吨，空压机余热利用装置每年可比太阳能节省297000元，比空气源热泵节省745200元，比燃油锅炉节省1648080

9、元，比天燃气节省 1860300元，比电加热节省2320380元。所以使用空压机余热利用装置，就可得到方便 可观的经济实用价值。2 . 3提高空压机运转效率，实施经济运转。安装螺杆式空压机热泵运行的空压机组，可以提高产产气量10%螺杆式空压机的产气量会随着机组运行温度的升高而降低，它的反比程度是：温度每上升1C,产气量就下降0.5%，温度升高10C，产气量就降4%-8% 般风冷散热的空压机都在 88-96 C间运行，其降幅都在4%-8%夏天更甚，空压机热泵足可以使空压机温度降 8-12 C,效率提高10%为此它的经济效益就更为显著了。2. 4降低空压机工作温度，减少故障延长寿命。使用空压机热泵

10、可降低维修成本，延长设备的更换期限。螺杆空气压缩机的主要 运行费用是耗材的更换，如机油、机油隔、油/气分离器。一台进口螺杆37KW的空压 机换一次耗材费用是4700元，使用周期为3000H耗材费用1.56元/小时，长期处在 80-84 C间运行的空压机，耗材的使用周期可延长 50%即4500耳 延期后的耗材费用 是1.04元/小时，由于是低温运行，机油珠乳化现象要降60%液击碳化现象要降50% 这两者都是严重影响油隔、油/气分离器寿命性能的致命因素。在我公司对贵司的热水系统改造完成后，将可把空压机的运行温度降低至最佳围 之，从而降低空压机的维护成本并极提高空压机的使用寿命。第三部分工程设计方案

11、详解3. 1设计原则1、方便使用，随时为员工提供生热水。2、设备安装简便。3、设备维修及使用安全4、环保无污染5、节约成本和资源6、热转换效率高等原则3. 2设计标准及依据(1) 贵方提供的数据及相关要求(2) 最新热交换器设计计算与传热强化及质量检验标准规实用手册(3) 余热资源回收利用节能监测方法DB 12/T 051.5-2003(4) 余热资源回收利用的评价方法DB 31/T 154-1999(5) 工业余热术语、分类、等级及余热资源量计算方法GB/T 1028-2000(6) 螺杆空压机的选用与节能(7) 热交换器.区域供暖用水换热器.确定性能数据的试验程序BSEN1148-1999

12、(8) 热交换器.供热系统用水/水热交换器确定功率数据的测试方法EN1148-1998(9) 、采暖卫生工程施工验收规 GB/T242-85(10) 、钢结构设计规GB50017-2003(11) 、建筑给排水及采暖卫生工程施工质量验收规GB50242-2002(12) 、给水排水制图标准GB/T50106-2001(13) 、电气装置安装工程电缆线路施工及验收规GB50168-923. 3工艺流程3. 3. 1工艺核心技术使用我公司的专利产品一螺杆式空压机余热利用装置， 回收螺杆式空压机运行过程 中产生的多余热量，可以不消耗其他资源，在空压机的运行过程中，获得设计所需的水 量和水温。3. 3

13、. 2工艺流程图JJ3. 3. 3工艺流程说明整个流程中空压机产生余热提供热源， 在热泵中热交换而产生热水，热水流经原供 热系统，存到保温水箱，再由供热系统将热水送到全厂各宿舍楼使用， 而不使用的热水 经由保温水箱中回流到循环水泵重新加热。 整个循环过程由循环水泵完成，补充水位由 温度控制器和水位控制器完成。3. 4设计计算与材料明细3. 4. 1热交换器的设计1、热交换器的确定贵公司现有螺杆式空压机13台，每一台安装与其功率相匹配的专用换热装置，其性能指标如后所示2、热交换器每小时集热量计算(SM-50R 100P, 150P, 200P)热交换器的集热量大约为空压机功率的 65% (实测数

14、据，因空压机负荷情况有差异导致集热量稍有差别)，每50HP(37.5KW的空压机每小时的集热量：Q=37.5KW< 65%<860 Kcal/h = 20962.5Wh ;每 100HP(75KW 的空压机每小时的集热量：Q=75KWA 65%X 860 Kcal/h = 41925Wh ;每 150HP( 112.5KW 的空压机每小时的集热量：Q=112.5KWX 65%< 860 Kcal/h = 62887.5Wh ;每 200HP( 150KW的空压机每小时的集热量：Q=150KWX 65%< 860 Kcal/h = 83850Wh3、每小时产热水量(SM-

15、50P 100P, 150P, 200P)SM-50P产水量计算：假设初始水温为15C，则每小时可产55E热水量为:20962.5M= = 524LDX CXA T1Kcal/kg°CX 1kg/L X( 55-15 )°CSM-100P产水量计算：假设初始水温为15C，则每小时可产55C热水量为:Q41925M= = 1048LDX CXA T1Kcal/kg Cx 1kg/L X( 55-15) CSM-150P产水量计算：假设初始水温为15C，则每小时可产55C热水量为:Q62887.5M= = 1572LDX CXA T1Kcal/kg Cx 1kg/L X( 55

16、-15) CSM-200P产水量计算：假设初始水温为15C，则每小时可产55C热水量为:Q83850M= = 2096LDX CXA T1Kcal/kg Cx 1kg/L X( 55-15) C4、换热器性能指标及材料构成A、型号：SM-50HP/100HP/150HP/200HPa、与空压机相配匹数：50HP/100HP/150HP/200HPb、换热器集热量：21KWh小时/42KWh小时/63KWh/小、时/84Wh/小时c、额定出水温度：55T以上d、余热回收机串联出水量：8000L/小时e、换热片：SUS316f、水流：反向二流程e、水管直径：1.5"h、控制元件：电磁阀、

17、温控阀、球阀、闸阀、耐高温油管5、换热器的总功效本工程共拟对13台空压机安装余热利用装置，分两套系统，正常情况下其中每套系统每天各工作10小时，每天10小时可产水：8000L*2*10=160000L,约合160 吨/天。3. 4. 2循环水泵选型(1)单位长度水头损失21 3t =0.0107 V /d;.T .管道单位长度的水头损失<mhO/m>V.管道的平均水流速度<m/s>d j管道计算径<m>(2)局部水头损失h j=EZ V2/2ghj局部水头损失之和<mhO>Z、局部阻力系数V、平均水流速度<m/s>G 、重力加速度&l

18、t;m/s2>简化计算，按沿程水头损失的20灿算。根据以上公式计算如下：设流量Q=1omh则:V=0.48m/st =0.028mHO/m设 L=120m贝U: t 总=0.028 X 120X 1.2=4 (mh2O)由此选用GD32-20型水泵，Q=1imh , H=155m可以满足系统循环动力需求。3. 4. 3保温层设计说明1 、保温层厚度计算：保温层厚度管道 DLn( D/d) =2X( t i-t 2) / a 1 (12-t 0)S = (D-d) /2设备 S = X( t i-t 2) / a 1 (12-t 0)计算公式中各符号的意义及单位t1管道设备外表面温度C)1

19、2保温层外表面温度C)t°周围空气温度(C)，计算中取t°=31Cd管道外径(米)D保温层外径(米)X 保温材料导热系数(千卡/米时C)a 1保温层外表面放热系数(千卡/米2 时C)计算中取a 1=10千卡/米2 时CS保温层厚度(米)经计算管道EPS保温层厚度S =0.022 (m设备保温层厚度S =0.038 ( m故：管道保温选用聚苯泡沫管壳保温S =25mm热水箱选用S =50mm玻璃纤维 棉复合EPS聚苯泡沫均能满足保温要求。2、保温层设计说明按国家有关保温规及管网热水系统有关标准计算，我方采用聚苯泡沫管壳保温 材料，储热水箱采用玻璃纤维棉与聚苯 EPS板复合,保

20、温层S =50mm热水管采用特 制聚苯泡沫管S =30mm集热器集水槽采用聚胺脂保温S =35mm以上保温层均符合有关国家标准3. 4. 4保温水箱的选择加装容量为15吨的保温水箱10个，双层不锈钢，采用玻璃纤维棉与聚苯 EPS 板复合保温材料，保温层S =50mm 24小时温降5C以。3. 4. 5管道选料概述一、循环管道（约2000米）：DN5（X 2.0MPa PPR热水第四部分施工组织计划4.1施工机械设备计划表大规模工程施工中，机械设备是工艺手段的必备条件，是确保工程顺利进行及工程质量的关键条件。本工程将投入足够的施工设备及机具，其主要机械设备及机具见下表序 号名称型号产地性能状况1

21、手动折边机WS1.5X 2050力丰机械厂优2台式钻床ZQ4116西湖台钻公司优3砂轮机MQ03220金鼎电动工具良4台钳类省市五台县良5空气等离子切割 机LG-40烽火实业公司良6型材切割机J3G3-400奋发工具制造厂良7日立切割机LG-220V-14"国良8缝焊机FN-2-75焊机厂优9直流氩弧焊机CZY-120东山焊接设备厂良10氩弧焊机WS-100烽火焊接设备厂优11交流弧焊机BX1-160-1威胜电焊机厂良12小焊机BX-220市建国机电设备厂良13电动葫芦HH型 1.6T吴江电力起重机械厂优14套丝机7050-A 型优15冲击钻FD10SA FD10VA日本日立优16手

22、磨机G10SF2日本良17手电钻F16VA番禺优18手动试压泵SSY-2.5恒通工具厂良19空气压缩机AV1608聚才实业良4.2施工进度总体计划表（交货期限：30 天）项目名称13579111315161718余热利用换热器生产管道安装电气控制部分安装一余热利用换热器安装调试及试运行竣工报告、图纸等汇编培训及设备移交4. 3质量保证措施本公司专门制订了实施质量管理的指令性文件质量保证手册，规定了本公司质量方针、目标和质量保证机构、人员职责等，以保证质量保证体系持续有效的运转。手 册从质量保证机构的设置上明确岗位工作人员的职责；从合同的签定上要求详尽约定从产品试运行、调试到竣工供需双方的权利义

23、务；从材料的采购、保管、使用上保证材料质量的可靠；从生产制作 与安装施工方面规定了科学严格的工艺和检测手段及方法，验收等诸多方面，规定了公司相关管理环节和人员必须遵循的标准。公司籍此将逐步切 实做到不合格的材料与半成品不入仓库，不合格的半成品与成品不入车间工序，不合格 的制成品不流出公司。达到出厂产品百分之百的合格率。第五部分售后服务认真做好服务工作，让客户在得到优质样板工程，在使用过程中享受周全快捷的售 后服务：1项目工程竣工后，一年免费保修（保温管、电气控制、水泵保修一年），终身优 惠维修。我公司保证以不高于在本地区的同型号和规格的备件的一般价格， 终生提供备 件。2、免费保修期限设备有任

24、何损坏，均免收配件费及人工费，但人为因素、自然因 素（如为灾、雷击等）造成故障除外，不能维修的，整件免费更换。人为因素造成的损 坏只收配件费不收人工费。终身提供配件和保养服务（按厂价格提供配件，保养服务仅 收工时费）保修期不能维修的，整件更换，只收成本费。3、在接到客户维修通知后，立即安排维修人员，在 8小时作出响应，24小时上门 服务。4、每年定期（不少于4次）到客户处了解设备使用情况并进行设备维护及清洁维 护并做好每次维护的书面记录，记录档案。第六部分经济效益分析预设贵司宿舍楼住有员工3000人，工程完工后，将利用空压机余热为员工提供生 活用热水，日热水供应量为150吨以上，可以实现不定时

25、不量的供水标准， 将给员工热 水供应带来极大的福利。此处的计算标准以供热水量150吨为计算基准。比较对象为螺杆式空压机余热利用 装置与空气源热泵，比较容为两种热水系统的初次投资及运营费用。6. 1燃油锅炉、空气源热泵与空压机热泵方案初次投资计算1、空气源热泵使用空气源泵热水系统加热150吨热水，需配备总功率为10HP空气源热泵15台; 配备相同容量的不锈钢保暖水箱，水箱总容量 150m3,外加水管、水泵、水暖配件等总 投资约需700000元左右.2、空压机余热利用选用我公司的空压机余热利用中央热水系统，如果空压机12小时工作情况下，热水供应总量150吨，总投资为100万元.6. 2维护费用比较1、空气源热泵管理维护费用空气源热泵由于其取热原理相对其它热泵相当复杂， 所以其发生故障概率明显高于 其它热泵，并且由于厂家垄断配件市场，所以其过保修期后，维护费用相当高。从使用 寿命及维护费用来看，空气源热泵的费用是最高的。特别贵司如果买得是杂牌机的话，那么可能会在今后的使用中会遇到更多的问题， 特提醒贵司参考。2、空压机余热利用装置辅