大程节能：空压机余热回收在线路板企业中安全节能的应用研究

　　大程节能：空压机余热回收在线路板企业中安全节能的应用研究

　　【摘要】安全生产、节能降耗是当今社会工业发展中主旋律之一，随着精益化、清洁生产日益普及，优化和降低生产过程的能耗是各生产企业无止境的追求。在线路板（PCB&FPC）生产企业中，空压机的能耗大，余热浪费大，如何利用好空压机设备的余热是一项利国利民的应用型研究。大程节能研究开发的空压机余热回收系统能够将空压机余热高效回收，回收热量系统性的利用到沉铜线、蚀刻线、黑孔线、棕化线等需要加热装置的水平线上，替代安全隐患大、费效比高电加热管，真正意义上为企业的安全节能生产贡献价值。

　　【关键词】空压机余热余热回收线路板安全节能

　　作者简介：朱桂平，男，高级工程师，硕士研究生毕业；多年从事安全节能设备研究，国内发表论文12篇，申请专利6项。

　　一、前言

　　压缩空气是工业领域中应用较广泛的动力源之一，由于其具有安全、**、调节性能好、输送方便等诸多优点，使其在现代工业领域中应用越来越广泛。但要得到品质优良的压缩空气需要消耗大量能源。在大多数生产型企业中，压缩空气的能源消耗占全部电力消耗的10%~35%。

　　为提高气体压力，空压机工作时循环油及排气温度高达85-95℃，蕴涵着大量的热能，有较大的利用价值。实际上空压机压缩空气所消耗的电能（电机有效输出功率），全部转化为热能蕴藏在压缩空气和冷却润滑油中。这些热能原来作为废热被风扇或者水塔排放于周围环境中，产生了温室效应，污染了环境。

　　单油余热回收效率为73%，油气余热双回收效率为95%。冷水直热，热水温度50-80℃任意调节。回收空压机余热生产热水，零费用；同时可以降低空压机排气温度，延长空压机使用寿命；减少制冷风机的使用，减低空压机的系统能耗。

　　在PCB和FPC生产企业中，空压机是标配设备之一。空压机是主要耗能设备，同时，也是浪费能源较大的设备，可再次利用回收的能源价值特别大。线路板企业生产工艺中，沉铜线、蚀刻线、DES线、棕化线、高分子导电膜、显影线、VCP、棕化线、镀镍线、化镍金线等水平线上都需要加热装置，目前普遍采用电加热管，电加热管虽然价格便宜，但是其容易干烧起火、漏电伤人、短路起火的安全隐患成了线路板企业的重大安全隐患之一，电加热管电能转化为热能的效率较低，能耗较高，无形中增加了线路板企业的加工成本。因此空压机的余热回收再利用到水平线上加热槽液，替代电加热管已成为线路板企业安全节能的可以选择。

　　二、空压机余热回收原理

　　螺杆压缩机由于本身的设计结构和工作原理决定，它的效率（电能转化为势能）在20~35%之间，其余能量均通过散热装置排至大气中。

　　空压机工作原理如下：

　　空压机运行时，压缩机的排气温度高达90~105℃，排气温度太高会导致更多的润滑油处于气相，增加油气分离的难度，降低润滑油的使用寿命及供气品质。因此，空压机的余热利用越来越被人们所重视。目前，尽管有一些厂家开发的利用空压机余热回收的产品也能利用部分热能，但这些产品设计上有待改善之处依然不少，它们运行的实用性、经济性、可靠性、安全性和效率都有待提高。

　　空压机余热回收热水系统的原理如下：

　　三、空压机余热回收系统的热量计算方法

　　3.1回收余热量的计量方法

　　1）冷水补水管道安装水表，以计量加热水量

　　2）冷水补水管道安装温度计，以测量进水温度

　　3）余热回收器出水管道安装温度计，以测量出水温度

　　4）计时器计量空压机运行时间t(小时)，水表计量空压机运行时热能回收器的产水量Q（吨），进出口温度计计量水的温升T=T出-T进（℃）

　　5)单位换算：1kw.h=860kcal

　　水的比热C1=1.163kw·h/（T·.0C）

　　C2=1000kcal/（T·.0C）

　　6）余热回收器回收空压机的余热量

　　H=Q*C1*（T出-T进）/t(kw)

　　3.2空压机有效输入功率的估算

　　1）对拟进行余热回收测试的空压机的出口压力设定调整，使其卸载压力较其他空压机卸载压力稍高，从而使该空压机一直处于加载状态；

　　2）电机输出功率公式

　　3）根据技术手册，查询空压机电机的额定功率Pe及额定电流Ie

　　4)计算空压机电机在额定工况下的功率因数及效率COS￠xη

　　COS￠*η=Pe/(√3*Ie*Ve)

　　5)测量空压机实际运行电流I及电压V

　　6)计算空压机实际有效输入功率P

　　P=√3*I*V*COS￠*η=Pe*I/Ie

　　3.3空压机余热回收热水系统的效率

　　余热回收效率=H/P

　　=Q*C2*（T出-T进）/t(kcal/h)

　　四、安全节能效益分析

　　我们通过几种常规加热设备费效对比，以水量1000kg，加热升温到40℃为测算标准，可以清晰的看出，空压机余热回收费效比较低，空气能设备*二，电加热管能耗较高。

　　4.1加热1000升热水(温升40℃)

　　费用对比（元）

　　备注：（1）能源价格按：民用电费：0.67元/度，商用电费：0.90元/度，柴油：6.30元/升，天然气：3.50元/m3。

　　（2）设在相同条件下对1000kg生活用水进行加热，水温从15℃升至55℃，升高40℃。

　　（3）加热热水所需热量：1000kg×40℃×1Kcal/kg.℃=40000Kc

　　4.2各种加热设备性能比较

　　4.2各种加热设备性能比较

　　五、大程节能空压机余热回收设备系统特点

　　5.1简单、可靠、安全、维护少

　　空压机安装余热回收热水系统后，空压机控制系统不变，工作性能不变，操作维修方式不变。余热回收系统如有任何故障，甚至余热回收系统停水、停用时，原空压机系统都可以照常运行！

　　5.2全优设计、高效节能，

　　回收效率达90%以上

　　大程公司**设计的空压机余热回收设备具有*特、新颖、高效的特点，安装空压机余热回收系统后，空压机的冷却风扇可以完全停转，而空压机可以在排气温度较原来低的状态下稳定运行！同时，冷干机的负荷可以降低，除水效果更好。实际上，由于油管、油气桶没作保温处理，他们会将5%左右的热能散发到周围环境。对于油气余热双回收型热能回收系统，实际能达到的余热回收效率为空压机有效功率的90%。对于单油型余热回收系统，实际能达到的余热回收效率为空压机有效功率的70%。该余热回收效率接近空压机余热回收利用极限95%，代表了空压机余热回收利用的较高水平。

　　5.3冷水直热、智能控制

　　采用*特、**设计的直热方式：冷水进入余热回收器后，一般可以直热到52-75℃。如果用户要求，经过针对性设计甚至可以将12℃冷水直热到80℃，温升达到73℃，而空压机出口温度稳定运行在93-94℃合理范围之内。余热回收器的出水温度可根据用户的需要设定调节，设定好后，可保持出水温度恒定。根据保温水箱温度高低，冷、热水循环自动控制，水位高低自动控制。

　　5.4降低空压机温度，

　　延长空压机零部件的使用寿命

　　安装空压机余热回收设备后，可显着降低空压机排气温度，有效改善空压机运行状态，减少了机器故障，延长了设备使用寿命，增大了机油、机油过滤器、油气分离器更换时限，降低了维护成本。

　　5.5智能控制风扇开停，余热回收较大化

　　余热回收系统通过油温控制空压机冷却风扇（或者冷却塔、冷却水泵）开停，可以较大限度回收空压机余热。同时，由于空压机冷却风扇停用，可节约用电3.7kw(GA75空压机)

　　5.6几乎零运行费用经济效益显着

　　余热回收设备运行过程中只需要控制用电（电磁阀，温控器用电，继电器），因此不需要任何费用，并且还可提高空压机的运行效率，节省空压机冷却风扇用电。一次投资，长期受益。

　　5.7高效防腐换热系统

　　如何将空压机回收热量利用到线路板企业中水平线上的恒温加热，大程节能公司专门为线路板企业各个工艺段设计了高效防腐换热器（U型钛质、毛细铁氟龙换热板、316镜面不锈钢），保证冬天条件下的升温效率高、恒温温差小；同时保证系统的防腐耐用寿命。

　　六、大程余热回收设备参数及视图

　　6.1空压机余热回收机组参数

　　注：（1）以上参数是在所配用空压机满负荷工作，水的温升为35℃的条件下获得；

　　（2）规格参数因产品改进而变动，恕不另行通知。

　　6.2空压机余热回收节能工程

　　智能可视化控制系统

　　主机外观图：

　　6.3部分程案例

　　800P空压机热水回收生活用水节能工程

　　惠州合航（300P空压机余热回收+高温水源热泵改造92℃氧化槽）

　　结论

　　（1）空压机余热回收在线路板企业中应用前景广阔，可以将利用回收的热水应用到沉铜、PLB、VCP、DES、棕化、黑孔、显影等水平线上加热使用，同电加热管相比，节能效率达到80%以上。

　　（2）空压机余热回收设备系统必须充分考虑空压机的功率、加载效率、回收效率，根据水平线对热量的需求，按照冬天的环境温度，根据不同工艺的热量需求、耗能因子，核算回收热量和需求热量的匹配度。