一、立项背景

天津LNG拥有4台空压机，分别为两台75KW的制氮空压机和两台150KW的仪表空压机，运行时将产生15%的空气势能和85%的热能，这些热直接扩散到空气中，不仅造成能量的浪费，而且会导致空压机内部温度和空压机房室内温度升高，不利于空压机运行。

此外，天津LNG位于天津港区，冬季温度较低需要供暖，天津LNG生产区约有3000平方米的供暖区域（主要包括：一次水泵房、维修车间、空压制氮房等），由一台承压热水锅炉以燃烧天然气为燃料进行供暖，每年5个月供暖期大约消耗20-30万方天然气。另外，锅炉和内置水箱均为特种设备，需定期检，并且锅炉需配备专职管理人员，耗费大量人力物力。

政策方面，近年来国家注重企业高质量发展，在《“十三五”节能减排综合方案》、《国家创新驱动发展战略纲要》、《关于引导企业创新管理体质增效的指导意见》等材料中均提出要深入推进设备管理和技术创新。此外，中海油总公司连续四年开展“质量效益年”工作，要求全面推进“技改技革、节能降耗、降本增效”。

二、内涵

通过余热回收的方式对两台150KW的无油螺杆式仪表空压机进行改造（75KW的制氮空压机余热回收效率不高，暂不考虑），进行气水热量交换，实现能量回收，并取缔锅炉对生产区进行供暖。

其次，通过对空压机排风管道优化，使得可手动切换空压机排气流路，冬季遭遇极寒天气时可将空压机产生的热气排入室内，为空压机房温度提供保障。

再次，通过智能化管理手段，对换热器运行状态进行模拟，找出最优的运行方式，提高能量的利用率。

三、主要做法

（1）余热回收

经过前期的问题分析，确立了利用空压机运行时产生的热能对水进行加热，从而实现为供暖单元进行供暖的目的。

首先，通过理论数据计算得出，天津LNG生产区供暖面积共3416m2，采暖总热负荷607.57KW。然而，维修车间办公室备有空调，装车站泡沫站配有电伴热，空压制氮房内空压机散热效果明显，均可满足正常供暖需求。另外，余热回收取缔锅炉后，锅炉可以停用，锅炉房供暖需求可不考虑。所以实际需考虑的供暖区域只有消防及一次水泵房和变电站，总面积818m2，按热负荷q=142W/m2计算，采暖总热负荷为116.156KW。

SH150仪表空气压缩机回收换热效率为80%，负载比例也为80%，空压机正常运行时为一用一备的状态，则可回收热功率：

P1=150KW*1*0.8*0.8=96KW

另设计循环水箱配合电加热装置，以满足空压机极端工况，电加热装置功率为220KW，形式为分组投切，共分为14组，每组功率约15KW，可根据需求他选择开启组数。

按热负荷q=142W/m2，电加热装置开启两组计算，余热回收系统可提供功率为126KW,回收的热量可满足采暖面积：

S1=126KW*1000/142W/m2=887m2

综上所示，原锅炉供暖区域（约3000m2）可以由余热回收以及其他区域个性化的采暖措施予以代替。

主要施工项目包括：余热回收设备安装、控制系统安装、电气系统安装、管线铺设及保温、防腐等。

（2）空压机风道优化改造

天津LNG空压机均安装有独立的排风管道，管道直通室外，用于将空压机运行时所产生的热其排出，在夏季有利于缓解空压机房温度过高。

在排风管道正面进行切割，并安装角铁和挡板，使排气流向可以手动通过切换挡板位置进行室内外切换。

冬季遭遇极端天气时，可手动调节排气流向，使空压机所产生的热气排入室内用于取暖，即实现了热量回收，又防止了空压机运行时因环境温度过低而造成设备损坏。

（3）数字化管理

通过ANYSY-FLUENT R15.0软件，建立几何模型和理论模型，使用ICEM生成网格，设定边界条件和参数，在空压机一用一备的情况下，分别考虑只开一台换热器和两台换热器全部打开的运行模式，用K-e湍流模型和瞬态方式进行数值模拟计算，对比两种情况下的出口温度，优化运行能力。

四、实施效果

空气压缩系统能量回收及综合利用项目实现了余热回收利用，减少了能量的流失，优化了空压机运行环境，提高了空压机运行效率和运行可靠性，实现了取缔锅炉对生产区进行供暖，降低了特种设备的运行和维护风险，并优化了换热器运行模式，提高了余热回收系统运行效率。

项目投资约110万元，原锅炉供暖系统每年维保、能源消耗以及人员费用共计约195万元，改造后余热回收系统每年所需费用共计约2.8万元，每年可节约费用约192万元，一年内可回收投资成本，降本成果显著。

另外，改造后每年可节约能耗总量相当于388.62吨标煤，每年可减少CO2排放1018.19吨。

五、推广应用

该项目具有节能效果好、见效快、投资相对较低、回报周期短等特点。对拥有空气压缩系统并具有供暖需求的北方企业有很强的实用性，同时也适用于环保运行压力较大的企业。