为了提高空压机余热的有效利用,提出一种离心式空压机余热回收系统设计方案,并通过某发电企业的具体案例进行计算分析,得到余热回收技术在实际使用时的可行性,该方案可回收大量的离心式空压机余热,投资回收期短,企业经济效益显著。

氢燃料电池所用的空压机主要为高速离心式空压机,其气动性能主要由叶轮和扩压器决定,两者的匹配性能与叶片扩压器的迎角有关。为探究迎角对空压机气动性能的影响,对设计工况下9组不同迎角的叶片扩压器进行研究。利用商业CFD软件Numeca对叶轮转速为95000r/min的空压机进行模拟计算,获得各个迎角下空压机的气动性能曲线,对流道子午面的马赫数和流场云图进行分析。结果表明扩压器迎角对离心式空压机的气动性能有重要影响,在一定范围内,迎角越大,空压机的工作范围越宽,峰值效率越高,高效率区越广;在额定转速下,迎角在0°~2°之间存在最优值,使叶轮与扩压器的匹配性最优,空压机具有更好的气动性能。

气动性能测试是评价氢燃料电池用离心式空压机整机性能的重要方式。基于气动性能测试需求进行了试验技术研究,研制了一套气动测试管路方案,搭建了一套完整试验系统,总结了一套试验方法,并使用某型号空压机进行了验证。结果表明,形成的试验技术通用性强、精度高、可靠性好,可以对多种离心式空压机进行检测。

压缩空气作为船厂主要动能,能耗巨大,其电力消耗约占全厂能源消耗总量的35%。以压缩空气运行能耗为优化目标,从离心式空压机群机组运行可控手段出发,研究离心式空压机群节能运行控制方法,并对离心式空压机群优化进行智能控制,解决了现有大型造船厂离心式空压机群控制方法控制精度不高与能耗浪费严重的问题,节能率达到了9.3%。

要降低空压机系统能耗,则必须首先识别出空压机关键能耗影响因素。通过分析正常运行状态下影响空压机能耗的单元,定义了空压机系统边界;基于粗糙集理论与网络层次分析法对空压机能耗影响因素进行识别与评价;利用AspenPlus软件对两级离心式空压机进行建模仿真,采用控制变量法改变不同参数,得到不同因素对空压机系统能耗的影响规律,获得离心式空压机关键能耗影响因素,从而为实际工程中空压机系统节能降耗提供参考与借鉴。