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空压站房与压缩空气系统节能技术途径

  压缩空气站对于每个工厂都必不可少,在投入使用的整个生命周期,用于购买设备和设备维修的费用,只占系统运行总成本的一小部分,而系统运行所消耗的电能费用占到整个寿命周期总费用的75%以上,因此空压站的节能运行尤为重要。

  一、对节能的认识

  有三个方面:1、空压机的节能;2、空压站的节能;3、压缩空气系统的节能;这是一个点、线、面的构成。制造业经过多年发展,空压机的节能已经接近天花板,但是空压站的节能,我们才刚刚起步。许多节能公司都在做这方面的工作,说明节能的空间还是有的,还是大有可为的。单机节能的空压机在压缩空气系统中往往不一定能发挥出应有的效率,于是我们许多同行在思考压缩空气站的能效问题,《压缩空气站能效分级指南》团体标准中,涉及对工业压缩空气站内设备和系统要求、运行要求、能效要求和等级、能效计算、能效测量方法及综合评价。

  目前在大数据环境下,空压站节能首先必须智能化和可视化,其次是根据生产过程中工况条件的变动实时调节系统的运行匹配,最后为使得整个系统处于最佳的运行状态,这种调节和变动可以通过图标或者数据进行展示和记录。

  二、空压站内设备和压缩空气的组成

  我们来分析一下空压站的工艺流程:空气→过滤器(清除其中的机械杂质)→空压机(进行压缩)→后冷却器→油水分离器(分离其中的油和水)→储气罐。对于空气要求不高的,此时压缩空气就可以直接使用了。若对空气品质要求高,则需要进一步净化,净化流程如下:压缩空气→干燥器(除去其中剩余的油、水等杂质)→过滤器(进一步清除机械杂质)→净化空气储罐→用气终端用户。

  压缩空气系统的主要设备:

  1.空压机。这个大家比较熟悉,不做主要描述。用户选择权很大,选用节能高效设备。

  2.后冷却器。其作用是将经过压缩机压缩后的高温气体进行冷却,并使压缩空气中的油雾和水汽大部分凝结成液滴,以便通过油水分离器分离。结构型式有:列管式、盘管式、套管式、蛇管式等。目前大多为列管式,主要由壳体、封头、管板、列管等部分组成。如果是水冷式空压机,后冷却器容易结水垢,引起管路阻塞,换热面积减小,换热效果差,增加能耗成本。

  3.储气罐。储存一定量的气体,以减少气流的脉动,调节空压机输出气量与用户耗气量之间的不平衡,保持连续稳定的气流输出,并进一步分离压缩空气中油和水。储气罐的大小是压缩空气系统在空压机停机状态下,能保持多长时间最主要的参数,选大了肯定利于节能。

  4.干燥器。进一步除去压缩空气中含有的水分、油分等杂质,使湿空气干燥,供高质量要求的用户使用。冷冻式干燥机,主要是利用冷冻法,将压缩空气中水分降温至零度以下,去除压缩空气中水分,一般露点温度要求不高。吸附式干燥机,利用焦炭、硅胶和分子筛等吸附剂,来进行一步吸附压缩空气中水分,需要对吸附剂进行再生。再生方法有无热再生干燥法、微热再生干燥法等,但都需要加热,消耗一定的成品干燥气体,存在很大的能源消耗,选用节能产品的节能空间很大。

  三、案例分析

  一个工厂的空压机用电情况做如下统计,下表为空压站用电设备:

36.JPG

  运行情况如下,供气需开启设备有1台空压机、1台冷干机、1台吸附机、1台循环水泵、1台闭式冷却塔。

  1、 所有设备用电情况如下:

  用电:75+4.5+2.5+5.5+7.5=95kW,

37.JPG

  2、三家用户安装流量计后表读数:0.33+1082.16+2.57+0.75=1085.81

  实际用气量(供气压力为6~9kg/cm2,正压值高于大气压力,取中间值7.5):1085.81*7.5 =8143.75m3

  3、电度表实际电量(电表读数倍率120):46*120=5520kWh.

  电费按照0.8元计算,5520*0.8=4416元,则气量单价为0.54元/立方。这个用气量与用户的生产能耗相符情况下,空压机站房内仅从用电成本计算就已经很高了,空压机站房内还有其它费用产生,如水冷设备的用水消耗、设备维护费、特种设备的检测检验(压力表、安全阀每年的效验费用、储气罐的效验费用)等。

  四、分析存在问题

  (1)设备控制方式落后

  于2006年购置空压机设备,运行方式为定频机组,设备运行方式中有加载和卸载。如果设备由卸载状态到加载状态下,空压机的电机需要星三角启动方式运行,对电网冲击大。空压机设备在空载运行时,进气阀是关闭的,但电机仍处于运行状态。空载运行能耗为满载运行的20%,这部分能耗作无用功,但它也是定频设备必须的。

  (2)管道压力损耗、压缩空气的泄漏以及余热浪费

  压缩空气被压缩后到了排气端,需要再进行冷却,冷却器、干燥机、过滤器、控制阀以及传输管道等,在传输过程中由于管道的管径、弯头和管长等设计不合理会使得排气压力受损,排气压力每损耗1*105Pa,对应电能将多损耗7.5%。

  五、节能改造途径

  1. 合理消减耗气量。从压缩空气系统而言,对工厂的压缩空气输气管网进行梳理,对不用的用气点进行上端关闭,对管网中存在的漏气点进行封堵,改善用气点。

  2.降低供气压力。摘出高压设备单独加设空压机,将整个工厂供气压力设定在合理范围(加载压力6kg/cm2,卸载压力8kg/cm2)减少配管压力损失。

  3. 优化空气压缩机的运行方式。缩短空压机的运行时间,停机断气,将连续供气改为间隙运行供气,缩短排气距离,以减少待机能耗和停机能耗。

  总之,压缩空气系统节能,我们仍然在路上,需要了解很多知识。如果我们只从空压站节能、节电是远远不够的,还有许多未知的东西,需要进一步去挖掘。节能技术改造的项目实施需要认真调研和充分准备,结合前期的节能诊断和制定的有效技术路线,结合企业的实际工况,制定完善的实施方案,方可达到预期的节能效果。


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