【壓縮機(jī)網(wǎng)】降低成本，增加能源利用率成為企業(yè)新的效益增長(zhǎng)點(diǎn)。在企業(yè)生產(chǎn)中壓縮空氣應(yīng)用日益廣泛，由于潔凈，易輸送的特性，被廣泛運(yùn)用于工業(yè)控制系統(tǒng)，壓縮空氣能耗占企業(yè)全部電力消耗的10%-40%，成為僅次于電力的第二大動(dòng)力能源。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，空壓機(jī)氣體壓縮能耗僅僅占其全部電能的15%，剩余大部分轉(zhuǎn)換成熱量，被冷卻設(shè)施排放至大氣中，其中有60%的余熱可被利用，約占壓縮機(jī)功率的51%，可為企業(yè)帶來(lái)巨大的節(jié)能降耗空間，由此可見(jiàn)壓縮空氣系統(tǒng)的節(jié)能減排在企業(yè)能源優(yōu)化方面有著巨大的提升潛力。

 

　　1.制造企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)的分類

　　通常在一個(gè)制造型企業(yè)中壓縮空氣系統(tǒng)的分類方法很多，可以按品質(zhì)分類，也可以按壓力等級(jí)，還能按照用戶來(lái)區(qū)分，一般來(lái)講，按空氣品質(zhì)分類居多，可分為動(dòng)力、凈化用氣兩種不同種類，動(dòng)力用氣即普通生產(chǎn)用氣，一般壓縮空氣只需冷卻、排水就可使用，而凈化用氣需要對(duì)其進(jìn)行冷卻排污，干燥脫水、除塵凈化等工序方可使用，多用儀表控制系統(tǒng)，也稱為儀表氣。

 

　　2.壓縮空氣的節(jié)能思路

　　在壓縮空氣的節(jié)能思路上，國(guó)外研究的比較早，有專門的科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行多年的研究，具有一定的參考價(jià)值，其針對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)和評(píng)估等方面進(jìn)行系統(tǒng)地研究，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)處于初級(jí)階段，我們的壓縮機(jī)使用量近年來(lái)取得飛速的發(fā)展，壓縮空氣節(jié)能系統(tǒng)將會(huì)是一個(gè)比較廣闊的市場(chǎng)空間。

 

 

　　2.1 空壓站平面布局的決策

　　根據(jù)用戶的分布策略，如用氣點(diǎn)比較單一，用戶之間距離較遠(yuǎn)，且用氣品質(zhì)不同時(shí)間可采用就近單站布置原則，當(dāng)用氣點(diǎn)比較散亂，用氣壓力規(guī)格相近時(shí)，則可考慮集中供應(yīng)原則。

　　單站布置原則，側(cè)重于用戶就近使用，優(yōu)點(diǎn)是能減少輸送管網(wǎng)的投資，降低壓縮設(shè)備輸送能耗比；缺點(diǎn)是壓縮設(shè)備產(chǎn)能需與用戶消耗量相匹配，一旦工況發(fā)生變動(dòng)，易造成空壓機(jī)放散，或低負(fù)荷遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)最佳工況點(diǎn)運(yùn)行，造成壓縮機(jī)效率低下。

　　集中布置原則，適合成群用戶使用，優(yōu)點(diǎn)是空壓機(jī)運(yùn)行效率較高，管網(wǎng)壓力波動(dòng)較小；缺點(diǎn)是輸送管網(wǎng)初期投資大，因?yàn)橐档洼斔湍芎谋龋枰^大的管徑來(lái)減少流速，以期降低管網(wǎng)沿程阻力損失。

　　兩種布置原則各具有優(yōu)缺點(diǎn)，前期規(guī)劃決策時(shí)，應(yīng)先通過(guò)調(diào)研和經(jīng)濟(jì)分析，再折算成歷年的能耗效益指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，來(lái)決定企業(yè)所需的最佳方案。

　　2.2 壓縮空氣系統(tǒng)供需平衡動(dòng)態(tài)管理

　　對(duì)于采用集中布置的壓縮空氣管網(wǎng)系統(tǒng)，一般采用多臺(tái)空壓機(jī)并聯(lián)外送模式，其投運(yùn)空壓機(jī)的總產(chǎn)能應(yīng)接近管網(wǎng)最大用氣量，并保持一定的冗余度，使之能夠維護(hù)相對(duì)平穩(wěn)的運(yùn)行壓力區(qū)間。

　　從空壓機(jī)特性曲線可知，其工作特性曲線呈拋物線狀，在其最佳工作點(diǎn)一定范圍內(nèi)，空壓機(jī)運(yùn)行效率最高，因此，可以根據(jù)用戶需求的接點(diǎn)處壓力，加上輸送管網(wǎng)的阻力損失后，進(jìn)行空壓機(jī)選型。工作區(qū)間在此壓力范圍內(nèi)的空壓機(jī)運(yùn)行效率最高。

　　根據(jù)流體力學(xué)原理，壓縮空氣系統(tǒng)輸送管網(wǎng)的阻力損失與流量成平方比關(guān)系，即

　　ΔP=SQ²

　　式中，

　　ΔP—管網(wǎng)總阻力損失，Pa

　　S—管網(wǎng)綜合阻力系數(shù)；

　　Q—空氣輸送量，m³/h

 

　　空壓機(jī)的電機(jī)功率計(jì)算公式

　　N=Nx/η=QP/(3600η) 

　　式中，

　　N—空壓機(jī)電機(jī)功率，W

　　Nx—空壓機(jī)的有效功率，W

　　η—空壓機(jī)的全壓效率系數(shù)；

　　P—空壓機(jī)排氣壓力，Pa

　　由此可見(jiàn)，管網(wǎng)輸送流量越多，管網(wǎng)阻力損失越大，而空壓機(jī)所需的排氣壓力就越高，最后導(dǎo)致空壓機(jī)機(jī)組的能耗較高。因此，根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)情況，減少消耗用氣量，調(diào)整用氣波峰波谷時(shí)段，對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)供需進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡優(yōu)化，可以降低空壓機(jī)組的運(yùn)行能耗。

　　2.3 壓縮空氣系統(tǒng)生產(chǎn)工藝優(yōu)化

　　根據(jù)壓縮空氣生產(chǎn)流程，空壓機(jī)就是采用一種動(dòng)力設(shè)備，將空氣的體積進(jìn)行壓縮，提高其壓力后，作為一種動(dòng)力源進(jìn)行使用。針對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能減排，可以從壓縮機(jī)做功效率，干燥凈化損耗。空壓機(jī)出口管路設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行研究，以期提高設(shè)備能效比，降低運(yùn)行成本。

　　2.3.1根據(jù)氣體公式絕熱壓縮時(shí)溫度與壓力成反比關(guān)系，因此在選用適當(dāng)?shù)膲嚎s比級(jí)數(shù)后，要保持級(jí)間冷卻設(shè)施完好，使用較涼的循環(huán)冷卻水運(yùn)行，降低次級(jí)入口空氣溫度，可以提高空壓機(jī)的產(chǎn)氣能力，從而降低機(jī)組能耗。

　　此外，對(duì)壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)部件應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)，確保轉(zhuǎn)動(dòng)部件處于良好潤(rùn)滑狀態(tài)，可有效降低空壓機(jī)的功耗比。

　　2.3.2 降低干燥凈化損耗

　　對(duì)于儀表用氣而言，壓縮空氣還需經(jīng)過(guò)干燥凈化處理。干燥凈化工藝一般由兩種，即冷凍除濕和吸附脫水：冷凍除濕是利用冷凍機(jī)換熱翅片將空氣冷卻至機(jī)器露點(diǎn)，一般其壓力露點(diǎn)均高于零度，適用于含水量要求不高的工藝使用；吸附脫水是利用吸附劑在不同壓力和溫度下吸附脫水處理，可將空氣露點(diǎn)降至-40℃以下，能滿足我國(guó)北方冬季儀表控制系統(tǒng)的使用。傳統(tǒng)吸附式干燥器有一定再生損耗。用于將吸附飽和的氧化鋁進(jìn)行升溫增壓解析，其再生損耗的占處理氣量的3%-15%。近年來(lái)，干燥系統(tǒng)又研發(fā)了一種新技術(shù)，二次回收再生過(guò)程中反吹消耗的飽和濕空氣，可將再生能耗降至1%以下，不僅減少了排氣時(shí)噪聲污染，又能實(shí)現(xiàn)能源的回收利用。

　　2.3.3優(yōu)化設(shè)計(jì)空壓機(jī)出口管路

　　當(dāng)空壓站內(nèi)成組布置機(jī)組時(shí)，易出現(xiàn)部分空壓機(jī)產(chǎn)氣能力不足的情況，這是由于排氣管道在匯流后形成的紊流影響到機(jī)組排氣設(shè)施所致，可將出口處的直三通，改為順氣流方向的斜三通，將會(huì)顯著改善部分機(jī)組的運(yùn)行工況。

 

　　2.4 壓縮空氣余熱應(yīng)用

　　空壓機(jī)是通過(guò)電能將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓縮能的設(shè)備，壓縮能耗僅僅占空壓機(jī)總耗電量的15%，剩余85%的能量以壓縮熱被冷卻的方式消失于環(huán)境中，而這部分能量的60%還可以被回收利用。一般來(lái)說(shuō)，高于60%就有利用價(jià)值，對(duì)于空壓機(jī)出口近100℃的高溫壓縮空氣，其余熱利用空間很大，即可以直接換熱得到45℃的水用于生活衛(wèi)生用熱水，還可以采用作為生產(chǎn)空調(diào)供應(yīng)熱水用于供暖用途，極大地提高了二次能源的利用率。

　　2.5 利用波峰波谷用電

　　基于電網(wǎng)谷電價(jià)差，在電力低谷時(shí)段用壓縮空氣產(chǎn)氣并儲(chǔ)存，在電力高峰時(shí)段釋放至用氣點(diǎn)。不僅可以緩解用電緊張局面，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，也是提高效益的節(jié)能措施。

 

　　3.結(jié)論

　　隨著環(huán)保形勢(shì)日益嚴(yán)峻，我國(guó)制造強(qiáng)國(guó)的建設(shè)需要引入清潔生產(chǎn)模式，以更低的生產(chǎn)成本和能源消耗，來(lái)促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的新增長(zhǎng)點(diǎn)，壓縮空氣系統(tǒng)作為僅次于電力的第二大動(dòng)力源，其所消耗電量在企業(yè)總電能耗中占比很大，進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化研究，將會(huì)有效減少制造行業(yè)運(yùn)行成本。

 

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