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典型的空壓機節能分析及方案,值得分享
發表時間:2017-07-18   瀏覽次數:7次
據統計,中國壓縮空氣的耗電量占全國發電量的9.4-10%,國內大多數企業(尤其是制造型企業)皆使用空壓機,為更好地做好節能工作,提高企業創造利潤水平,“空壓機節能”成為企業熱衷的詞,如空壓機余熱利用、更換成離心式空壓機等,這些節能改造的潛能如何,以及在具體實施中會遇到什么問題呢? 
一、空壓機系統的結構
?一般工藝流程
空壓機系統通常由氣管路、油管路、水管路及電氣裝置組成,從氣 管路工藝流程來考慮,通常由空壓機→儲氣罐(濕)→干燥后處理→儲氣罐(干)→用氣崗位構成。
?主要耗能設備
主要能耗產生設備有空壓機、干燥機。空壓機系統主要消耗電能,但根據空壓機機頭形式不同,消耗功率也不同,通常活塞式空壓機>螺桿式空壓機(最普遍)>離心式空壓機。
二、空壓機系統的節能
由于空壓機在壓縮制氣過程中,空氣被強烈地壓縮,進而產生大量 熱能,這些熱能若不及時帶走,會使空壓機運行溫度超過規定值,導致 潤滑油氧化、潤滑油的性能降低,這種變化甚至不可逆轉,最終導致空 壓機損壞,故空壓機系統一般配備通風降溫或者冷卻水降溫的裝置將 熱量帶走。
試想,如果將這些熱量收集加以利用,那么不僅解決了空壓機系統 溫度高的問題,而且給企業自身創造了利潤。事實上根據國能源署 發布的空壓機電能轉換效率統計信息,空壓機在運行時真正用于增加 空氣勢能所消耗的電能,在總耗電量中只占很小的一部分(約15%), 約85%的耗電轉化為熱量。所以“余熱利用”應運而生。
?熱量核算
空氣在壓縮過程產生的大量熱能通常通過油冷卻器裝置帶走,以某公司螺桿式空壓機為例,在8月正常運行時,空壓機油冷卻器的進出水溫度分別為32.6℃、40.9℃。則水換熱量Q=C·m·T (其中Q-每小時帶走熱量,kj/h;C-水比熱容,kj/kg·℃;m-每小時 流水質量,kg/h;T-溫差,℃)。
故Q=4.2·18000*(40.9-32.6)=6275kj/h=174kw,占比=帶走的熱量/設備功率=174kw/336=51.8%,其它型號同比類推。可以看出,僅空壓機潤滑油帶走的熱量潛能也是巨大的(還有一部分熱量 隨著壓縮空氣被帶走,由于熱量小且施工困難不進行收集),這些熱量可供鍋爐補水、工人洗浴、冬季供暖、工藝用水等。
?溫控閥的選擇
螺桿式空壓機的潤滑油溫度值要保持一定的范圍,太高會導致油的變質、失效,太低會影響油的粘度及功能的發揮,空壓機自帶的溫控 閥作用正是起到了這樣一個調節作用,那么當進行余熱改造時,需要再增加一個溫控閥,該溫控閥開啟度的選擇需要進行理論計算和反復驗 證:a,當崗位需熱量大,空壓機的潤滑油能夠大部分流向該余熱回收裝 置;b,當崗位需熱量變小,溫控閥能及時將潤滑油逐漸導回原系統,不會致使油的溫度過高而變質。
?施工過程
由于潤滑油不能含過多雜質,余熱回收管路一般使用不銹鋼材料,這樣可以耐壓、耐腐。管路的連接方式采用法蘭或焊接,焊接工藝采用氬弧焊,事實證明這樣既可以保證管路有足夠的強度,又能夠有良好的密封性。
管路優化往往被大部分企業所忽略,在一次與其他企業節能負責人參加節能工作會議時了解到,企業使用的壓縮空氣管路主要包括碳鋼管路、不銹鋼管路和進口鋁合金管路。根據企業各自的使用效果,主要有以下區別:A,使用碳鋼管路在一段時間后會出現銹蝕和不定期泄露的現象,特別是企業中途停止生產的時候尤為明顯,不僅會造成壓縮空氣的阻力增大,壓降增加,而且有時會積水致使惡性循環,通常再次開動時需要吹掃管道,優點是初期投資成本低;B,不銹鋼的管路正好與碳鋼管路相反,保證了生產用氣的穩定性; C,一些醫藥行業對壓縮空氣品質高,選用了近幾年涌入市場的新型材料,該材料的優勢是重量輕便,易于安裝且美觀,更重要的是不銹蝕無泄漏,保證了壓縮空氣的露點等品質,當然價格也是較貴的。
所以不管是余熱利用還是接下來要講的更換離心式空壓機方式, 都要綜合考慮管路的優化。
三、更換離心式空壓機
前面講到空壓機機頭的形式,離心式空壓機在前期一直處于試用階段,技術并不成熟,而且維修費用高,隨著科技的進步以及離心技術的不斷發展,離心電機逐漸運用到空壓機領域,但由于再次置換成離心低壓機設備的成本較高,目前空壓機廠商如英格索蘭等通常采用“合同能源管理(EMC)模式”與企業合作。該模式的實質是以減少的能源費用來支付節能項目全部成本的節能業務方式,這樣可以以較少的費用達到設備升級改造的目的。
?節能核算
(1)以某企業空壓機配置為例,2臺60m3/min空壓
機消耗功率=(336+16.8)*2=705.6kw,最終產氣60*(1-7%)*2 =111.6m3/min。
(2)如果置換配套離心機成套設備(產氣量約為110m3/min),以
英格索蘭品牌為例,其耗電功率為528kw,即節約電能705.6-528=177.6kw。其它型號同比類推。
?更換離心式空壓機實施過程的問題
(1)由于離心低壓機使用高壓電,如果沒有多余的電基本容量,還需向電力公司申請,同時每月產生相應的容量費,企業在做具體的節能 核算時應該去掉這筆額外支出的容量費,這樣在做投資回收期等經濟 指標時才能準確,為公司決策層提供一個正確的參考條件;
(2)離心式空壓機使用的是離心機頭組件,空氣在離心機頭的作 用下不斷壓縮,但同時也要避開喘振區,特別是崗位用氣量不斷波動的 情況下,可以考慮利用電子自動控制技術(或輔以變頻技術)加以規 避,但有的企業生產需氣量變化較大,建議配備一臺小排氣量空壓機或者變頻的空壓機作為調節用,離心低壓機作為常用空壓機,這樣可以發揮離心低壓機的高效率優勢。

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