壓縮空氣系統(tǒng)的節(jié)能總結(jié)及改造

作者: 2016年07月27日 來源: 瀏覽量:
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導(dǎo)讀:作為工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的動力源,壓縮空氣在工業(yè)生產(chǎn)中占總能耗的10%~35%。壓縮空氣系統(tǒng)能耗的96%為工業(yè)壓縮機的耗電,我國工業(yè)壓縮機每年的電耗占全國總電耗的6%以上。空壓機運行成本由采購成本、維護成本和能

導(dǎo)讀:作為工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的動力源,壓縮空氣在工業(yè)生產(chǎn)中占總能耗的10%~35%。壓縮空氣系統(tǒng)能耗的96%為工業(yè)壓縮機的耗電,我國工業(yè)壓縮機每年的電耗占全國總電耗的6%以上??諌簷C運行成本由采購成本、維護成本和能源運行成本組成,由全生命周期評價理論,采購成本僅占10%左右,而能源成本卻高達77%。說明我國在進行產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整的同時,還需大力提高壓縮空氣系統(tǒng)的能源利用效率。

隨著企業(yè)對壓縮空氣認識的深入和節(jié)能減排的需求,亟待選擇適合的技術(shù)對現(xiàn)有系統(tǒng)進行節(jié)能改造已達到最好的節(jié)能效果。近兩年來對中國工業(yè)企業(yè)調(diào)研得出,節(jié)能改造需求主要來自以下3個方面:

(1)空壓機能耗占企業(yè)用電比例比例過高;

(2)壓縮空氣系統(tǒng)供氣不穩(wěn)定、壓力波動等影響設(shè)備的正常工作;

(3)隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大,企業(yè)對原有壓縮空氣系統(tǒng)改造優(yōu)化以適應(yīng)增長需求。

因企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)的特點和適用的節(jié)能技術(shù)不同,為提高改造成功率,節(jié)能改造不能盲目實施。在對整個系統(tǒng)進行全面分析、測試和評估的基礎(chǔ)上,選擇適合的節(jié)能措施顯得尤為重要。作者通過對大量工業(yè)企業(yè)壓縮空氣使用情況的調(diào)查,對目前存在的和新興的一些節(jié)能技術(shù)的特點和適用范圍進行了分析和探討。

一.系統(tǒng)節(jié)能策略

1系統(tǒng)節(jié)能策略

基于氣動系統(tǒng)能量消耗評價及能量損失分析理論,從系統(tǒng)構(gòu)成的各個環(huán)節(jié)入手,總體采取如下節(jié)能措施:

(1)壓縮空氣的產(chǎn)生。不同類型壓縮機的合理配置和維護,運行模式的優(yōu)化,空氣凈化設(shè)備的日常管理。

(2)壓縮空氣的輸送。管網(wǎng)配置的優(yōu)化,高低壓供氣管道分離;耗氣量分配的實時監(jiān)管,泄露的日常點檢與最小化,接頭處的壓損改進。

(3)壓縮空氣的使用。氣缸驅(qū)動回路的改進,使用針對本行業(yè)開發(fā)的節(jié)能產(chǎn)品,如電解鋁行業(yè)打殼缸專用節(jié)氣閥,以及節(jié)能型氣槍、噴嘴等。

(4)壓縮機余熱回收。通過熱交換等手段將空氣壓縮過程中產(chǎn)生的熱量回收,用于輔助采暖和工藝加熱等。

二.壓縮空氣的產(chǎn)生

2.1單臺空壓機節(jié)能

目前工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的空壓機主要分為往復(fù)式、離心式和螺桿式。往復(fù)式在一些老企業(yè)仍大量使用;離心式在紡織企業(yè)應(yīng)用廣泛,運行穩(wěn)定,效率高,但系統(tǒng)壓力突變時容易發(fā)生喘振。采用的主要節(jié)能措施有:

(1)保證進口空氣潔凈度,尤其是紡織企業(yè)做好一級粗濾,以濾掉空氣中大量的短纖維。

(2)降低空壓機進氣溫度,提高效率。

(3)潤滑油油壓對離心機轉(zhuǎn)子振動影響大,選用含消泡劑和氧化穩(wěn)定劑的潤滑油。

(4)重視冷卻水水質(zhì),合理冷卻水排污量,有計劃地補水。

(5)空壓機、干燥器、儲氣罐及管網(wǎng)的冷凝水排放點要定期排放。

(6)為防止空氣需求變化快等引起喘振,注意調(diào)整機組設(shè)定的比例帶和積分時間,盡量避免用氣突減。

(7)選用節(jié)能效果顯著的三級離心機,盡量使用高壓電機,減少線損,使空壓站溫升低。

螺桿式空壓機應(yīng)用廣泛,下面重點對螺桿式空壓機控制方式進行比較總結(jié):

分析當前空壓機加/卸載和恒壓調(diào)節(jié)方式存在的問題,可以得出:

(1)靠機械方式調(diào)節(jié)進氣閥,供氣量無法快速連續(xù)調(diào)節(jié)。當用氣量不斷變化時,供氣壓力不可避免地產(chǎn)生較大幅度的波動。

(2)單純變頻控制通過加裝變頻器調(diào)節(jié)空壓機的產(chǎn)氣量,來匹配工廠用氣的波動。不足之處在于該系統(tǒng)適用于工廠用氣量波動不大的情況(波動在單機產(chǎn)氣量的40%~70%節(jié)能效果最顯著)。

2.2空壓機群專家控制系統(tǒng)

空壓機群專家控制系統(tǒng)成為目前空壓機群控制節(jié)能新技術(shù)。該控制系統(tǒng)根據(jù)壓力需求變化,金鐘控制不同空壓機的啟停、加卸載等,保持系統(tǒng)一直有合適數(shù)量和容量的壓縮機處于運行狀態(tài)。

專家控制系統(tǒng)通過控制變頻器改變工廠低壓供氣系統(tǒng)中單臺空壓機的轉(zhuǎn)速來控制空壓機單位時間內(nèi)的產(chǎn)氣量,匹配工廠低壓供氣系統(tǒng)用氣量小的波動。一般選擇對哪一臺空壓機變頻改造,需要專業(yè)人員對系統(tǒng)進行全面的測試計算才能決定。

通過以上分析比較,可以發(fā)現(xiàn):

(1)我國很多壓縮空氣系統(tǒng)能效有很大的提升空間。

(2)壓縮機變頻改造只有結(jié)合企業(yè)自身壓縮空氣系統(tǒng)的運行情況才能達到節(jié)能效果,需要經(jīng)過專業(yè)人員全面測試和評估后才能使用。

(3)空壓機群專家控制系統(tǒng)特別適合于多臺空壓機同時運行的場合,實行階梯組合配置,可以很好滿足企業(yè)需求。

2.3壓縮空氣干燥工藝的改進

目前企業(yè)最常用的壓縮空氣干燥處理設(shè)備為冷凍式、無熱再生式和微熱再生復(fù)合式,

主要性能比較如下表所示。

節(jié)能改造防線遵循以下原則:

(1)若原系統(tǒng)對空氣進行過高純度處理時,改成較低的匹配的處理方式。

(2)改進干燥工藝,減少干燥處理環(huán)節(jié)的壓損(某些系統(tǒng)干燥器處壓損達0.05~0.1MPa),減少能量消耗。

三.壓縮空氣的輸送

3.1管路系統(tǒng)

管路系統(tǒng)的雅江不應(yīng)超過工作壓力的1.5%。當前很多空壓站的輸氣管道沒有主次之分,不必要的彎頭、彎管過多,壓力脈動頻繁,壓損嚴重。氣動管道有的埋于地溝,無法監(jiān)測泄漏。為保證任何情況下系統(tǒng)壓力需求,運行管理人員提高整個系統(tǒng)的運行壓力0.1~0.2MPa,引入人為壓力損失??諌簷C排氣壓力每增加0.1MPa,空壓機功耗將增加7%~10%。同時系統(tǒng)壓力的提高,使空氣泄漏量增加。

節(jié)能改造措施:

(1)將支路布置的管線改成環(huán)路布置,實行高低壓供氣分離,并安裝高低壓精密溢流單元;

(2)節(jié)能改造時更改局部阻力偏大的管線,降低管道阻力,對管內(nèi)壁酸洗、除銹等凈化處理,保證管壁光滑。

3.2泄漏、檢漏和堵漏

大部分工廠泄漏嚴重,泄漏量達到20%~35%,主要發(fā)生在各用氣設(shè)備的閥門、接頭、三聯(lián)件、電磁閥、螺紋連接和氣缸前端蓋等處;有的設(shè)備超壓工作,自動卸荷,頻繁排氣。泄漏造成的損失幾乎超出大多數(shù)人的想象。如汽車點焊工位的一個焊渣在氣管上造成一個直徑1mm的小孔,每年電費損失高達355kWh,幾乎相當于兩個三口之家的全年家庭用電。

節(jié)能措施:

(1)對主要產(chǎn)生車間的供氣管道安裝流量計量管理系統(tǒng),確定工藝用量限額。

(2)調(diào)整工藝用氣量,盡可能減少閥門、接頭的數(shù)量,減少泄漏點。

(3)加強管理,使用專業(yè)工具定期巡檢。

總之,企業(yè)可以采用一些專業(yè)檢測設(shè)備如并聯(lián)接入式智能氣體泄漏檢測儀、泄漏點掃描槍等,采取措施防止壓縮空氣系統(tǒng)的跑、冒、滴、漏,據(jù)此開展維修工作和元器件更換工作。

四.壓縮空氣的使用

氣槍在制造加工的精修工序、機加工等工藝現(xiàn)場被廣泛使用,其耗氣量在某些產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域達到總供氣量的50%。使用過程中存在供氣管道過長、供給壓力過高、用直銅管做噴嘴以及一線工人擅自提高工作壓力等現(xiàn)象,造成巨大的用氣浪費。

在氣動設(shè)備中用氣不合理現(xiàn)象也較突出,例如確定工件是否卡到位的氣體背壓檢測、真空發(fā)生器給氣等尊在不工作時不間斷供氣現(xiàn)象。尤其在化學(xué)藥液槽等用于攪拌的用氣、輪胎制造中的定型充氣等都存在這些問題。

節(jié)能改造措施:使用新型氣動噴嘴節(jié)能裝置和脈沖式氣槍。在特定行業(yè)采用專業(yè)氣動設(shè)備,如電解鋁行業(yè)推廣使用的打殼缸專用節(jié)氣閥等。

五.空壓機余熱回收

根據(jù)全生命周期評價,空壓機消耗的電能有80%~90%轉(zhuǎn)化成熱的形式散失掉了??諌簷C的電熱消耗分布如下圖所示,除去輻射到環(huán)境中和存于壓縮空氣自身的熱量外,剩余94%的能量均可以采用余熱回收的方式加以利用。

余熱回收就是通過換熱器等合適的手段將空氣壓縮過程中產(chǎn)生的熱量回收用來加熱空氣或水,典型的使用如輔助采暖、工藝加熱和鍋爐補水預(yù)熱等。通過合理改進,50%~90%的熱能可以回收并利用。安裝熱能回收裝置可以將空壓機運行溫度有效控制在最佳運行溫度,使?jié)櫥凸ぷ鳡顟B(tài)更良好,空壓機排氣量會增加2%~6%。對于空冷式空壓機,可以停止空壓機自身的冷卻風(fēng)機,采用循環(huán)水泵回收熱量;水冷式空壓機可以用來加熱冷水或空間加熱,回收率在50%~60%。余熱回收相對電熱設(shè)備幾乎無需能耗;相對于燃油燃氣設(shè)備零排放,是清潔環(huán)保的節(jié)能方式。

基于壓縮空氣系統(tǒng)能量損失分析理論,對企業(yè)現(xiàn)存不合理用氣現(xiàn)象和節(jié)能措施作了分析和總結(jié)。在企業(yè)節(jié)能改造時,首先針對不同的系統(tǒng)做詳細的測試評估,在此基礎(chǔ)上應(yīng)用適合的優(yōu)化措施以達到節(jié)能目標,可以提高整個壓縮空氣系統(tǒng)的運行效率。

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