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        傳統空壓站節能改造方案淺談

            空氣壓縮機作為一種重要的動力裝備,被廣泛應用于機械、冶金、建材等眾多工業領域??諌簷C的運行效率和能耗直接影響到企業的生產效率和經濟效益,雖然現有的空壓機站已經能夠滿足生產需要并備有足夠的備件,但是在實際運行中,仍存在著許多問題和不足。

        壓縮空氣系統成本分析(建立在10年基礎上)

        六大問題

        目前,市場上空壓機主要存在以下六個問題:

        1.缺乏統一運行管控, 能源利用效率低

        在許多企業中,空壓機站的運行管理存在著缺乏統一管控的問題,導致能源利用效率低下。改造空壓站可以引入智能化控制系統,實現全面管控和管理,提高能源利用效率。

        2.系統監測手段完善,但缺少控制功能

        許多空壓機站擁有完善的監測手段,但是缺少控制功能。改造空壓站可以引入智能化控制系統,實現實時監測和自動控制,提高空壓機的效率和穩定性。

        3.各管網間流量分配管理缺失

           在一些企業中,各管網之間的流量分配管理存在著缺失,導致部分管網壓力不穩定。改造空壓站可以優化管網結構, 實現流量分配均衡,提高空壓機的效率和穩定性。

        4.系統關鍵數據統計全面, 但缺乏大數據分析,不能動態優化空壓站系統

           許多企業的空壓機站雖然擁有全面的數據統計系統,但是缺乏大數據分析,不能動態優化空壓站系統。改造空壓站可以引入大數據分析技術,實現數據分析和優化,提高空壓機的效率和穩定性,降低能耗成本。

        5.部分區域管網結構有待優化調整,站房供氣結構不盡合理

           在一些企業中,部分區域的管網結構需要進行優化調整,站房供氣結構也不盡合理。改造空壓站可以進行現場勘查和優化設計,針對不合理的結構和供氣方式進行改造,提高空壓機的效率和穩定性。

        6.后處理設備能源消耗大,推高了用氣成本

           在一些企業中,后處理設備能源消耗大,推高了用氣成本。改造空壓站可以進行優化設計和技術升級,采用更加節能環保的后處理設備,降低用氣成本,提高經;預益。

        傳統空壓站典型案例

           某傳統空壓站由N臺壓縮機組成,空壓機的開、停依賴空壓站值班人員管理。由于工業用壓縮機功率較大, 在控制上一般采用加載、卸載的控制方式,即x公斤加載,y公斤卸載,其造成能源浪費的原因包括:

            1.空載能耗高。 目前企業壓縮機為單臺 N立方,壓縮機開停只有N或N的倍數,空壓機設備開停依賴人工管理的傳統。尤其在用氣負載頻繁變化時,系統不能快速反應,也不能實現壓縮機排量的微調,這形成了空壓站各壓縮機的空載。通常情況下,當壓力達到y公斤時,空壓機進入卸載運行狀態,當壓力降到x公斤時,壓縮機進入空載狀態,即關閉進氣閥使電機處于空轉狀態,同時將油器預分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。關閉進氣閥使電機空轉,雖然可以使空壓機不需要再壓縮氣體作功,但空壓機在空轉中還是要帶動螺桿或者活塞做回轉運動,電耗仍在繼續發生。實際檢測發現,空壓機空載時的能耗高達其滿載運行時的40%~55%。

           2.爬升能耗高。螺桿壓縮機有兩種運行模式,加、卸載運行模式或空載、滿載運行模式。加、卸載控制方式使得壓縮氣體的壓力在x~y公斤之間來回運動。x公斤是最低工作壓力值,即能夠保證用戶正常工作的最低壓力(加載壓力)。

            一般情況下,x公斤、y公斤之間關系可以用下式來表示: y=x+(1+δ), δ是一個百分數, 其數值大致在10%~25%之間。壓差一般在一公斤以上。通過理論計算和實際檢測,得知空壓機壓力每增加1公斤,能耗增加5-6%。 由此可知, 在加、卸載供氣控制方式下的空壓機,其工作氣壓由x到y,有一個氣壓爬升的能耗,存在事實上的能源浪費。

           同時,高于x公斤的氣體在進入用氣終端前,其壓力需要經過減壓閥減壓至接近x公斤,壓力越高流速越快,這就造成同樣的工況, 壓力越高所耗氣量越大。這一過程同樣是一個能源浪費的過程。

           3.傳統管理。在空壓站的使用管理過程中,存在兩種不可避免的矛盾。一種是企業對空壓機管理人員有明確的考核,那么會出現氣壓經常不夠或能少開就少開的習慣,不利于生產線的正常運行,或出現壓力達不到設備使用要求導致用氣終端故障增加。另一種是對空壓機管理人員沒有明確的考核,這就會導致空壓機多開、空壓站空載能耗高的結果。無論哪種管理模式,其結果都會使空壓站電能浪費增大,而且不利于安全生產。

           4.其它??諌赫究諌簷C配置的缺陷或用氣端用氣量不斷變化時,管網供氣壓力不可避免地產生較大幅度的波動。這就導致空壓機頻繁加、卸載,頻繁調節進氣閥,會加速進氣閥的磨損,增加維修量及維修成, 同時供氣穩定性差,供氣精度達不到工藝要求,影響產品品質。

        空壓站主要節能改造方式

           綜上所述,改造空壓站可以提高空壓機的效率和穩定性,降低能耗成本,提高經濟效益。在改造空壓站的過程中,需要進行現場勘查和優化設計,針對不同的問題采取相應的措施和技術手段,如引入智能化控制系統、大數據分析技術、優化管網結構、采用節能環保的后處理設備等。此外, 企業還需要注重空壓機的定期維護和保養,以確保其長期穩定運行。

        1.節能機型取代能效落后機型

           雖然更加節能的離心式空壓機、螺桿空壓機已經非常普及,但目前仍有不少制造業工廠的老款機、活塞機仍在繼續上崗。有些老牌化工、鋼鐵企業甚至在用三四十年前的壓縮機設備,節能置換空間巨大。 用節能機型取代能效落后機型,舊設備可作為備用機使用。

        2.升級智能化空壓站

           采用聯控/集控,多種機型組合,采用數字化AI智能設置,可以智能啟停,按需用氣,實現良好的節能效果。

           壓縮空氣輸送的節能措施主要由以下方面:輸送管路系統的合理設計,輸送管路的堵漏,局部增壓技術。

        3.治理泄漏和壓降,合理供氣

            (1) 輸送管路系統的合理設計。壓縮空氣輸送管路系統的合理設計可以大大降低輸送管線的阻力損失??諝鈮嚎s機為了達到后續工藝用氣的需求,往往將空氣壓縮機出口壓力提高0.1-0.2MPa, 而空氣壓縮機排氣壓力每增加0.1MPa, 其能耗將增加3%-10%。因此,降低壓縮空氣輸送管線的阻力損失很關鍵。

           輸送管路系統的主要節能措施:一是根據輸送管線內經驗值選擇合理,經濟的管道口徑,避免大口徑浪費,從理論上講小口徑造成管道阻力大,能量損失大,二是空氣壓縮機與用氣區域管道阻力大,降低管網壓降; 三是減少管線彎頭數量,采用低壓降的閥門,用氣管路是用環形設計等都可以降低管網壓降,減少能量損失。

            (2) 輸送管線的堵漏。工廠中壓縮空氣在用氣設備的漏電、閥門、接頭、法蘭,螺紋連接等處的泄漏量通常占供氣量的10%-30%,泄露量直接造成能量損失,故輸送管線的堵漏的主要措施:一是盡可能減少相關焊接數量、閥門數量、法蘭、螺紋連接數量,減少易泄露點的數量:二是采用專業監測設備,技術對壓縮氣處送管線、設備進行泄露點監測,預防上 空氣輸送系統的跑、 冒、 漏。

            (3) 局部增壓技術。在整個用氣系統中,經常存在少數設備需要高壓供氣,常見的做法是提高空氣壓縮機供氣壓力,這樣會造成空氣壓縮機組的負荷增加,能耗增大,

        同時,提高整個管網壓力,會使管路的泄露量增加。為了解決局部需要高壓力壓縮空氣的需要,可以采用局部增壓的方式,目前有兩種方式:

           A、電動增壓技術。利用電力通過機械設備為壓縮空氣增壓。此類電動增壓機通過壓縮機改進而成,其輸出流量大,壓力高,能量轉換效率可達80%,但此類設備缺少控制,易對工廠的電網和氣網造成沖擊,以及對設備本身損壞比較大;

           B、氣動增壓技術。通過改變壓縮空氣,利用活塞對空氣進行壓縮,達到增壓的目的。此類增壓器以壓縮空氣為動力,不需要電源,結果簡單,體積小,易于使用,在一些需要少量,局部高壓空氣的場合得到廣泛的推廣。但此類設備能量轉換效率僅僅為20%,也可采用一種高效、大流量壓縮空氣增壓技術,以滿足工業上大流量局部增壓要求。

        4.做好設備維護

           科學合理的維護保養好空壓機,可極提升性能,減少不必要的配件維修。

        5.余熱回收

           空氣在被壓縮的過程中,壓縮機所消耗的電能有80%-50%被轉換成熱能,目前10%-20%的電能轉換為有效能。熱量回收裝置就是通過能量交換器等手段將空氣壓縮過程中產生的熱量回收利用。這些能量被二次利用,作為可再回收利用能源供給,提高空氣壓縮機運行效率。

           總之,改造空壓站對于企業來說具有重要的意義,它可以幫助企業提高空壓機的效率和穩定性,降低能耗成本,提高經濟效益。作為企業的重要動力設備,空壓機的運行管理和維護保養都需要得到足夠的重視和關注。只有不斷地進行技術升級和優化, 才能使空壓機在生產中發揮出最大的作用,為企業的壯大提供有力的保障。