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空压机全生命周期节能概述

  【压缩机网空压机是企业中常见的动力设备,全称是空气压缩机,是一种将机械能转化成气体压力能的装置,是压缩空气的气压发生装置。

  空压机可应用于提供空气动力、控制自动化装置、地下通道换气等不同场合,广泛出现在采矿、纺织、冶金、机械制造、土木工程、石油化工等各行各业里,是许多企业生产经营不可或缺的关键设备。

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  空压机的功能非常强大,称得上是企业生产的“劳模”,但它的能耗也不可小觑。据研究,空压机系统的耗电量可以占到用气企业总耗电量的15%~35%,在空压机的全生命周期成本中,能耗成本就要占到约四分之三。

  在当前我国企业的压缩空气系统中,能源浪费主要表现为泄漏偏大、压缩机配置及运行仅以保压为目的、供给压力不合理、气枪喷嘴低效、设备用气存在浪费、现场工人用气成本意识淡薄等问题。因此,空压机的能效提升对于企业节能降碳而言显得尤为重要。

  节能潜力

  空压机节能不是一个新鲜话题,相关的研究也有数十年之久。随着理论深入和技术迭代,近年来不断涌现出更高效的空压机节能解决方案,推动空压机的运行效率不断提升。

  需要注意的是,在考虑空压机的能效提升时,我们必须清晰地认识到空压机只是系统的一部分。在企业实际生产应用过程中,空压机往往不会独立运行,而是与干燥机储气罐、净化过滤装置等组成空压站,压缩机作为气源供气,再经由输气管网输送至末端用气设备。

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  因此,空压机系统的总能耗除了受空压机类型、型号、尺寸等自身要素的影响外,还取决于控制机制、系统设计、使用维护等诸多因素。那么,空压机系统都有哪些节能潜力可以挖掘呢?

  1.空压机

  设备老旧:经过多轮技术升级,部分企业早年配置的空压机已经大幅落伍,能效水平较差,加之使用年限较长导致的设备损耗,运行效率十分不理想。

  能力过剩:部分企业在配置空压机时缺乏规划,空压机与末端设备的匹配不合理,在满足生产的基本需求的同时,存在能力过剩和能耗浪费的情况。

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  热量浪费:空压机运行时,真正用于增加空气势能所消耗的电能,在总耗电量中只占很小的一部分,大约85%的电能都转化为热量,通过风冷或者水冷的方式排放到空气中。

  2.空压站

  调配运行无序:许多企业的空压机只能按倍数开停,在用气负载频繁变化时反应迟缓,又无法进行排量微调,从而导空压机空载,浪费的能耗高达满载运行时的40%~70%。

  调配手段单一:目前许多企业依赖于人工调配空压机,调配手段往往基于过往经验,部分企业虽然有控制系统,也没有发挥实际效用、实时满足供需平衡。

  3.输配管网

  气压分级缺位:许多企业没有对供气压力进行合理的分级规划,而是简单采用高压供气外加机械自力式减压来满足不同压力需求,就会有大量能源浪费在门上。

  气压范围过大:受限于气压分级的不足,为了避免机组的频繁启停,企业需要设定很宽的压力变化范围应对需求侧用气量变化,从而造成出口压力波动,大幅增加运行能耗。

  空气输送泄漏:缺乏管网管理意识的企业常常面临着管网泄漏问题,基本上都会达到供气总量的10%~30%,严重的甚至可能高达50%,有时一个车间的泄漏点就能有几万个。

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  4.末端设备

  效率低下:部分企业的末端用气设备存在用气方式不合理、用气效率低下等问题,用气浪费的现象十分突出。

  节能措施

  针对上述空压机系统的各项节能潜力,目前都有较为成熟的节能措施可以应对。

  (1)机组替换

  通过数据采集与能效分析,研判机组效率情况,将效率低的空压机更换成高效空压机,同时结合储能、变频等组合优化,实现空压站的综合能耗最低。

  (2)变频控制

  针对定频运行且生产需求不断变化的空压机,开展变频改造;针对已经加装变频器但仅用于软启动的空压机,加装PLC进行频率闭环控制。

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  (3)智能调控

  基于压缩空气系统的压力、流量、温度、压缩机功率和电机频率等数据,结合空压机优化调度算法,实现对空压机负荷的实时预测、空压机调度方案查询等。

  (4)余热回收

  采用高效换热器回收空压机产生的余热,在保证正常工作的前提下,可产出60~90℃的高温热水,用于生产和生活用热,也可作为低温热源由热进一步提升能源品位后使用。

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  (5)泄漏检测

  通过在线与离线相结合的方式,对接头、法兰连接、弯头、阀系统、过滤器等设备进行泄漏点检测,及时发现漏点并堵漏,确保把空气泄漏程度降到最低,减少能耗浪费。具体检查方法如下:

  ①倾听手触法:在工厂中很常见,根据经验判断,通过倾听触摸的方式寻找漏气处,简便易行,没有成本。缺陷在于,除非系统有较大漏点,否则无法定位,且对于复杂设备,空间狭小,会手触困难,甚至易造成身体受害。

  ②肥皂水测漏法:在系统各部分涂上肥皂水,冒泡出即为漏点,简便易行,但肥皂水涂抹量难以确定,难以精确侧漏,也易污染设备及其它系统,对于复杂设备,空间狭小,不便涂抹肥皂水的地方,很难检测到漏点。

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  ③超声波测漏法:视觉+听觉泄漏定位,可快速识别泄漏点,检测频率范围宽,可在多种环境中工作,搭载相应的滤波器,可消除高噪声环境中的主要干扰,搭配相应的信号发射器,可查找无压力产生的泄漏,属于点检,非面检,漏点少时可方便应用。

  ④声学成像仪测漏法:声音+数值+彩色条+漏点自动显示图像,可面检,图像技术通俗易懂,轻松上手,图像和视频通过格式存储,快速回放及报告。可以远距离检测,检测距离10m-30m 0.01mm大小的漏点,可调频率范围从2KHz到52KHz,甚至能够检测到最小的泄漏,并可以根据环境自动调节灵敏度。

  (6)高效用气

  通过对末端用气设备和用气需求的分析,优化机组配置和用气方式,提升用气效率,减少用气浪费现象。举例来说,如果用气需求低于空压机容量的一半,可以改用较小的空压机或减小电机皮带轮尺寸适当降低空压机速度。

  (7)日常维护

  除了上述提到的专项工作以外,在日常应用和运行空压机的过程中也需加强维护,定期开展清洁过滤器、清洁中间冷却器、拆卸和检查阀门、自由空气输送测试等工作。

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  不同行业使用空压机的场景有所差异,还需针对实际情况具体判断采用何种措施。比如空压机应用于煤矿矿井工程现场时,通常部署在煤矿生产设施内或井下庇护所内,空压机运行散热会导致井下气温升高。压缩同等量的冷空气,能耗要远低于热空气,因此用于矿井工程的空压机可以增加一个外部进气口,从井外吸入温度更低的空气。

  据统计,我国空压机的总耗电量超过社会总发电量的10%,以2021年全社会用电量83128亿千瓦时计算,空压机的年用电量就超过8312亿千瓦时。如充分采用上述节能措施,预计可以将空压机的能源利用效率提升15%~25%,每年可节省1247亿~2078亿度电,相当于减少约1亿吨碳排放。

来源:本站原创

标签: 空压机周期节能  

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