• 綜述
    SUMMARY

    壓縮機實現精準節能淺議

      前言

      隨著“雙碳經濟”指標的提出,減碳技術勢必會催生一些新興的產業,也勢必會推動傳統行業的結構轉型。作為傳統耗電大戶的通用機械——壓縮機行業將面臨重大挑戰。根據相關調研報告的估算,我國空壓機的耗電量約占全國工業耗電量的10-15%左右,全年耗電超過5000億度電以上。試想,全國的壓縮用能單位整體節能10%以上,可以節約多少電、減少多少碳排放。本文就壓縮機如何精準節能做一淺析,希望給壓縮行業從業者帶來有益的思考。

      壓縮機的能耗非常巨大,據美歐及日本的工業數據統計能耗約占工業用電10-15%左右。對于工業企業來說,空氣壓縮機用電約占其總電量的25%左右,因此壓縮機的節能改善,可為企業帶來巨大的經濟效益。從單機選型、方案設計、聯網控制、物聯智能等都可以在應用層面節能,如何在應用層面節能,以下進行詳細介紹。

      1、單機選型原則

      1、1 氣量選型

      一般在選擇氣量的時候建議綜合考慮用氣量波動、白天和夜間用氣分布、最大氣量和最小氣量、管路損耗、產能擴能等因素。整體氣量已定的情況,建議盡量多臺聯控、工頻+變頻等方案。變頻機建議盡量選用恒壓后頻率波動范圍在60-100%之間,可以兼顧效率和調節功能。在選型的時候,一些經銷商會有一個誤區:能選用1臺機器不選2臺,客戶承受的范圍內能選多大就選多大的機器。這樣會造成單臺機器在使用中沒有備用機器的情況發生;機器選型過大會頻繁加卸載造成水分析出導致機油乳化失效,嚴重時會影響主機壽命。

      1.2 壓力選擇

      壓力選擇建議按照壓力高低,線路分開的原則。比如5bar走低壓管路,8bar走常壓管路。分壓供氣可以避免用氣終端形成二次“增壓”和“減壓”造成的浪費?,F在大多用戶會在6-8bar之間選一款機器通用,但“過壓縮”和“欠壓縮”的機器都會額外耗能,導致機組不節能。

      1.3 啟動方式選擇

      由于市場炒作,現在一窩蜂推薦變頻螺桿機的做法不盡可取,就如汽車一樣,只有在一定范圍下的怠速才是最節能的工況,頻繁的起停和過久的空車也費油。工頻螺桿機加載率高、變頻螺桿機恒壓的頻率適中可以保證壓縮機處于最佳使用工況。以此為選型原則,建議多臺機器選擇工頻+變頻,多臺聯控的方式。

      1.4 控制方式選擇

      壓縮機常見的控制方式有:開/關式、加/卸載式、節流控制式、變速控制、多臺空壓機聯控等。用戶可以選擇控制方式也可以特制機型。好的控制方式選擇可以合理控制空載損耗和壓差損耗,這些損耗多發生在高卸載率、高出使用壓力的情況。

      2、站房選型

      2.1 整機選型

      選用比功率低的節能型壓縮機,根據氣量范圍、波動情況、間歇用氣等情況選用合適型式的壓縮機。一般超過4臺以上的壓縮機不建議全部或過多數量應用變頻調節。

      2.2 后處理選型

      目前應用的后處理設備種類繁多:冷干機、加熱再生吸干機、無熱吸干機、鼓風加熱吸干機等,應綜合比較耗電量和耗氣量參數,合理選用節能型的后處理設備,優選變頻控制的后處理設備。

      2.3 管路選型

      管路連接處的直角彎頭對能效具有很大的破壞作用,直角彎頭造成流動阻力加大,形成附加的做功點;直角彎頭形成氣體沖擊,局部壓力增大,造成壓縮機持續運行于高氣壓狀態,且容易卸載。對管路駁接點進行合理優化,能夠顯著降低能源損耗,該部分損耗幾乎可以消除。

      壓縮空氣從統一的儲氣罐送出之后,經過各條管路向用氣環節輸送,高效的輸送形式有單點菊花鏈狀、多點環狀,但一般情況下,用戶因為考慮一次性投資的節省等原因,空氣管路的走向往往不合理,造成壓力損失過大,導致必須供應更高的氣體壓力。管路應滿足用戶對流量、壓力的要求,在全生命周期內綜合考慮成本因素的情況下,盡量降低管路的壓力損失,同時盡量減少彎頭、閥門、變徑的應用。一般從整機到終端排氣壓力損失盡量控制在10%以內為佳。

      2.4 儲氣罐的選擇

      通常螺桿空壓機已經配備后冷卻器,空壓機排氣為飽和壓縮空氣。常規配置是在干燥機和空壓機之間配備儲氣罐和初濾器,那么壓縮空氣在儲氣罐中冷卻后有冷凝水析出,因此最好將儲氣罐放在陰涼處并將冷凝水有效排出。儲氣罐的容量大小根據壓縮機的輸出量調節范圍和用氣量的變化需求來共同確定。

      在應用現場中,常常發生的問題是儲氣罐容量不足,由于容量較小,儲能作用較差,氣壓波動大,造成壓縮機反復加載和卸載,形成大量的能源浪費。通過增大儲氣罐,單次卸載時間超過一定時長,那么壓縮機的卸載功耗會下降,達到節能效果。

      2.5 壓縮機余熱利用

      壓縮空氣的產生過程是較為復雜的,在氣體壓縮的過程中,發熱程度較高,無油壓縮機可達到100攝氏度以上,壓縮機消耗的電能只有約20%轉換為壓縮空氣動力,其余80%皆轉換為熱量,故壓縮機的余熱利用價值常常較高。

      使用壓縮機運行過程中的熱油、熱空氣進行換熱,將熱量傳遞到軟水介質中,然后再將軟水介質的熱量再次換熱,傳遞到用戶所用的熱水中實現余熱的利用。 使用壓縮機運行過程中的熱能,產生高溫熱水,然后使用高溫熱水作為熱源,驅動溴化鋰機組制冷,能夠產生冷凍水供應生產環節。

      3、智能節能

      3.1 監測項目

      壓縮機排氣量、排氣壓力、功率;干燥機的輸出氣量、露點、壓力降;冷卻水系統進/出水溫度和壓力,風機水泵的能耗;管網的壓力、壓力降、泄漏量等。

      3.2 節能控制點

      節能可以通過流量控制技術、變頻調速、單點/多點壓力調節控制、集中控制系統、干燥工藝改進、熱回收、管網優化、泄漏監控、廢氣回收等多種方式的并用,做到最大程度的節能。

      3.3 節能控制

      通過數據采集建立起龐大的數據庫,進而建立數學模型進行分析,找出內在的邏輯關系和相互之間的聯系。系統可以通過采集的數據準確計算空壓站的能效等級。根據不斷的數據提取分析在哪個時段是用氣的高峰,用氣的波動范圍是多少,壓力露點波動等,利用大數據計算后給出預警,并提供合理的調整報告,設定壓縮機一定范圍內的氣量、進出水量等參數調整,這樣就可以做到精準節能。如果超出預定調整范圍會推送給用戶征得同意后自動調整。

      節能是一門很深的“學問”,需要多學科專業知識的支撐,理論和邏輯相對容易理解,但要做到實處并不斷挖潛,則需要技術的沉淀和應用數據的收集和轉化。



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