“十三五”規(guī)劃提出:今后五年,單位GDP能耗、二氧化碳排放量、用水量分別下降15%、18%、23%。我國全面推進節(jié)能減排工作的新局面。以此為背景,在工業(yè)生產(chǎn)中平均占據(jù)工廠總耗電量9%,有些工廠甚至高達45%的壓縮空氣系統(tǒng)將不可避免地會成為節(jié)能工作的對象。此外,我國大部分企業(yè)對氣動系統(tǒng)能耗問題認識不足,節(jié)能意識淡薄,也在一定上加劇了能源的浪費。
影響壓縮空氣系統(tǒng)能耗的因素非常多,其中就有設備因素、安裝因素、使用因素等等,這里簡單說說一些比較經(jīng)常接觸到的如:設備、溫度、壓力、后處理等因素對空壓機能耗的影響。
(客戶單位機型)
一般的壓縮空氣系統(tǒng)包含空氣壓縮機、管道、儲氣罐、精密過濾器、冷干機、吸干機等??諝鈮嚎s機提供具有一定壓力的壓縮空氣通過管道輸送至儲氣罐進行儲存、緩沖、冷卻,析出一部分水再經(jīng)過冷凍式干燥機除去大部分的水分,經(jīng)過冷干機后一般壓力露點可達2-10℃、顆粒0.01μm、油份0.05PPM;接著再經(jīng)過精密過濾器過濾掉水、油、固體雜質(zhì)等以達到用氣標準,部分行業(yè)對壓縮空氣品質(zhì)要求更高的需再增加吸附式干燥機及多級精密過濾器使壓力露點達-20~40℃、顆粒0.01μm、油份0.003PPM甚至更低。
針對壓縮空氣系統(tǒng)的節(jié)能措施大致分為以下5類:
1、 高效的空氣壓縮機
2、 合理的使用壓力
3、 合理的安裝
4、 合理的空氣質(zhì)量
5、 合理的選型
壓縮機是整個壓縮空氣系統(tǒng)的心臟,對整個壓縮空氣系統(tǒng)的能耗有著非常大的影響,從早期的活塞式壓縮機,到螺桿式,從皮帶傳動式到直聯(lián)傳動再到同軸傳動式;從齒輪傳動二級壓縮,再到永磁同步雙主機雙電機的二級壓縮。每一次的產(chǎn)品革新都帶來了巨大的效率提升。據(jù)“工信部能效之星推薦目錄“目前市面上能效較好的為永磁同步雙主機雙電機的二級壓縮空壓機,等熵效率可達86%以上。相比直聯(lián)傳動的工頻機在不同的使用工況下可節(jié)省30-60%不等的電費。
眾所周知壓力越高所需要消耗的能量越大
運行壓力和功率的關系:7bar減少1bar到6bar,約減少7%的軸功率(經(jīng)驗公式),如37kW的軸功率,1小時能節(jié)?。?.59度電,泄露量:7bar減少1bar到6bar,泄露量為7/8,減少12.5%。如果系統(tǒng)泄露量為20%,則節(jié)省20%*12.5%=2.5%
不少用戶使用常規(guī)排氣壓力為8公斤的機型,用著5公斤、3公斤甚至更低的壓力,殊不知雖然使用壓力低,但是卻承擔著較高壓力所需的能耗。所以選擇一款合適的壓力的空壓機是重中之重。設備需求壓力:不少用戶對用氣設備了解不夠透徹,且鮮于嘗試,隨著技術的發(fā)展不少設備所需要的壓力比以往大大降低。如若可以針對合理的壓力進行改進的話,也可帶來不小的節(jié)能空間
空壓機吸氣口靠近窗、門位置,或單獨的吸風口,做專用的熱風排放口,降低空壓機房的溫度,降低吸氣溫度。吸氣溫度越高代表著吸入的空氣越稀薄,能耗越高
機組比功率吸氣溫度系數(shù):
式中:K14=機組比功率吸氣溫度系數(shù)、 Tx=空壓機組實測進氣溫度,單位開爾文(K)
根據(jù)上述公式可得知,吸氣溫度對空壓機能耗的影響不容小覷。 將儲氣罐放置在風扇底下,讓儲氣罐成為除水器,除去部分液態(tài)水、降低壓縮空氣的溫度。 空壓站靠近用氣端,盡可能的縮短管路,使用壓損合理的管道。
管道壓力損失公式:
式中:-管道阻力損失,單位兆帕(MPa)
Q-管道內(nèi)空氣流量(大氣壓力狀態(tài)下),單位為立方米每分鐘(m3/min)
P-管道內(nèi)表壓力,單位為(MPa)
d-管道內(nèi)徑,單位為毫米(mm)
ΣL-直管道總長度與管件的等效長度之和,單位為米(m),可查表合理的管長度/管徑大小,可避免不合理的壓力損失。
1、單機功率對能耗的影響
可通過集中化減少臺數(shù),從而達到節(jié)能目的單臺300kW對單臺150kW 能效相差約7%。 單臺150kW對單臺75kW 能效相差約12%。由此可見單機功率大的相對單機功率小的能效表現(xiàn)會更好。故可通過集中化減少臺數(shù),從而達到節(jié)能目的。
另:水冷機對風冷機差5 % ~8 %
2、空壓機類型對能耗的影響
不同用氣設備、在不同的情況會,對壓縮空氣的需求量可能是變化的,在這用氣變化的工況下,選用工頻控制的空壓機(排氣量調(diào)節(jié)范圍為要么0要么100%),存在當用氣量變化時的供氣過量,供氣過量會導致空壓機空載運行,空載運行時需要消耗整機功率的45%左右的用電量,這部分的電量并不對外做功,造成一定程度的浪費,且用氣量波動越大浪費就越大。
針對用氣設備、用氣工況選擇合理的機型非常關鍵,選用可變轉(zhuǎn)速的空壓機(如永磁同步變頻空壓機、永磁同步變頻雙電機二級壓縮機),可根據(jù)用氣設備的用氣量按需調(diào)節(jié)空壓機的排氣量,按需消耗必要的電能,避免了空載時的巨大浪費,用氣量波動越大節(jié)能量越大。
空壓機長期連續(xù)的運行過程中,把電能轉(zhuǎn)換為機械能,機械能轉(zhuǎn)換為壓縮空氣,在壓縮空氣過程中,空氣得到壓縮,使之溫度驟升,這些熱量由空壓機潤滑油的加入混合成油/氣混合物排出壓縮機,這部分高溫油/氣混合物的熱量相當于空壓機輸入功率的3/4,它的溫度通常80℃-100℃,這些熱能都由于機器運行溫度的要求,都被無端地廢棄排往大氣中浪費掉。
采用高效的余熱回收設備,對空壓機所產(chǎn)生的高溫潤滑油用生活水進行熱量交換,從而獲得這部分熱能,不僅可以提高節(jié)省空壓機冷卻系統(tǒng)的能耗,還可使企業(yè)獲得生產(chǎn)和生活所需的熱水無需再消耗多余的能量加熱生產(chǎn)和生活用水.從而使用戶一舉兩得。
影響空壓系統(tǒng)能耗的因素較多,如果能夠正確對待、并加以改善,會有超乎想象的節(jié)能收益。
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