一個完整的壓縮空氣系統通常由空壓機、后處理設備、管道、自氣及控制等部分組成,其能耗約占整個工廠耗電的10%分析空壓機的生命周期成本發現,在其全生命周期成本中,約8O%為運行電費,且99%的C02捧放也發生在運行過程中。因此.當某些企業對壓縮空氣的能耗漠不關心時,我們感到非常的驚訝和可惜。
我們將介紹空壓機及整個系統的合理造型和使用,幫助大家了解如何節省能耗、節約成本和履行環保的責任此外,我們通過分析發現,相對于壓縮機的初期投資而言,節能所產生的經濟效益更為顯著
如何真正在壓縮機空氣系統中實現能耗的降低。一般而言,用戶常常傾向于某個方面,期望它是靈丹妙藥,能實現節能的最大化然而,事實是沒有什么捷徑可走。為了實現整個系統的最佳節能效果,應當認真研究每個環節,采取相應措施,包括減少壓縮空氣生產成豐,減少壓縮空氣輸送成本,減少壓縮空氣使用成本,并盡可能與其它的公用工程設備進行整體考慮
減少壓縮空氣生產成本
優化壓縮空氣的生產,必須遵照下面的合理步驟進行空氣需求評估,全面了解客戶應用,選擇合適的壓縮技術,選擇合適的驅動裝置,選擇合適的空氣后處理設備,對整個壓縮機房的設備運行進行優化配置能量回收裝置。壓縮機本身的效率也是產氣成本的一個重要方面,因此,制造商要不斷提高壓縮機的效率.以下我們將著重介紹如何幫助客戶選擇合適機型來實現節能
1、空氣需隸評估
壓縮機制造商必須清楚了解客戶的壓縮空氣應用流程.以便選擇合適的壓縮機型。雖然,這一步常常被忽略,但卻是最重要的一個環節。空氣需求評估包括四步,用氣量的要求、工作壓力、用氣量的波動情況和空氣的品質。空氣需求評估可以通過現場測量來實現,也可以選擇同類型工廠的相似設備進行類比估算。筆者主張使用流量、壓力和露點等測量設備,結合模擬程序等計算機升析工具來進行評估。
2.選擇合適的壓縮技術
接下來,要借助模擬程序優化壓縮機的運行臺數.以符合上述用氣量變化需求。如果工廠存在較大流量的兩個或多個壓力需要,則必須考慮將不同的管網分開,再進行模擬計算。根據每臺壓縮機的供氣量和壓縮方式等進行選型.以獲得最低的能耗。
一般來講,對于某一個特定的流量,只對應一種最佳的壓縮方式,能選到最低能耗。離心壓縮機適月于大流量的應用,其它的壓縮方式則對應各自的中小流量范圍。當然,這不是選型的唯一依據,還要綜合考慮其它因素,如環境溫度和流量變化。正確的壓縮機選型能為客戶節省可觀的能耗,選擇高教率的自機也能額外地節省一部分能量,雖然遮部分節能沒有之前的方法來得多,但是非常快捷,而且僅增加了極小的支出。
3 選擇合適的驅動裝置
如果空氣需求是波動的,變頻驅動(VSD)壓縮機因為能及時地根據流量的變化調節轉速,降低能耗,市場上也有因采用變頻驅動節省40%能耗的實際案例。研究表明. 88%的壓縮空氣系統用氣量都是波動的,所以變頻驅動多能提供顯著的節能效果。向市場提供最大接近1MW的標準變順壓縮機,可充分滿足不目客戶的需求。
不同驅動方式的壓縮機,能耗也有所不同,離心壓縮機在滿負荷時效率最高,但在部分負荷時單位能耗最高。其次是固定轉速螺桿壓縮機,其單位能耗在部分負荷時有所增加。而變顏螺桿壓縮機的能耗效率無論在滿負荷,還是部分盤荷時,基本保持不變,維持高教率。當用氣量減少時.VSD可以節省更多能量。由此看出.最佳機型組合是離心壓縮機或固定轉速螺桿壓縮機配合一臺變頻螺桿壓縮機。離心壓縮機或固定轉速螺桿壓縮機保持滿負荷運行,效率最高。變頗螺桿壓縮調速運行,作為部分負荷的調節,同樣運行在最高效率。這時,需要來用智能的集中控制器來保證各壓縮機都運行在最佳區域,即“最佳運行工況點” 現在,有數千用戶正得益于這種高效驅動和智能控制技術的組合。
4 選擇合適的空氣后處理設備
空氣需求評估的另一和重要工作就是了解工藝或用戶最替產品對壓縮空氣品質的要求。通常包括允許的最大含水量、含油量和顆粒雜質,最新的國際標準是IS0 8573-1 ed 2.2010為了獲得所需的空氣品質,可以采用過濾器來去障顆粒雜質,采用干燥機擊障刺,而油的含量取決于采用什么類型的壓縮機或后處理設備下面是一些空氣后處理設備的實用選型經驗。去除顆粒雜質,必須選擇與處理氣量匹配的過濾器來過濾顆粒雜質,過遺器選小了.會使壓降增大。去除水分;干燥機的選擇取決于對干燥程度的要求(露點)。 壓縮空氣的干燥方法有多種,但是簡單概括起來主要有。
二類,一是冷凍室干燥機,對冷卻空氣進行干燥,可達到的壓力露點為+2℃或3℃以上,二是吸附式干燥機,采用吸附方式來去除空氣中的水分,壓力露點可以選到-70℃,甚至更低在這里要重點提一下變壓吸附干操機(又稱無熱再生干燥機) 這種類型干燥機號稱“結構簡單”,消耗約20%的壓縮空氣,用于再生吸附劑。它不但浪費了大量能量,還迫使用戶不得不選擇更大氣量的壓縮機來補償再生損失的壓縮空氣。初始投資上節省的費用在使月僅僅幾個月后就耗盡。除油,為了選到工藝上要求的純凈空氣,要選擇能直接滿足空氣品質需求的壓縮機。
5 優化壓縮機房的設備運行
壓縮空氣節能的另一方面是對于多臺壓縮機的機房優化控制能帶來很多好處。智能集中控制器連續監測用氣量的變化,地擇最有效的機器組合.以最佳的能耗效率來滿足氣量要求。如果沒有集中控制器,每個壓縮機通常被設置不同的壓力帶,叫作壓力階梯。壓縮機運行的平均壓力提高,要消耗更多能量,造成浪費。集中控制器可以降低平均壓力,減少能源消耗。
6、配置能量回收裝置
在壓縮過程中壓縮機幾乎把所有電能都轉換成熱量。安裝能量回收裝置后,這部分的熱量能以熱空氣或熱水的方式被回收。熱空氣的使用受到一定的限制,主要用于空間加熱。熱水的應用場合非常寬廣,不但能用于廠房加熱和熱水洗澡,還能聯系提供工藝所需的熱水,或作為鍋爐給水的預熱,最替成為蒸汽。精確設計的熱水型能量回收裝置能夠回收輸入電能的90%,其余10%因輻射而損失。事實上,高效換熱器能把大氣里的水分冷凝下來,其潛熱同樣可以被利用,補償了由于輻射損失掉的能量,實現通過熱水回收100%的輸入電能。如果熱水的使用是連續的,一年內節省的鍋爐燃料就可以買一臺壓縮機之前提及的節能措施,如果在產氣過程都實施了.耗電量可以減少50%,如果再加上能量回收裝置,近乎100%的輸入能量可以被回收。
降低壓縮空氣輸進成本
空氣輸送管線的設計對于節能也至關重要。基本原則是讓壓縮機房盡量靠近用氣區域.以降低管網壓降。減少管線彎頭的數量,地擇低壓降的閥門.可進一步提高節目效果。對于同樣直徑的管線,采用環形布置能減少40%的壓降。正確選擇儲氣罐能幫助平衡瞬間的月氣波動,防止壓縮機頻繁加/卸載。雖然有些人極力提倡為保證生產工藝需選用更高壓力的壓縮機,但其必要性有待商榷。可采用計算和模擬程序,設計合適的管線系統和儲氣罐。
降低壓縮空氣使用的成本
如目空氣輸送一樣,工廠設計應當采月類似的原則。對于老工廠,必須徹底檢查管線的泄漏,可采用超聲波泄漏探測器找到泄漏點。若需要更換管線,就必須選擇抗腐蝕管線。因為,泄漏會直接導致能量損失。另外,要慎重選用減壓裝置,實地檢查用氣端的情況,首先考慮整體降低管用壓力。管網壓力降低了.壓縮機的排氣壓力也就降低了.可以節省能源。
與其它設備進行整體考慮與壓縮機一起使用的公共工程設備,可以進行整體規劃考慮,如能量回收裝置,可以產生熱水。無油壓縮機的能量回收裝置設計可產生90℃的熱水,回收95%~100%啡的電能輸入。這要求壓縮機里所有的熱源的熱量被充分回收,并且回收吸入空氣中水汽的潛熱。
熱水可以直接使用或作為鍋爐給水預熱,在工廠里的下幾十方面可以綜合使用;空間加熱、淋浴洗澡、工藝熱水及工藝蒸汽如果長期需要熱水或蒸汽,配置能量回收裝置可以節省巨大的能量和費用。用戶計劃采購新設備時,分析鍋爐等熱力設備的用熱情況,盡量將其和壓縮機放置得近一些,使熱水輸送的溫度損失最少。當前越來越多流行的“夾點分析”技術,就是把工廠內所有熱源和冷源介質統一規劃,互相輸送利用,減少加熱或制冷的能量消耗。優秀的分析和規劃能夠提供可觀的經濟效益回。
實施上述節能步驟,可能需要一些額外投資,但這些投資可以通過節能在短期內收回,之后就是凈收益。而且節能有利于環保。幫助用戶減少co2的排放的目標。企業將因此獲得豐厚的利潤回報和良好的設備信譽。
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