“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(guó)全面推進(jìn)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(dá)45%的壓縮空氣系統(tǒng)將不可避免地會(huì)成為節(jié)能工作的對(duì)象。此外,我國(guó)大部分企業(yè)對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)能耗問(wèn)題認(rèn)識(shí)不足,節(jié)能意識(shí)淡薄,也在一定上加劇了能源的浪費(fèi)。
影響壓縮空氣系統(tǒng)能耗的因素非常多,其中就有設(shè)備因素、安裝因素、使用因素等等,這里簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō)一些比較經(jīng)常接觸到的如:設(shè)備、溫度、壓力、后處理等因素對(duì)空壓機(jī)能耗的影響。
(客戶單位機(jī)型)
一般的壓縮空氣系統(tǒng)包含空氣壓縮機(jī)、管道、儲(chǔ)氣罐、精密過(guò)濾器、冷干機(jī)、吸干機(jī)等??諝鈮嚎s機(jī)提供具有一定壓力的壓縮空氣通過(guò)管道輸送至儲(chǔ)氣罐進(jìn)行儲(chǔ)存、緩沖、冷卻,析出一部分水再經(jīng)過(guò)冷凍式干燥機(jī)除去大部分的水分,經(jīng)過(guò)冷干機(jī)后一般壓力露點(diǎn)可達(dá)2-10℃、顆粒0.01μm、油份0.05PPM;接著再經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾器過(guò)濾掉水、油、固體雜質(zhì)等以達(dá)到用氣標(biāo)準(zhǔn),部分行業(yè)對(duì)壓縮空氣品質(zhì)要求更高的需再增加吸附式干燥機(jī)及多級(jí)精密過(guò)濾器使壓力露點(diǎn)達(dá)-20~40℃、顆粒0.01μm、油份0.003PPM甚至更低。
針對(duì)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(jī)
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(jī)是整個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)的心臟,對(duì)整個(gè)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(jī),到螺桿式,從皮帶傳動(dòng)式到直聯(lián)傳動(dòng)再到同軸傳動(dòng)式;從齒輪傳動(dòng)二級(jí)壓縮,再到永磁同步雙主機(jī)雙電機(jī)的二級(jí)壓縮。每一次的產(chǎn)品革新都帶來(lái)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(jī)雙電機(jī)的二級(jí)壓縮空壓機(jī),等熵效率可達(dá)86%以上。相比直聯(lián)傳動(dòng)的工頻機(jī)在不同的使用工況下可節(jié)省30-60%不等的電費(fèi)。
眾所周知壓力越高所需要消耗的能量越大
運(yùn)行壓力和功率的關(guān)系:7bar減少1bar到6bar,約減少7%的軸功率(經(jīng)驗(yàn)公式),如37kW的軸功率,1小時(shí)能節(jié)省:2.59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(jī)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(dān)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(jī)是重中之重。設(shè)備需求壓力:不少用戶對(duì)用氣設(shè)備了解不夠透徹,且鮮于嘗試,隨著技術(shù)的發(fā)展不少設(shè)備所需要的壓力比以往大大降低。如若可以針對(duì)合理的壓力進(jìn)行改進(jìn)的話,也可帶來(lái)不小的節(jié)能空間
空壓機(jī)吸氣口靠近窗、門位置,或單獨(dú)的吸風(fēng)口,做專用的熱風(fēng)排放口,降低空壓機(jī)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(jī)組比功率吸氣溫度系數(shù):
式中:K14=機(jī)組比功率吸氣溫度系數(shù)、 Tx=空壓機(jī)組實(shí)測(cè)進(jìn)氣溫度,單位開爾文(K)
根據(jù)上述公式可得知,吸氣溫度對(duì)空壓機(jī)能耗的影響不容小覷。 將儲(chǔ)氣罐放置在風(fēng)扇底下,讓儲(chǔ)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(zhǎng)度與管件的等效長(zhǎng)度之和,單位為米(m),可查表合理的管長(zhǎng)度/管徑大小,可避免不合理的壓力損失。
1、單機(jī)功率對(duì)能耗的影響
可通過(guò)集中化減少臺(tái)數(shù),從而達(dá)到節(jié)能目的單臺(tái)300kW對(duì)單臺(tái)150kW 能效相差約7%。 單臺(tái)150kW對(duì)單臺(tái)75kW 能效相差約12%。由此可見單機(jī)功率大的相對(duì)單機(jī)功率小的能效表現(xiàn)會(huì)更好。故可通過(guò)集中化減少臺(tái)數(shù),從而達(dá)到節(jié)能目的。
另:水冷機(jī)對(duì)風(fēng)冷機(jī)差5 % ~8 %
2、空壓機(jī)類型對(duì)能耗的影響
不同用氣設(shè)備、在不同的情況會(huì),對(duì)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(jī)(排氣量調(diào)節(jié)范圍為要么0要么100%),存在當(dāng)用氣量變化時(shí)的供氣過(guò)量,供氣過(guò)量會(huì)導(dǎo)致空壓機(jī)空載運(yùn)行,空載運(yùn)行時(shí)需要消耗整機(jī)功率的45%左右的用電量,這部分的電量并不對(duì)外做功,造成一定程度的浪費(fèi),且用氣量波動(dòng)越大浪費(fèi)就越大。
針對(duì)用氣設(shè)備、用氣工況選擇合理的機(jī)型非常關(guān)鍵,選用可變轉(zhuǎn)速的空壓機(jī)(如永磁同步變頻空壓機(jī)、永磁同步變頻雙電機(jī)二級(jí)壓縮機(jī)),可根據(jù)用氣設(shè)備的用氣量按需調(diào)節(jié)空壓機(jī)的排氣量,按需消耗必要的電能,避免了空載時(shí)的巨大浪費(fèi),用氣量波動(dòng)越大節(jié)能量越大。
空壓機(jī)長(zhǎng)期連續(xù)的運(yùn)行過(guò)程中,把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓縮空氣,在壓縮空氣過(guò)程中,空氣得到壓縮,使之溫度驟升,這些熱量由空壓機(jī)潤(rùn)滑油的加入混合成油/氣混合物排出壓縮機(jī),這部分高溫油/氣混合物的熱量相當(dāng)于空壓機(jī)輸入功率的3/4,它的溫度通常80℃-100℃,這些熱能都由于機(jī)器運(yùn)行溫度的要求,都被無(wú)端地廢棄排往大氣中浪費(fèi)掉。
采用高效的余熱回收設(shè)備,對(duì)空壓機(jī)所產(chǎn)生的高溫潤(rùn)滑油用生活水進(jìn)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(jī)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(wú)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(duì)待、并加以改善,會(huì)有超乎想象的節(jié)能收益。
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