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空氣壓縮機節(jié)能與應(yīng)用簡議

   【壓縮機網(wǎng)】空壓系統(tǒng)電能消耗占工業(yè)能耗的8~10%左右,全國空壓機耗電量約為2260億kW·h/a,其中有效能耗只占66%,其余34%的能量(約768.4億kW·h/a)被白白浪費掉,空壓系統(tǒng)節(jié)能亟待高效開展。大量數(shù)據(jù)表明,壓縮空氣系統(tǒng)主要費用都耗費在運行環(huán)節(jié)上,在其生命周期中,運行費用(電費)占比高達(dá)78~92%。
 
  隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,空氣壓縮機作為一種重要的動力輸出設(shè)備,被廣泛應(yīng)用于機械、冶煉、鋼鐵、建材、半導(dǎo)體、熱電、醫(yī)藥、化工、食品、紡織、醫(yī)藥等眾多工業(yè)領(lǐng)域。然而,空壓機屬于高能耗設(shè)備,在某些行業(yè)耗電占到了生產(chǎn)耗電的60%以上,故俗稱“電老虎”。節(jié)能是一項長期的戰(zhàn)略任務(wù)和基本國策,也是實施十三五規(guī)劃的緊迫任務(wù)。要深入貫徹科學(xué)發(fā)展觀,以提高能源利用效率為核心;以轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式,調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu),加快技術(shù)進步為根本;強化全社會的節(jié)能意識,建立嚴(yán)格的管理制度,實行有效的激勵機制;增強可持續(xù)發(fā)展能力。
 
  水泥生產(chǎn)是高耗能行業(yè),水泥行業(yè)能耗占q*能源消耗的2%,水泥行業(yè)的二氧化碳排放量占q*碳排量的 5%,而q*超過50%的水泥在中國生產(chǎn)。水泥工廠z*大的挑戰(zhàn)是能源消耗(熱能和電能消耗),約占生產(chǎn)成本的 50%~70%。近年來,中央和地方政府對能源密集型的水泥行業(yè)加強管控,要求提高生態(tài)效益和可持續(xù)性,并出臺規(guī)章制度和罰款條例,敦促水泥企業(yè)降低能源消耗,減少二氧化碳的排放。因此,如何通過精細(xì)化管理,對水泥能耗深入挖潛,提高能源使用效率,是每個水泥企業(yè)都要面臨的一個課題。
 
  根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研與檢測獲取的大量生產(chǎn)數(shù)據(jù),結(jié)合工程經(jīng)驗,發(fā)現(xiàn)大部分壓縮空氣系統(tǒng)運行能耗高的主要原因如下:
 
空氣壓縮機節(jié)能與應(yīng)用簡議
 
  一、設(shè)備效率低
 
  幾年前配置的空壓機大多屬于低能效設(shè)備(表1),與終端等設(shè)備匹配不合理,僅僅為了滿足生產(chǎn)的基本需求;空壓機調(diào)節(jié)方式落后、無集中控制,用氣量隨機變化時,空壓機因卸載而浪費嚴(yán)重;末端設(shè)備用氣不合理、效率低、設(shè)備用氣存在浪費。
 
空氣壓縮機節(jié)能與應(yīng)用簡議
 
  二、供氣壓力不合理
 
  沒有對供氣壓力進行分級規(guī)劃,而是簡單采用高壓供氣外加機械自力式減壓來滿足不同的壓力需求,大量的能源浪費在門上。此外,當(dāng)需求側(cè)用氣量變化引起管網(wǎng)壓力的隨機波動,為了避免機組的頻繁啟停,需要設(shè)定一個很寬的壓力變化范圍,造成空壓機出口壓力的大幅波動,增加了空壓系統(tǒng)的運行能耗。
 
  三、能源浪費的原因
 
  1、空載能耗高。目前多數(shù)企業(yè)壓縮機為單臺N立方,壓縮機開停只有N或N的倍數(shù),空壓機設(shè)備開停依賴人工管理的傳統(tǒng)。尤其在用氣負(fù)載頻繁變化時,系統(tǒng)不能快速反應(yīng),也不能實現(xiàn)壓縮機排量的微調(diào),這形成了空壓站各壓縮機的空載。通常情況下,當(dāng)壓力達(dá)到y(tǒng)公斤時,空壓機進入卸載運行狀態(tài),當(dāng)壓力降到x公斤時,壓縮機進入空載狀態(tài),即關(guān)閉進氣閥使電機處于空轉(zhuǎn)狀態(tài),同時將油器預(yù)分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。關(guān)閉進氣閥使電機空轉(zhuǎn)雖然可以使空壓機不需要再壓縮氣體作功,但空壓機在空轉(zhuǎn)中還是要帶動螺桿或者活塞做回轉(zhuǎn)運動,電耗仍在繼續(xù)發(fā)生。實際檢測發(fā)現(xiàn),空壓機空載時的能耗高達(dá)其滿載運行時的40%~55%。
 
空氣壓縮機節(jié)能與應(yīng)用簡議
 
  2、爬升能耗高。螺桿壓縮機有兩種運行模式,加、卸載運行模式或空載、滿載運行模式。加、卸載控制方式使得壓縮氣體的壓力在x公斤~y公斤之間來回運動。X公斤是z*低工作壓力值,即能夠保證用戶正常工作的z*低壓力(加載壓力)。一般情況下,x公斤、y公斤之間關(guān)系可以用公式來表示:y公斤=x公斤+(1+δ),δ是一個百分?jǐn)?shù),其數(shù)值大致在10%~25%之間。壓差一般在一公斤以上。通過理論計算和實際檢測,得知空壓機壓力每增加1公斤,能耗增加5-6%。由此可知,在加、卸載供氣控制方式下的空壓機,其工作氣壓由X到Y(jié),有一個氣壓爬升的能耗,存在事實上的能源浪費。同時,高于x公斤的氣體在進入用氣終端前,其壓力需要經(jīng)過減壓閥減壓至接近x公斤,壓力越高流速越快,這就造成同樣的工況,壓力越高所耗氣量越大。這一過程同樣是一個能源浪費的過程。
 
  3、傳統(tǒng)管理。在空壓站的使用管理過程中,存在兩種不可避免的矛盾。一種是企業(yè)對空壓機管理人員有明確的考核,那么會出現(xiàn)氣壓經(jīng)常不夠或能少開就少開的習(xí)慣,不利于生產(chǎn)線的正常運行,或出現(xiàn)壓力達(dá)不到設(shè)備使用要求導(dǎo)致用氣終端故障增加。一種是對空壓機管理人員沒有明確的考核,這就會導(dǎo)致空壓機多開、空壓站空載能耗高的結(jié)果。無論哪種管理模式,其結(jié)果都會是空壓站電能浪費增大,而且不利于安全生產(chǎn)。
 
  四、空壓站節(jié)能案例分析
 
  案例一:
 
  某某水泥有限公司4500t/d熟料生產(chǎn)線項目于2008年8月18日點火投產(chǎn),總投資6.2億元,年產(chǎn)熟料155萬噸,水泥200萬噸,建設(shè)范圍自石灰石、砂巖礦山開采及破碎至水泥成品出廠,并同步配套建設(shè)純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng),屬典型的節(jié)能型項目,污染物的排放優(yōu)于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),可以有效的提高現(xiàn)有資源的綜合利用率。
 
  空壓機設(shè)備節(jié)能改造前后效益對比數(shù)據(jù):
 
  下面就是該公司采用《合同能源服務(wù)管理》方式對現(xiàn)役高危、高耗能空壓機產(chǎn)品實現(xiàn)節(jié)能改造的節(jié)能效益和工程項目達(dá)成方式的闡述。
 
  1、改造前服役空氣壓縮機能耗數(shù)據(jù)
 
空氣壓縮機節(jié)能與應(yīng)用簡議
 
  備注:目前開機情況:
 
  1.空壓機房平時開機5開1備。
 
  2.開機總運行功率:557kW/排氣量
 
  3.齒輪傳動損耗:3—5%(以110kW按3%的損耗是3.5kW/每小時)。
 
  4.所有的冷干機都未運行。
 
空氣壓縮機節(jié)能與應(yīng)用簡議
 
  備注:此份實時數(shù)據(jù)為該公司提供。
 
  2、改造后服役空氣壓縮機能耗數(shù)據(jù)
 
空氣壓縮機節(jié)能與應(yīng)用簡議
 
  1、表中看出:正常使用是5臺,銘牌功率110/kW*5=578kW;實際耗電557kW/每小時(實際運行壓力在0.63);理論排氣量在:100.6m3/min,實際排氣量在85.51m3/min;
 
  2、并得出:采用某品牌提供的永磁同步雙級壓縮永磁變頻一體機5臺,90/kW*5=450kW; 實際耗電在453kW/每小時,理論排氣量在:99m3/min,實際排氣量在90m3/min;
 
  3、空壓機設(shè)備節(jié)能改造前后節(jié)能量數(shù)據(jù):采用同壓力、同排量的節(jié)能空壓機替換現(xiàn)用的空壓機完成等同的生產(chǎn)量,節(jié)能空壓機比原來的空壓機在加載運行狀態(tài)下每小時節(jié)省電量約104度,每小時節(jié)省電費約72.8元(電費按0.7元/度計算)。
 
  4、結(jié)論:該公司空壓機節(jié)能改造后
 
  A、該公司節(jié)能效益收益
 
 ?、龠\行1小時可節(jié)約電量約104度;可節(jié)約電費約72.8元;
 
  ②運行一年(365*0.95=346.75天/8322H)節(jié)約電量86.5萬度;可節(jié)約電費約60.5萬元;
 
 ?、圻\行4萬小時可節(jié)約電量約416萬度;可節(jié)約電費約291萬元。
 
  B、該公司節(jié)能效益收益
 
空氣壓縮機節(jié)能與應(yīng)用簡議
 
  備注:1.五年以后的常規(guī)保養(yǎng)費用在1.5萬/元/臺/年;
 
  2. 新的改造公司保證按照客戶提供的空壓機數(shù)據(jù)采集表節(jié)能率≥20%。
 
  3.客戶零投入,五年所獲利272.5萬/元,十年獲利525萬/元。
 
  B、社會節(jié)能效益
 
 ?、龠\行1小時可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約0.0332噸;可減少二氧化碳排量約0.0664噸;
 
 ?、谶\行4萬小時可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約1331噸;可減少二氧化碳排量約2662噸;
 
 ?、垭S著碳排放上網(wǎng)交易,目前均價在25元/噸(之前7個試點城市,行將全國實施)。
 
  案例二:
 
  某某玻璃股份有限公司,占地800余畝,員工800多名,公司注冊資本2億元人民幣,公司建于2004年,擁有兩條700t/d超白玻璃及深加工生產(chǎn)線,年產(chǎn)超白玻璃860萬重箱,鋼化玻璃50萬平方米,中控玻璃280萬平方米。
 
  下面是就該公司采用《合同能源服務(wù)管理》方式對現(xiàn)役高危、高耗能空壓機產(chǎn)品實現(xiàn)節(jié)能改造的節(jié)能效益和工程項目達(dá)成方式的闡述。
 
  1、改造前服役空氣壓縮機能耗數(shù)據(jù)
 
空氣壓縮機節(jié)能與應(yīng)用簡議
 
  備注:目前開機情況:
 
  A 正常開3臺備2臺,生產(chǎn)用氣120m3/min;
 
  B 此3臺設(shè)備出廠日期:2010年,隨著時間的推移,設(shè)備保養(yǎng)費用會增加很大(5#主機即將大修,效率下降5—10%)。
 
  C 皮帶傳動損耗:3—5%(以250kW按3%的損耗是7.5kW/每小時)。
 
  2、改造后服役空氣壓縮機能耗數(shù)據(jù)
 
空氣壓縮機節(jié)能與應(yīng)用簡議
 
  1、表中得出:該司正常使用是3臺,銘牌功率250/kW*3=750kW;實際耗電846kW/每小時排氣量在:120.8m3/min;
 
  2、并得出:采用某品牌提供的永磁同步雙級壓縮3臺,200/kW*3=600kW; 實際耗電在660kW/每小時,排氣量在:
 
  3、空壓機設(shè)備節(jié)能改造前后節(jié)能量數(shù)據(jù):采用同排量、同壓力的節(jié)能空壓機替換現(xiàn)用的空壓機完成等同的生產(chǎn)量,節(jié)能空壓機比原來的空壓機在加載運行狀態(tài)下每小時節(jié)省電量約186度,每小時節(jié)省電費約117.1元(電費按0.63元/度計算)。
 
  4、結(jié)論:該公司空壓機節(jié)能改造后
 
  A、該公司節(jié)能效益收益
 
  ①運行1小時可節(jié)約電量約186度;可節(jié)約電費約117.1元;
 
 ?、谶\行一年(365*0.95=346.75天/8322H)節(jié)約電量約154.7萬度;可節(jié)約電費約97萬元;
 
 ?、圻\行4萬小時可節(jié)約電量約744萬度;可節(jié)約電費約468萬元。
 
  B、該公司節(jié)能效益收益
 
空氣壓縮機節(jié)能與應(yīng)用簡議
 
  備注:1.五年以后的常規(guī)保養(yǎng)費用在3.5萬/元/臺/年;
 
  2.新的改造公司保證按照客戶提供的空壓機數(shù)據(jù)采集表節(jié)能率≥20%。
 
  3.客戶零投入,五年所獲利382.5萬/元,十年獲利854.5萬/元。
 
  B、社會節(jié)能效益
 
 ?、龠\行1小時可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約0.0691噸;可減少二氧化碳排量約0.1382噸;
 
 ?、谶\行4萬小時可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約2764.8噸;可減少二氧化碳排量約5529.6噸;
 
  ③隨著碳排放上網(wǎng)交易,目前均價在25元/噸(之前7個試點城市,行將全國實施)。

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