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          空氣壓縮機(jī)節(jié)能與應(yīng)用簡議

             【壓縮機(jī)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(jī)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(fèi)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(fèi)用都耗費(fèi)在運(yùn)行環(huán)節(jié)上,在其生命周期中,運(yùn)行費(fèi)用(電費(fèi))占比高達(dá)78~92%。
           
            隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,空氣壓縮機(jī)作為一種重要的動力輸出設(shè)備,被廣泛應(yīng)用于機(jī)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(jī)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(xiàng)長期的戰(zhàn)略任務(wù)和基本國策,也是實(shí)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(jì)增長方式,調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),加快技術(shù)進(jìn)步為根本;強(qiáng)化全社會的節(jié)能意識,建立嚴(yán)格的管理制度,實(shí)行有效的激勵(lì)機(jī)制;增強(qiáng)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(qiáng)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(gè)水泥企業(yè)都要面臨的一個(gè)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(yàn),發(fā)現(xiàn)大部分壓縮空氣系統(tǒng)運(yùn)行能耗高的主要原因如下:
           
          空氣壓縮機(jī)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(jī)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(jī)調(diào)節(jié)方式落后、無集中控制,用氣量隨機(jī)變化時(shí),空壓機(jī)因卸載而浪費(fèi)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(fèi)。
           
          空氣壓縮機(jī)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(jìn)行分級規(guī)劃,而是簡單采用高壓供氣外加機(jī)械自力式減壓來滿足不同的壓力需求,大量的能源浪費(fèi)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(jī)波動,為了避免機(jī)組的頻繁啟停,需要設(shè)定一個(gè)很寬的壓力變化范圍,造成空壓機(jī)出口壓力的大幅波動,增加了空壓系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。
           
            三、能源浪費(fèi)的原因
           
            1、空載能耗高。目前多數(shù)企業(yè)壓縮機(jī)為單臺N立方,壓縮機(jī)開停只有N或N的倍數(shù),空壓機(jī)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(shí),系統(tǒng)不能快速反應(yīng),也不能實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)排量的微調(diào),這形成了空壓站各壓縮機(jī)的空載。通常情況下,當(dāng)壓力達(dá)到y(tǒng)公斤時(shí),空壓機(jī)進(jìn)入卸載運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)壓力降到x公斤時(shí),壓縮機(jī)進(jìn)入空載狀態(tài),即關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài),同時(shí)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(jìn)氣閥使電機(jī)空轉(zhuǎn)雖然可以使空壓機(jī)不需要再壓縮氣體作功,但空壓機(jī)在空轉(zhuǎn)中還是要帶動螺桿或者活塞做回轉(zhuǎn)運(yùn)動,電耗仍在繼續(xù)發(fā)生。實(shí)際檢測發(fā)現(xiàn),空壓機(jī)空載時(shí)的能耗高達(dá)其滿載運(yùn)行時(shí)的40%~55%。
           
          空氣壓縮機(jī)節(jié)能與應(yīng)用簡議
           
            2、爬升能耗高。螺桿壓縮機(jī)有兩種運(yùn)行模式,加、卸載運(yùn)行模式或空載、滿載運(yùn)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(yùn)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(gè)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(jì)算和實(shí)際檢測,得知空壓機(jī)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(jī),其工作氣壓由X到Y(jié),有一個(gè)氣壓爬升的能耗,存在事實(shí)上的能源浪費(fèi)。同時(shí),高于x公斤的氣體在進(jìn)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(gè)能源浪費(fèi)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(jī)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(yùn)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(jī)管理人員沒有明確的考核,這就會導(dǎo)致空壓機(jī)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(fèi)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(xiàng)目于2008年8月18日點(diǎn)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(xiàng)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(jī)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(jī)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)節(jié)能改造的節(jié)能效益和工程項(xiàng)目達(dá)成方式的闡述。
           
            1、改造前服役空氣壓縮機(jī)能耗數(shù)據(jù)
           
          空氣壓縮機(jī)節(jié)能與應(yīng)用簡議
           
            備注:目前開機(jī)情況:
           
            1.空壓機(jī)房平時(shí)開機(jī)5開1備。
           
            2.開機(jī)總運(yùn)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(shí))。
           
            4.所有的冷干機(jī)都未運(yùn)行。
           
          空氣壓縮機(jī)節(jié)能與應(yīng)用簡議
           
            備注:此份實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為該公司提供。
           
            2、改造后服役空氣壓縮機(jī)能耗數(shù)據(jù)
           
          空氣壓縮機(jī)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(shí)際耗電557kW/每小時(shí)(實(shí)際運(yùn)行壓力在0.63);理論排氣量在:100.6m3/min,實(shí)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(jī)5臺,90/kW*5=450kW; 實(shí)際耗電在453kW/每小時(shí),理論排氣量在:99m3/min,實(shí)際排氣量在90m3/min;
           
            3、空壓機(jī)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(jī)替換現(xiàn)用的空壓機(jī)完成等同的生產(chǎn)量,節(jié)能空壓機(jī)比原來的空壓機(jī)在加載運(yùn)行狀態(tài)下每小時(shí)節(jié)省電量約104度,每小時(shí)節(jié)省電費(fèi)約72.8元(電費(fèi)按0.7元/度計(jì)算)。
           
            4、結(jié)論:該公司空壓機(jī)節(jié)能改造后
           
            A、該公司節(jié)能效益收益
           
            ①運(yùn)行1小時(shí)可節(jié)約電量約104度;可節(jié)約電費(fèi)約72.8元;
           
            ②運(yùn)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(fèi)約60.5萬元;
           
            ③運(yùn)行4萬小時(shí)可節(jié)約電量約416萬度;可節(jié)約電費(fèi)約291萬元。
           
            B、該公司節(jié)能效益收益
           
          空氣壓縮機(jī)節(jié)能與應(yīng)用簡議
           
            備注:1.五年以后的常規(guī)保養(yǎng)費(fèi)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(jī)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
           
            ①運(yùn)行1小時(shí)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;
           
            ②運(yùn)行4萬小時(shí)可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約1331噸;可減少二氧化碳排量約2662噸;
           
            ③隨著碳排放上網(wǎng)交易,目前均價(jià)在25元/噸(之前7個(gè)試點(diǎn)城市,行將全國實(shí)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(jī)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)節(jié)能改造的節(jié)能效益和工程項(xiàng)目達(dá)成方式的闡述。
           
            1、改造前服役空氣壓縮機(jī)能耗數(shù)據(jù)
           
          空氣壓縮機(jī)節(jié)能與應(yīng)用簡議
           
            備注:目前開機(jī)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(shí)間的推移,設(shè)備保養(yǎng)費(fèi)用會增加很大(5#主機(jī)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(shí))。
           
            2、改造后服役空氣壓縮機(jī)能耗數(shù)據(jù)
           
          空氣壓縮機(jī)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(shí)際耗電846kW/每小時(shí)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(shí)際耗電在660kW/每小時(shí),排氣量在:
           
            3、空壓機(jī)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(jī)替換現(xiàn)用的空壓機(jī)完成等同的生產(chǎn)量,節(jié)能空壓機(jī)比原來的空壓機(jī)在加載運(yùn)行狀態(tài)下每小時(shí)節(jié)省電量約186度,每小時(shí)節(jié)省電費(fèi)約117.1元(電費(fèi)按0.63元/度計(jì)算)。
           
            4、結(jié)論:該公司空壓機(jī)節(jié)能改造后
           
            A、該公司節(jié)能效益收益
           
            ①運(yùn)行1小時(shí)可節(jié)約電量約186度;可節(jié)約電費(fèi)約117.1元;
           
            ②運(yùn)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(fèi)約97萬元;
           
            ③運(yùn)行4萬小時(shí)可節(jié)約電量約744萬度;可節(jié)約電費(fèi)約468萬元。
           
            B、該公司節(jié)能效益收益
           
          空氣壓縮機(jī)節(jié)能與應(yīng)用簡議
           
            備注:1.五年以后的常規(guī)保養(yǎng)費(fèi)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(jī)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
           
            ①運(yùn)行1小時(shí)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;
           
            ②運(yùn)行4萬小時(shí)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(jià)在25元/噸(之前7個(gè)試點(diǎn)城市,行將全國實(shí)施)。

          標(biāo)簽: 空氣壓縮機(jī)節(jié)能應(yīng)用  

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