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空壓機運行能效案例分析與診斷

  【壓縮機網(wǎng)引言

  壓縮空氣是工業(yè)領(lǐng)域應用最廣泛的動(dòng)力源之一,因其清潔、安全等顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn),已成為大多數造紙企業(yè)中不可或缺的能源形式,壓縮空氣能耗占全部電力消耗的10%~35%[1-10]。因此,關(guān)注壓縮空氣系統的能效并展開(kāi)分析與診斷,挖掘其節能潛力,對提升造紙企業(yè)的整體能效、降低造紙企業(yè)的整體能耗有較大的意義。

  1、項目背景

  某造紙企業(yè)坐落于浙江省某工業(yè)園區,2014年開(kāi)始積極響應國家關(guān)于造紙行業(yè)綠色環(huán)保、低碳循環(huán)及規?;?,開(kāi)展“鳳凰涅槃式”的轉型升級。2017年一期總投資4.5億元、總用地60畝,建有年產(chǎn)20-25萬(wàn)噸AAA級高強瓦楞原紙生產(chǎn)線(xiàn)一條,該企業(yè)壓縮空氣系統于2019年建設完成并投入使用。企業(yè)現場(chǎng)空壓房1個(gè),共有3臺螺桿空壓機,常用設備2~3臺,根據生產(chǎn)用氣量波動(dòng),用氣壓力需求0.71~0.76MPa。

  系統配置有冷干機和吸干機,對空氣的品質(zhì)要求比較高;空壓機沒(méi)有單獨電能表測量耗電量,單臺空壓機沒(méi)有安裝流量計測量流量。3臺空壓機參數如表1所示。

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  2、能效測試與分析

  針對該企業(yè)壓縮空氣系統實(shí)際布置情況,在2024年1月25日00:00~2024年2月17日23:59期間開(kāi)展空壓站整體綜合能效測試,綜合能效即空壓站單位時(shí)間內的總電耗與成品總氣量比值,單位:kWh/m3??傠娏繑祿杉?個(gè)空壓站房3臺空壓機用電量和預估了冷干機/吸干機的用電量進(jìn)行匯總;總用氣量數據采集了3路空壓機出口的用氣量進(jìn)行計算匯總。

  2.1用電量測試情況

  測試周期內總用電量236310kWh,日均用電量9846kWh,其中不含冷干機、吸干機的用電量,測試周期內用電情況如表2所示。

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  2.2用氣量測試情況

  測試周期內總用氣量2030629m3,日均用氣量84609m3;用戶(hù)用氣工況波動(dòng)較大,設備效率有差別,工頻螺桿機存在放空現象。放空率隨著(zhù)工況變化,用氣和用電量呈非線(xiàn)性關(guān)系,存在較大的調節空間(可通過(guò)增加變頻、優(yōu)化設備投入組合來(lái)縮小產(chǎn)氣量的跨度,杜絕或降低放空工況)。測試周期內用氣情況如表3所示。

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  2.3用氣壓力波動(dòng)情況

  測試周期內站房出口壓力在0.71~0.78MPa范圍內波動(dòng),用戶(hù)站房輸出端氣壓管理水平穩定可靠。測試周期內用氣壓力波動(dòng)情況如圖1所示。

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  2.4測試結果匯總

  測試起止時(shí)間為2024年01月25日00時(shí)至2024年02月17日24時(shí),測試周期共計576小時(shí)。在測試周期內相關(guān)測試結果如表4所示。

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  在年運行7920h、電費0.78元/度、平均用氣量59.5m3/min、平均壓力0.757bar綜合條件下,各項費用估算如表5所示。

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  3、能效診斷與分析

  根據以上測試結果,系統綜合單耗較高,存在較大節能空間;部分空壓機使用年限較高,存在性能衰退情況;用戶(hù)用氣沒(méi)有規律,在用氣量和設備產(chǎn)氣量不一致的周期內,缺少有效的節能調節手段,導致長(cháng)期存在放空現象,能源浪費嚴重。說(shuō)明該企業(yè)壓縮空氣系統能效亟須改善。

  通過(guò)能效診斷與分析發(fā)現,造成系統綜合單耗較高的主要原因是大部分空壓機組已運行超過(guò)5年,存在產(chǎn)氣量衰減及能效下降情況,一般在8%-15%之間,并會(huì )呈逐年非線(xiàn)性降低趨勢。這一趨勢造成的直接后果就是用戶(hù)使用成本的提高,主要體現在維修成本和電力成本及機組增加投入成本等4個(gè)方面:①5年以上的機組,大修及日常應急維修維修成本遠遠高于新機;②能效降低,造成工廠(chǎng)能耗增加,電費支出增加;③氣量衰減,壓縮空氣不夠用,不得不購置新的空壓機,新增投入成本巨大;④老舊機組運行狀況差、故障率高,造成生產(chǎn)用氣不穩定,影響生產(chǎn)效率。

  4、改進(jìn)建議

  針對測試中發(fā)現的問(wèn)題,建議從以下5個(gè)方面入手,改進(jìn)該企業(yè)空壓站壓縮空氣系統運行狀況:①配置新的集裝箱氣站,實(shí)現空壓站智能化升級改造,實(shí)現數字化站房、智能化控制和整站節能,完成從單臺設備節能到整站節能的升級改造,達成節能降耗的目標。②系統升級:采用埃爾利德基于用氣規律變化的AI學(xué)習預測系統和基于空氣流量平衡的控制算法達到系統的智慧運行。③流量組合:另外搭配備用空壓機組的流量搭配滿(mǎn)足用氣工況波動(dòng)的變化。④管網(wǎng)優(yōu)化:采用全新的管道,通過(guò)優(yōu)化降低壓損,防止泄露。⑤排水系統:采用無(wú)損排水技術(shù),減少壓縮空氣的浪費。

  5、結語(yǔ)

  節能是實(shí)現碳達峰碳中和目標的關(guān)鍵支撐,應充分發(fā)揮節能的源頭管控作用,不斷提升能效水平。因此,做好主要能源系統能效管理,對于挖掘能源系統的潛力點(diǎn)、提升系統的運行能效和降低系統的能耗具有非常重要的作用。

  參考文獻

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  [9]SK19空壓機參數設定及常見(jiàn)故障分析[J].陳益松.面粉通訊.2003(03).

  [10]智能流量控制節能空壓系統在紡織廠(chǎng)的應用[J].陳克炎;史華剛.棉紡織技術(shù).2016(07).

  作者簡(jiǎn)介

  張謙(1989年生),男,河南南陽(yáng)人,碩士研究生,工程師、技師,從事綜合能源管理工作。

標簽: 能效空壓機案例分析  

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