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空壓機運行能效案例分析與診斷

  【壓縮機網引言

  壓縮空氣是工業(yè)領域應用最廣泛的動力源之一,因其清潔、安全等顯著優(yōu)點,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,關注壓縮空氣系統的能效并展開分析與診斷,挖掘其節(jié)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(qū),2014年開始積極響應國家關于造紙行業(yè)綠色環(huán)保、低碳循環(huán)及規(guī)?;?,開展“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20-25萬噸AAA級高強瓦楞原紙生產線一條,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)現場空壓房1個,共有3臺螺桿空壓機,常用設備2~3臺,根據生產用氣量波動,用氣壓力需求0.71~0.76MPa。

  系統配置有冷干機和吸干機,對空氣的品質要求比較高;空壓機沒有單獨電能表測量耗電量,單臺空壓機沒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期間開展空壓站整體綜合能效測試,綜合能效即空壓站單位時間內的總電耗與成品總氣量比值,單位:kWh/m3??傠娏繑祿杉?個空壓站房3臺空壓機用電量和預估了冷干機/吸干機的用電量進行匯總;總用氣量數據采集了3路空壓機出口的用氣量進行計算匯總。

  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;用戶用氣工況波動較大,設備效率有差別,工頻螺桿機存在放空現象。放空率隨著工況變化,用氣和用電量呈非線性關系,存在較大的調節(jié)空間(可通過增加變頻、優(yōu)化設備投入組合來縮小產氣量的跨度,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用氣壓力波動情況

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

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  2.4測試結果匯總

  測試起止時間為2024年01月25日00時至2024年02月17日24時,測試周期共計576小時。在測試周期內相關測試結果如表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(jié)能空間;部分空壓機使用年限較高,存在性能衰退情況;用戶用氣沒有規(guī)律,在用氣量和設備產氣量不一致的周期內,缺少有效的節(jié)能調節(jié)手段,導致長期存在放空現象,能源浪費嚴重。說明該企業(yè)壓縮空氣系統能效亟須改善。

  通過能效診斷與分析發(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5年,存在產氣量衰減及能效下降情況,一般在8%-15%之間,并會呈逐年非線性降低趨勢。這一趨勢造成的直接后果就是用戶使用成本的提高,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,造成生產用氣不穩(wěn)定,影響生產效率。

  4、改進建議

  針對測試中發(fā)現的問題,建議從以下5個方面入手,改進該企業(yè)空壓站壓縮空氣系統運行狀況:①配置新的集裝箱氣站,實現空壓站智能化升級改造,實現數字化站房、智能化控制和整站節(jié)能,完成從單臺設備節(jié)能到整站節(jié)能的升級改造,達成節(jié)能降耗的目標。②系統升級:采用埃爾利德基于用氣規(guī)律變化的AI學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足用氣工況波動的變化。④管網優(yōu)化:采用全新的管道,通過優(yōu)化降低壓損,防止泄露。⑤排水系統:采用無損排水技術,減少壓縮空氣的浪費。

  5、結語

  節(jié)能是實現碳達峰碳中和目標的關鍵支撐,應充分發(fā)揮節(jié)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、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

  [1]空壓機系統實際運行效率評價方法分析[J].劉洋博;何興靈;李曉翠.科技創(chuàng)新與生產力.2022(08).

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  [6]空壓機的變頻節(jié)能控制[J].王博;鄭偉;樊書敏.中國科技投資.2012(26).

  [7]卷煙廠空壓機的節(jié)能改造[J].付躍軍.節(jié)能.2014(07).

  [8]ACS4000空壓機系統運行方式優(yōu)化[J].鄭培輝.造紙科學與技術.2013(01).

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

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

  作者簡介

  張謙(1989年生),男,河南南陽人,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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