空壓機(jī)節(jié)能|空壓機(jī)節(jié)能改造案例兩則

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kWh/a，其中有效能耗只占66%，其余34%的能量（約768.4億kWh/a）被白白浪費(fèi)掉，空壓系統(tǒng)的節(jié)能亟待高效開展。大量的數(shù)據(jù)表明，壓縮空氣系統(tǒng)的主要費(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)）占據(jù)的比例高達(dá)78～92%。

如水泥生產(chǎn)是高耗能行業(yè)，水泥行業(yè)能耗占全球能源消耗的2%，水泥行業(yè)的二氧化碳排放量占全球碳排量的 5%，而全球超過50%的水泥在中國生產(chǎn)。水泥工廠最大的挑戰(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)（表1），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：

幾年前配置的空壓機(jī)大多屬于低能效設(shè)備（表2），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)。

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)械自力式減壓閥來滿足不同的壓力需求，大量的能源浪費(fèi)在閥門上。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(dòng)，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(dòng)，增加了空壓系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。

1、空載能耗高。目前企業(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(dòng)螺桿或者活塞做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，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%（請參考表3）。

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(dòng)。x公斤是最低工作壓力值，即能夠保證用戶正常工作的最低壓力（加載壓力）。一般情況下，x公斤、y公斤之間關(guān)系可以用下式來表示：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(tǒng)，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。

另一種是對空壓機(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)。

案例一：

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。

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，請參閱：

1、改造前服役空氣壓縮機(jī)能耗數(shù)據(jù)見表4。

2、改造后服役空氣壓縮機(jī)能耗數(shù)據(jù)（表5）

（1）該司正常使用是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0.63MPa）；理論排氣量100.6m3/min，實(shí)際排氣量在85.51m3/min；

（2）表2中得出：采用筆者公司更節(jié)能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，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）。

結(jié)論：空壓機(jī)節(jié)能改造后

A、用戶節(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。

用戶節(jié)能效益收益，見表6。

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；

隨著碳排放上網(wǎng)交易，截止2019年7個(gè)試點(diǎn)省市的3000多家重點(diǎn)用能企業(yè)已加入，各地平均成交價(jià)30元左右。

案例二：

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，請參閱：

1、改造前服役空氣壓縮機(jī)能耗數(shù)據(jù)見表7。

2、改造后服役空氣壓縮機(jī)能耗數(shù)據(jù)見表8。

（1）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120.8m3/min；

（2）采用筆者公司更加節(jié)能的永磁同步雙級壓縮空壓機(jī)3臺，200/kW*3=600kW; 實(shí)際耗電在660kW/每小時(shí)，排氣量120.81m3/min。

（3）空壓機(jī)設(shè)備節(jié)能改造前后節(jié)能量數(shù)據(jù)：采用同排量、同壓力的節(jié)能型空壓機(jī)替換現(xiàn)用的空壓機(jī)完成等同的生產(chǎn)量，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）。

結(jié)論：用戶空壓機(jī)節(jié)能改造后

A、用戶節(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。

用戶節(jié)能效益收益見表9。

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，截止2019年7個(gè)試點(diǎn)省市的3000多家重點(diǎn)用能企業(yè)已加入，各地平均成交價(jià)30元左右。