壓縮空氣系統的節能總結及改造

北極星節能環保網訊:導讀：作為工業領域應用廣泛的動力源，壓縮空氣在工業生產中佔總能耗的10%~35%。壓縮空氣系統能耗的96%為工業壓縮機的耗電，我國工業壓縮機每年的電耗佔全國總電耗的6%以上。空壓機運行成本由採購成本、維護成本和能源運行成本組成，由全生命周期評價理論，採購成本僅佔10%左右，而能源成本卻高達77%。說明我國在進行產業經濟結構調整的同時，還需大力提高壓縮空氣系統的能源利用效率。

隨著企業對壓縮空氣認識的深入和節能減排的需求，亟待選擇適合的技術對現有系統進行節能改造已達到最好的節能效果。近兩年來對中國工業企業調研得出，節能改造需求主要來自以下3個方面：

（1）空壓機能耗占企業用電比例比例過高；

（2）壓縮空氣系統供氣不穩定、壓力波動等影響設備的正常工作；

（3）隨著生產規模的擴大，企業對原有壓縮空氣系統改造優化以適應增長需求。

因企業壓縮空氣系統的特點和適用的節能技術不同，為提高改造成功率，節能改造不能盲目實施。在對整個系統進行全面分析、測試和評估的基礎上，選擇適合的節能措施顯得尤為重要。作者通過對大量工業企業壓縮空氣使用情況的調查，對目前存在的和新興的一些節能技術的特點和適用範圍進行了分析和探討。

一.系統節能策略

1系統節能策略

基於氣動系統能量消耗評價及能量損失分析理論，從系統構成的各個環節入手，總體採取如下節能措施：

（1）壓縮空氣的產生。不同類型壓縮機的合理配置和維護，運行模式的優化，空氣凈化設備的日常管理。

（2）壓縮空氣的輸送。管網配置的優化，高低壓供氣管道分離；耗氣量分配的實時監管，泄露的日常點檢與最小化，接頭處的壓損改進。

（3）壓縮空氣的使用。氣缸驅動迴路的改進，使用針對本行業開發的節能產品，如電解鋁行業打殼缸專用節氣閥，以及節能型氣槍、噴嘴等。

（4）壓縮機餘熱回收。通過熱交換等手段將空氣壓縮過程中產生的熱量回收，用於輔助採暖和工藝加熱等。

二.壓縮空氣的產生

2.1單台空壓機節能

目前工業中應用最廣泛的空壓機主要分為往複式、離心式和螺桿式。往複式在一些老企業仍大量使用；離心式在紡織企業應用廣泛，運行穩定，效率高，但系統壓力突變時容易發生喘振。採用的主要節能措施有：

（1）保證進口空氣潔凈度，尤其是紡織企業做好一級粗濾，以濾掉空氣中大量的短纖維。

（2）降低空壓機進氣溫度，提高效率。

（3）潤滑油油壓對離心機轉子振動影響大，選用含消泡劑和氧化穩定劑的潤滑油。

（4）重視冷卻水水質，合理冷卻水排污量，有計劃地補水。

（5）空壓機、乾燥器、儲氣罐及管網的冷凝水排放點要定期排放。

（6）為防止空氣需求變化快等引起喘振，注意調整機組設定的比例帶和積分時間，盡量避免用氣突減。

（7）選用節能效果顯著的三級離心機，盡量使用高壓電機，減少線損，使空壓站溫升低。

螺桿式空壓機應用廣泛，下面重點對螺桿式空壓機控制方式進行比較總結：

分析當前空壓機加/卸載和恆壓調節方式存在的問題，可以得出：

（1）靠機械方式調節進氣閥，供氣量無法快速連續調節。當用氣量不斷變化時，供氣壓力不可避免地產生較大幅度的波動。

（2）單純變頻控制通過加裝變頻器調節空壓機的產氣量，來匹配工廠用氣的波動。不足之處在於該系統適用於工廠用氣量波動不大的情況（波動在單機產氣量的40%~70%節能效果最顯著）。

2.2空壓機群專家控制系統

空壓機群專家控制系統成為目前空壓機群控制節能新技術。該控制系統根據壓力需求變化，金鐘控制不同空壓機的啟停、加卸載等，保持系統一直有合適數量和容量的壓縮機處於運行狀態。

專家控制系統通過控制變頻器改變工廠低壓供氣系統中單台空壓機的轉速來控制空壓機單位時間內的產氣量，匹配工廠低壓供氣系統用氣量小的波動。一般選擇對哪一台空壓機變頻改造，需要專業人員對系統進行全面的測試計算才能決定。

通過以上分析比較，可以發現：

（1）我國很多壓縮空氣系統能效有很大的提升空間。

（2）壓縮機變頻改造只有結合企業自身壓縮空氣系統的運行情況才能達到節能效果，需要經過專業人員全面測試和評估後才能使用。

（3）空壓機群專家控制系統特別適合於多台空壓機同時運行的場合，實行階梯組合配置，可以很好滿足企業需求。

2.3壓縮空氣乾燥工藝的改進

目前企業最常用的壓縮空氣乾燥處理設備為冷凍式、無熱再生式和微熱再生複合式，

主要性能比較如下表所示。

節能改造防線遵循以下原則：

（1）若原系統對空氣進行過高純度處理時，改成較低的匹配的處理方式。

（2）改進乾燥工藝，減少乾燥處理環節的壓損（某些系統乾燥器處壓損達0.05~0.1MPa），減少能量消耗。

三.壓縮空氣的輸送

3.1管路系統

管路系統的雅江不應超過工作壓力的1.5%。當前很多空壓站的輸氣管道沒有主次之分，不必要的彎頭、彎管過多，壓力脈動頻繁，壓損嚴重。氣動管道有的埋於地溝，無法監測泄漏。為保證任何情況下系統壓力需求，運行管理人員提高整個系統的運行壓力0.1~0.2MPa，引入人為壓力損失。空壓機排氣壓力每增加0.1MPa，空壓機功耗將增加7%~10%。同時系統壓力的提高，使空氣泄漏量增加。

節能改造措施：

（1）將支路布置的管線改成環路布置，實行高低壓供氣分離，並安裝高低壓精密溢流單元；

（2）節能改造時更改局部阻力偏大的管線，降低管道阻力，對管內壁酸洗、除銹等凈化處理，保證管壁光滑。

3.2泄漏、檢漏和堵漏

大部分工廠泄漏嚴重，泄漏量達到20%~35%，主要發生在各用氣設備的閥門、接頭、三聯件、電磁閥、螺紋連接和氣缸前端蓋等處；有的設備超壓工作，自動卸荷，頻繁排氣。泄漏造成的損失幾乎超出大多數人的想像。如汽車點焊工位的一個焊渣在氣管上造成一個直徑1mm的小孔，每年電費損失高達355kWh，幾乎相當於兩個三口之家的全年家庭用電。

節能措施：

（1）對主要產生車間的供氣管道安裝流量計量管理系統，確定工藝用量限額。

（2）調整工藝用氣量，儘可能減少閥門、接頭的數量，減少泄漏點。

（3）加強管理，使用專業工具定期巡檢。

總之，企業可以採用一些專業檢測設備如並聯接入式智能氣體泄漏檢測儀、泄漏點掃描槍等，採取措施防止壓縮空氣系統的跑、冒、滴、漏，據此開展維修工作和元器件更換工作。

四.壓縮空氣的使用

氣槍在製造加工的精修工序、機加工等工藝現場被廣泛使用，其耗氣量在某些產業領域達到總供氣量的50%。使用過程中存在供氣管道過長、供給壓力過高、用直銅管做噴嘴以及一線工人擅自提高工作壓力等現象，造成巨大的用氣浪費。

在氣動設備中用氣不合理現象也較突出，例如確定工件是否卡到位的氣體背壓檢測、真空發生器給氣等尊在不工作時不間斷供氣現象。尤其在化學藥液槽等用於攪拌的用氣、輪胎製造中的定型充氣等都存在這些問題。

節能改造措施：使用新型氣動噴嘴節能裝置和脈衝式氣槍。在特定行業採用專業氣動設備，如電解鋁行業推廣使用的打殼缸專用節氣閥等。

五.空壓機餘熱回收

根據全生命周期評價，空壓機消耗的電能有80%~90%轉化成熱的形式散失掉了。空壓機的電熱消耗分布如下圖所示，除去輻射到環境中和存於壓縮空氣自身的熱量外，剩餘94%的能量均可以採用餘熱回收的方式加以利用。

餘熱回收就是通過換熱器等合適的手段將空氣壓縮過程中產生的熱量回收用來加熱空氣或水，典型的使用如輔助採暖、工藝加熱和鍋爐補水預熱等。通過合理改進，50%~90%的熱能可以回收並利用。安裝熱能回收裝置可以將空壓機運行溫度有效控制在最佳運行溫度，使潤滑油工作狀態更良好，空壓機排氣量會增加2%~6%。對於空冷式空壓機，可以停止空壓機自身的冷卻風機，採用循環水泵回收熱量；水冷式空壓機可以用來加熱冷水或空間加熱，回收率在50%~60%。餘熱回收相對電熱設備幾乎無需能耗；相對於燃油燃氣設備零排放，是清潔環保的節能方式。

基於壓縮空氣系統能量損失分析理論，對企業現存不合理用氣現象和節能措施作了分析和總結。在企業節能改造時，首先針對不同的系統做詳細的測試評估，在此基礎上應用適合的優化措施以達到節能目標，可以提高整個壓縮空氣系統的運行效率。

原標題:壓縮空氣系統的節能總結及改造，教科書般的經典

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