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空壓機房是怎樣煉成的?
昆山遠方機電設(shè)備有限公司 2021/4/16 10:17:51
根據(jù)GB/T13277-91《一般用壓縮空氣質(zhì)量等級》的規(guī)定 ,壓縮空氣的品質(zhì)根據(jù)固體顆粒物、壓力露點、含油量不同,分為6個等級??諌赫镜膲嚎s空氣從空壓機輸出后經(jīng)過冷干機和過濾器的處理,輸送管道采用普通無縫鋼管。處理后的壓縮空氣按照國家標準,質(zhì)量等級屬于4~5級。而在使用過程在存在最大的問題是隨著壓縮空氣溫度降低不斷析出的冷凝水。為解決這個問題,我廠在空壓站的壓縮空氣主管道、冷干機、過濾器、儲氣罐等下方安裝了排水器(零耗式),可以及時將系統(tǒng)內(nèi)的冷凝水進行排放,也避免了排污過量導致的壓縮空氣浪費。對于壓縮空氣品質(zhì)要求不高的車間使用點來說,已經(jīng)能滿足大部分需求。
對于用氣要求高的車間采用分散就地處理的方式,提高使用點壓縮空氣的品質(zhì)。如涂裝車間,在車間壓縮空氣入口單獨增加安裝了精密過濾器,以及部分用氣區(qū)域入口安裝了吸附式干燥機,經(jīng)過過濾和吸干機處理后的壓縮空氣品質(zhì)可達到:含塵量0.01μm,壓力露點-40℃,含油量0.01mg/m3,可以滿足車間個別使用點的需求。
在車間對壓縮空氣使用品質(zhì)要求差異較大的情況下,首先要保證滿足大部分使用點的需求,這樣可以減少前端的后處理設(shè)備,減小壓降。對于個別用氣要求較高的使用區(qū)域,應(yīng)因地制宜,采取分品質(zhì)供應(yīng),利用精密過濾器和吸干機等后處理設(shè)備再處理。利用在后處理設(shè)備的使用過程中,尤其需要注意各級過濾器的前后壓差,當壓差過大時(>0.035MPa),需要及時更換,否則在站房內(nèi)部會導致0.1~0.15MPa的壓降,不但造成很大的能源浪費,而且壓縮空氣得不到理想的品質(zhì)。通過分質(zhì)供氣可節(jié)能約7%。
高效空壓機房關(guān)注的是整個空壓機系統(tǒng)(供氣側(cè)、輸送管路系統(tǒng)和用氣側(cè)組成的系統(tǒng))的運行能效,而不只是單臺設(shè)備的能效。根據(jù)《CGMA033001-2018壓縮空氣站能效分級指南》并結(jié)合我工廠壓縮空氣實際使用情況,高效空壓機房的目標氣電比定為小于0.090kwh/m3(供氣壓力露點≥3℃,供氣平均流量≥300m3/min,有油,供氣壓力0.7MPa)。
通過提高目前以及未來幾年的空壓站房能效可以降低運行成本,達到高效機房標準后每年可節(jié)省電費近六百萬元,而且能夠?qū)崿F(xiàn)的任何壓縮空氣節(jié)能都將對工廠的總能耗和二氧化碳排放產(chǎn)生重大影響。近幾年來,為了實現(xiàn)高效空壓機房建設(shè),我工廠在運行管理及技術(shù)改造上不斷摸索,積累了一些經(jīng)驗,希望通過本文能為提高壓縮空氣系統(tǒng)效率者提供參考性的思路。
螺桿空壓機在運行過程中會產(chǎn)生大量的熱,為保護設(shè)備需利用冷卻油進行降溫,而機組運行時油溫可高達105℃,這部分能量是由電能轉(zhuǎn)化而來,除了機械摩擦導致的熱能損失外,大部分熱量通過各種途徑排放到空氣中造成浪費。因此,如何有效利用空壓機的余熱是節(jié)能減排的重點。
螺桿壓縮機的輸入功率大約有98%(大部分軸功率)是作為熱量通過冷卻器帶走,散耗在環(huán)境中的,其冷卻器又分后冷卻器和油冷卻器。根據(jù)相關(guān)的技術(shù)資料,油冷卻器帶走大約總散熱量中72%的熱量。如果以71%計算,那么通過的油冷卻器的散熱量大約占空壓機輸入功率的70%。
工廠中空壓站緊鄰制冷站,制冷站中的冷凍機為生產(chǎn)工藝以及環(huán)境提供冷凍水。制冷系統(tǒng)用量最高時每天需要為工廠提供冷量約1000GJ。經(jīng)過長期來對水冷式空壓機觀察并與空壓機廠家溝通,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有螺桿空壓機有進行熱回收的潛力,并可產(chǎn)出溫度超過70℃的熱水。于是團隊利用余熱回收機組和溴化鋰制冷機將壓縮空氣系統(tǒng)與制冷系統(tǒng)聯(lián)合起來,在余熱回收機組和管道順利安裝和調(diào)試后,進行了數(shù)據(jù)觀測,一周的時間內(nèi),溴化鋰制冷機供冷量超過200GJ,節(jié)約制冷機電能近1.4萬kWh。
通過對噴油螺桿空壓機進行余熱回收制冷,每天可產(chǎn)出熱水約1200噸,出水溫度可達75℃,2020年全年溴化鋰機組制得近8500GJ冷量,全年節(jié)省電力超過80萬kWh。減少了現(xiàn)有制冷系統(tǒng)設(shè)備的耗電量,同時冷卻了高溫的空壓機油,提高空壓機產(chǎn)氣效率,實現(xiàn)能源的再利用,節(jié)能減排,降低系統(tǒng)的用電單耗。參考《壓縮空氣站能效分級指南》團體標準,進行余熱回收改造后,綜合輸功效率提升了4%,能效等級由5級提升到4級??梢娍諌簷C余熱回收對于建設(shè)高效空壓站房具有重大意義。
同樣,離心空壓機在運行中產(chǎn)生大量的熱。這些熱量蘊含在壓縮空氣中,主要通過壓縮空氣與冷卻水的熱交換,由冷卻水將熱量散發(fā)到大氣中,以及通過其它途徑排放到空氣中。如不將熱量回收,這些熱能就不能得到很好的利用。對一級、二級壓縮機出口壓縮空氣的熱能進行回收,熱水溫度只有35~50℃,并不能滿足需求,對三級壓縮機進行能量回收,可獲得65~75℃的熱水,可滿足熱水型溴化鋰機組的需求。離心機的熱量回收率大約為20%,實施余熱回收改造后預(yù)計可提升綜合輸功效率1~2%,系統(tǒng)用電單耗可下降到0.115 kWh/m3。
我廠壓縮空氣用氣工藝各車間各不相同,各使用點壓力范圍在0.5MPa~0.7MPa,車間個別設(shè)備壓縮空氣壓力要求在0.7MPa以上,甚至在0.8MPa以上。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,空壓機壓力每下降0.1MPa,能耗會下降約7%,所以應(yīng)盡可能調(diào)低空壓機出口壓力,同時也要確保每個車間的壓縮空氣能按需供應(yīng)。目前我廠空壓機的額定排氣壓力均為0.8MPa或以上(含螺桿機、離心機),空壓機的加卸載壓力可調(diào)??諌簷C的出口壓力設(shè)定是0.74~0.78MPa,在車間末端壓縮空氣的壓力能夠可達到0.65~0.75MPa,能滿足全廠大多數(shù)車間設(shè)備對壓縮空氣的使用需求。對于車間個別設(shè)備壓縮空氣要求在0.75MPa或以上的,車間相應(yīng)地配備了增壓泵,以此對個別使用點進行局部增壓,可避免因個別點的高壓力需求而提高整個管網(wǎng)壓力。
在實際使用中,車間入口壓力存在大于車間大部分設(shè)備的需求壓力且波動較大(波動范圍大于0.07MPa)的現(xiàn)象。為了解決以上問題,從2020年開始,我廠在對主要用氣車間進行詳細與系統(tǒng)的調(diào)查與分析后,逐步安裝智能流量控制裝置對壓縮空氣系統(tǒng)實施分壓供應(yīng)改造,目前工廠已在沖壓車間及涂裝車間的壓縮空氣入口處安裝智能控制裝置來嘗試分壓穩(wěn)壓節(jié)能。該設(shè)備安裝于后處理之后、用氣車間之前的壓縮空氣總管上,可根據(jù)用氣端的壓力變化,靈敏地控制輸出壓力,保證供應(yīng)流量。現(xiàn)時沖壓車間入口壓力穩(wěn)定在98±1psi,觀察一周,相比調(diào)壓前節(jié)省約5%的氣量。
在所有車間實施后可實現(xiàn)消除壓力浪費來減少流量消耗,減少空壓機產(chǎn)氣做功實現(xiàn)節(jié)能,預(yù)計整體節(jié)氣率可達10%。同時,分壓供應(yīng)管理也避免了不同用氣車間的互相影響,減少了系統(tǒng)的壓力波動(車間入口壓力波動范圍小于0.007MPa),優(yōu)化了生產(chǎn)工藝,提高生產(chǎn)質(zhì)量。在國內(nèi)外許多知名企業(yè)如海爾、中鋁、浦項中等均通過使用末端智能流量控制設(shè)備進行節(jié)能,節(jié)能率一般可達15%。
對于用氣要求高的車間采用分散就地處理的方式,提高使用點壓縮空氣的品質(zhì)。如涂裝車間,在車間壓縮空氣入口單獨增加安裝了精密過濾器,以及部分用氣區(qū)域入口安裝了吸附式干燥機,經(jīng)過過濾和吸干機處理后的壓縮空氣品質(zhì)可達到:含塵量0.01μm,壓力露點-40℃,含油量0.01mg/m3,可以滿足車間個別使用點的需求。
在車間對壓縮空氣使用品質(zhì)要求差異較大的情況下,首先要保證滿足大部分使用點的需求,這樣可以減少前端的后處理設(shè)備,減小壓降。對于個別用氣要求較高的使用區(qū)域,應(yīng)因地制宜,采取分品質(zhì)供應(yīng),利用精密過濾器和吸干機等后處理設(shè)備再處理。利用在后處理設(shè)備的使用過程中,尤其需要注意各級過濾器的前后壓差,當壓差過大時(>0.035MPa),需要及時更換,否則在站房內(nèi)部會導致0.1~0.15MPa的壓降,不但造成很大的能源浪費,而且壓縮空氣得不到理想的品質(zhì)。通過分質(zhì)供氣可節(jié)能約7%。
高效空壓機房關(guān)注的是整個空壓機系統(tǒng)(供氣側(cè)、輸送管路系統(tǒng)和用氣側(cè)組成的系統(tǒng))的運行能效,而不只是單臺設(shè)備的能效。根據(jù)《CGMA033001-2018壓縮空氣站能效分級指南》并結(jié)合我工廠壓縮空氣實際使用情況,高效空壓機房的目標氣電比定為小于0.090kwh/m3(供氣壓力露點≥3℃,供氣平均流量≥300m3/min,有油,供氣壓力0.7MPa)。
通過提高目前以及未來幾年的空壓站房能效可以降低運行成本,達到高效機房標準后每年可節(jié)省電費近六百萬元,而且能夠?qū)崿F(xiàn)的任何壓縮空氣節(jié)能都將對工廠的總能耗和二氧化碳排放產(chǎn)生重大影響。近幾年來,為了實現(xiàn)高效空壓機房建設(shè),我工廠在運行管理及技術(shù)改造上不斷摸索,積累了一些經(jīng)驗,希望通過本文能為提高壓縮空氣系統(tǒng)效率者提供參考性的思路。
螺桿空壓機在運行過程中會產(chǎn)生大量的熱,為保護設(shè)備需利用冷卻油進行降溫,而機組運行時油溫可高達105℃,這部分能量是由電能轉(zhuǎn)化而來,除了機械摩擦導致的熱能損失外,大部分熱量通過各種途徑排放到空氣中造成浪費。因此,如何有效利用空壓機的余熱是節(jié)能減排的重點。
螺桿壓縮機的輸入功率大約有98%(大部分軸功率)是作為熱量通過冷卻器帶走,散耗在環(huán)境中的,其冷卻器又分后冷卻器和油冷卻器。根據(jù)相關(guān)的技術(shù)資料,油冷卻器帶走大約總散熱量中72%的熱量。如果以71%計算,那么通過的油冷卻器的散熱量大約占空壓機輸入功率的70%。
工廠中空壓站緊鄰制冷站,制冷站中的冷凍機為生產(chǎn)工藝以及環(huán)境提供冷凍水。制冷系統(tǒng)用量最高時每天需要為工廠提供冷量約1000GJ。經(jīng)過長期來對水冷式空壓機觀察并與空壓機廠家溝通,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有螺桿空壓機有進行熱回收的潛力,并可產(chǎn)出溫度超過70℃的熱水。于是團隊利用余熱回收機組和溴化鋰制冷機將壓縮空氣系統(tǒng)與制冷系統(tǒng)聯(lián)合起來,在余熱回收機組和管道順利安裝和調(diào)試后,進行了數(shù)據(jù)觀測,一周的時間內(nèi),溴化鋰制冷機供冷量超過200GJ,節(jié)約制冷機電能近1.4萬kWh。
通過對噴油螺桿空壓機進行余熱回收制冷,每天可產(chǎn)出熱水約1200噸,出水溫度可達75℃,2020年全年溴化鋰機組制得近8500GJ冷量,全年節(jié)省電力超過80萬kWh。減少了現(xiàn)有制冷系統(tǒng)設(shè)備的耗電量,同時冷卻了高溫的空壓機油,提高空壓機產(chǎn)氣效率,實現(xiàn)能源的再利用,節(jié)能減排,降低系統(tǒng)的用電單耗。參考《壓縮空氣站能效分級指南》團體標準,進行余熱回收改造后,綜合輸功效率提升了4%,能效等級由5級提升到4級??梢娍諌簷C余熱回收對于建設(shè)高效空壓站房具有重大意義。
同樣,離心空壓機在運行中產(chǎn)生大量的熱。這些熱量蘊含在壓縮空氣中,主要通過壓縮空氣與冷卻水的熱交換,由冷卻水將熱量散發(fā)到大氣中,以及通過其它途徑排放到空氣中。如不將熱量回收,這些熱能就不能得到很好的利用。對一級、二級壓縮機出口壓縮空氣的熱能進行回收,熱水溫度只有35~50℃,并不能滿足需求,對三級壓縮機進行能量回收,可獲得65~75℃的熱水,可滿足熱水型溴化鋰機組的需求。離心機的熱量回收率大約為20%,實施余熱回收改造后預(yù)計可提升綜合輸功效率1~2%,系統(tǒng)用電單耗可下降到0.115 kWh/m3。
我廠壓縮空氣用氣工藝各車間各不相同,各使用點壓力范圍在0.5MPa~0.7MPa,車間個別設(shè)備壓縮空氣壓力要求在0.7MPa以上,甚至在0.8MPa以上。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,空壓機壓力每下降0.1MPa,能耗會下降約7%,所以應(yīng)盡可能調(diào)低空壓機出口壓力,同時也要確保每個車間的壓縮空氣能按需供應(yīng)。目前我廠空壓機的額定排氣壓力均為0.8MPa或以上(含螺桿機、離心機),空壓機的加卸載壓力可調(diào)??諌簷C的出口壓力設(shè)定是0.74~0.78MPa,在車間末端壓縮空氣的壓力能夠可達到0.65~0.75MPa,能滿足全廠大多數(shù)車間設(shè)備對壓縮空氣的使用需求。對于車間個別設(shè)備壓縮空氣要求在0.75MPa或以上的,車間相應(yīng)地配備了增壓泵,以此對個別使用點進行局部增壓,可避免因個別點的高壓力需求而提高整個管網(wǎng)壓力。
在實際使用中,車間入口壓力存在大于車間大部分設(shè)備的需求壓力且波動較大(波動范圍大于0.07MPa)的現(xiàn)象。為了解決以上問題,從2020年開始,我廠在對主要用氣車間進行詳細與系統(tǒng)的調(diào)查與分析后,逐步安裝智能流量控制裝置對壓縮空氣系統(tǒng)實施分壓供應(yīng)改造,目前工廠已在沖壓車間及涂裝車間的壓縮空氣入口處安裝智能控制裝置來嘗試分壓穩(wěn)壓節(jié)能。該設(shè)備安裝于后處理之后、用氣車間之前的壓縮空氣總管上,可根據(jù)用氣端的壓力變化,靈敏地控制輸出壓力,保證供應(yīng)流量。現(xiàn)時沖壓車間入口壓力穩(wěn)定在98±1psi,觀察一周,相比調(diào)壓前節(jié)省約5%的氣量。
在所有車間實施后可實現(xiàn)消除壓力浪費來減少流量消耗,減少空壓機產(chǎn)氣做功實現(xiàn)節(jié)能,預(yù)計整體節(jié)氣率可達10%。同時,分壓供應(yīng)管理也避免了不同用氣車間的互相影響,減少了系統(tǒng)的壓力波動(車間入口壓力波動范圍小于0.007MPa),優(yōu)化了生產(chǎn)工藝,提高生產(chǎn)質(zhì)量。在國內(nèi)外許多知名企業(yè)如海爾、中鋁、浦項中等均通過使用末端智能流量控制設(shè)備進行節(jié)能,節(jié)能率一般可達15%。