【壓縮機(jī)網(wǎng)】引言

　　壓縮空氣是工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的動(dòng)力源之一，因其清潔、安全等顯著優(yōu)點(diǎn)，已成為大多數(shù)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(tǒng)的能效并展開(kāi)分析與診斷，挖掘其節(jié)能潛力，對(duì)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(xiàng)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(kāi)始積極響應(yīng)國(guó)家關(guān)于造紙行業(yè)綠色環(huán)保、低碳循環(huán)及規(guī)模化要求，開(kāi)展“鳳凰涅槃式”的轉(zhuǎn)型升級(jí)。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(jí)高強(qiáng)瓦楞原紙生產(chǎn)線一條，該企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)于2019年建設(shè)完成并投入使用。企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)空壓房1個(gè)，共有3臺(tái)螺桿空壓機(jī)，常用設(shè)備2～3臺(tái)，根據(jù)生產(chǎn)用氣量波動(dòng)，用氣壓力需求0.71～0.76MPa。

　　系統(tǒng)配置有冷干機(jī)和吸干機(jī)，對(duì)空氣的品質(zhì)要求比較高；空壓機(jī)沒(méi)有單獨(dú)電能表測(cè)量耗電量，單臺(tái)空壓機(jī)沒(méi)有安裝流量計(jì)測(cè)量流量。3臺(tái)空壓機(jī)參數(shù)如表1所示。

　　2、能效測(cè)試與分析

　　針對(duì)該企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)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(cè)試，綜合能效即空壓站單位時(shí)間內(nèi)的總電耗與成品總氣量比值，單位：kWh/m3。總電量數(shù)據(jù)采集了1個(gè)空壓站房3臺(tái)空壓機(jī)用電量和預(yù)估了冷干機(jī)/吸干機(jī)的用電量進(jìn)行匯總；總用氣量數(shù)據(jù)采集了3路空壓機(jī)出口的用氣量進(jìn)行計(jì)算匯總。

　　2.1用電量測(cè)試情況

　　測(cè)試周期內(nèi)總用電量236310kWh，日均用電量9846kWh，其中不含冷干機(jī)、吸干機(jī)的用電量，測(cè)試周期內(nèi)用電情況如表2所示。

　　2.2用氣量測(cè)試情況

　　測(cè)試周期內(nèi)總用氣量2030629m3，日均用氣量84609m3；用戶用氣工況波動(dòng)較大，設(shè)備效率有差別，工頻螺桿機(jī)存在放空現(xiàn)象。放空率隨著工況變化，用氣和用電量呈非線性關(guān)系，存在較大的調(diào)節(jié)空間（可通過(guò)增加變頻、優(yōu)化設(shè)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(cè)試周期內(nèi)用氣情況如表3所示。

　　2.3用氣壓力波動(dòng)情況

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

　　2.4測(cè)試結(jié)果匯總

　　測(cè)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(cè)試周期共計(jì)576小時(shí)。在測(cè)試周期內(nèi)相關(guān)測(cè)試結(jié)果如表4所示。

　　在年運(yùn)行7920h、電費(fèi)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(xiàng)費(fèi)用估算如表5所示。

　　3、能效診斷與分析

　　根據(jù)以上測(cè)試結(jié)果，系統(tǒng)綜合單耗較高，存在較大節(jié)能空間；部分空壓機(jī)使用年限較高，存在性能衰退情況；用戶用氣沒(méi)有規(guī)律，在用氣量和設(shè)備產(chǎn)氣量不一致的周期內(nèi)，缺少有效的節(jié)能調(diào)節(jié)手段，導(dǎo)致長(zhǎng)期存在放空現(xiàn)象，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。說(shuō)明該企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)能效亟須改善。

　　通過(guò)能效診斷與分析發(fā)現(xiàn)，造成系統(tǒng)綜合單耗較高的主要原因是大部分空壓機(jī)組已運(yùn)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)呈逐年非線性降低趨勢(shì)。這一趨勢(shì)造成的直接后果就是用戶使用成本的提高，主要體現(xiàn)在維修成本和電力成本及機(jī)組增加投入成本等4個(gè)方面：①5年以上的機(jī)組，大修及日常應(yīng)急維修維修成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于新機(jī)；②能效降低，造成工廠能耗增加，電費(fèi)支出增加；③氣量衰減，壓縮空氣不夠用，不得不購(gòu)置新的空壓機(jī)，新增投入成本巨大；④老舊機(jī)組運(yùn)行狀況差、故障率高，造成生產(chǎn)用氣不穩(wěn)定，影響生產(chǎn)效率。

　　4、改進(jìn)建議

　　針對(duì)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)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(tǒng)運(yùn)行狀況：①配置新的集裝箱氣站，實(shí)現(xiàn)空壓站智能化升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化站房、智能化控制和整站節(jié)能，完成從單臺(tái)設(shè)備節(jié)能到整站節(jié)能的升級(jí)改造，達(dá)成節(jié)能降耗的目標(biāo)。②系統(tǒng)升級(jí)：采用埃爾利德基于用氣規(guī)律變化的AI學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)和基于空氣流量平衡的控制算法達(dá)到系統(tǒng)的智慧運(yùn)行。③流量組合：另外搭配備用空壓機(jī)組的流量搭配滿足用氣工況波動(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(tǒng)：采用無(wú)損排水技術(shù)，減少壓縮空氣的浪費(fèi)。

　　5、結(jié)語(yǔ)

　　節(jié)能是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵支撐，應(yīng)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(tǒng)能效管理，對(duì)于挖掘能源系統(tǒng)的潛力點(diǎn)、提升系統(tǒng)的運(yùn)行能效和降低系統(tǒng)的能耗具有非常重要的作用。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]空壓機(jī)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效率評(píng)價(jià)方法分析[J].劉洋博;何興靈;李曉翠.科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力.2022(08).

　　[2]空壓機(jī)的節(jié)能及運(yùn)行維護(hù)[J].董建強(qiáng);魯緒弘.啤酒科技.2006(05).

　　[3]紙業(yè)公司空壓機(jī)節(jié)能改造研究與應(yīng)用[J].王化南;嚴(yán)禎榮;袁奕雯.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2013(31).

　　[4]紡織廠風(fēng)冷有油空壓機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].黨世明,茍永福.棉紡織技術(shù).2005(08).

　　[5]印染廠空壓機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能改造[J].盧其倫.印染.2012(14).

　　[6]空壓機(jī)的變頻節(jié)能控制[J].王博;鄭偉;樊書(shū)敏.中國(guó)科技投資.2012(26).

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

　　[8]ACS4000空壓機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化[J].鄭培輝.造紙科學(xué)與技術(shù).2013(01).

　　[9]SK19空壓機(jī)參數(shù)設(shè)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(jié)能空壓系統(tǒng)在紡織廠的應(yīng)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。