【壓縮機(jī)網(wǎng)】引言

　　壓縮空氣是工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的動力源之一，因其清潔、安全等顯著優(yōu)點，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(yīng)國家關(guān)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(zhuǎn)型升級。2017年一期總投資4.5億元、總用地60畝，建有年產(chǎn)20-25萬噸AAA級高強(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)場空壓房1個，共有3臺螺桿空壓機(jī)，常用設(shè)備2～3臺，根據(jù)生產(chǎn)用氣量波動，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)，對空氣的品質(zhì)要求比較高；空壓機(jī)沒有單獨電能表測量耗電量，單臺空壓機(jī)沒有安裝流量計測量流量。3臺空壓機(jī)參數(shù)如表1所示。

　　2、能效測試與分析

　　針對該企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)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(nèi)的總電耗與成品總氣量比值，單位：kWh/m3?？傠娏繑?shù)據(jù)采集了1個空壓站房3臺空壓機(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)行計算匯總。

　　2.1用電量測試情況

　　測試周期內(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，測試周期內(nèi)用電情況如表2所示。

　　2.2用氣量測試情況

　　測試周期內(nèi)總用氣量2030629m3，日均用氣量84609m3；用戶用氣工況波動較大，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（可通過增加變頻、優(yōu)化設(shè)備投入組合來縮小產(chǎn)氣量的跨度，杜絕或降低放空工況）。測試周期內(nèi)用氣情況如表3所示。

　　2.3用氣壓力波動情況

　　測試周期內(nèi)站房出口壓力在0.71～0.78MPa范圍內(nèi)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(nèi)用氣壓力波動情況如圖1所示。

　　2.4測試結(jié)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(nèi)相關(guān)測試結(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，各項費(fèi)用估算如表5所示。

　　3、能效診斷與分析

　　根據(jù)以上測試結(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)致長期存在放空現(xiàn)象，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。說明該企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)能效亟須改善。

　　通過能效診斷與分析發(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(xiàn)在維修成本和電力成本及機(jī)組增加投入成本等4個方面：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

　　針對測試中發(fā)現(xiàn)的問題，建議從以下5個方面入手，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，實現(xiàn)空壓站智能化升級改造，實現(xiàn)數(shù)字化站房、智能化控制和整站節(jié)能，完成從單臺設(shè)備節(jié)能到整站節(jié)能的升級改造，達(dá)成節(jié)能降耗的目標(biāo)。②系統(tǒng)升級：采用埃爾利德基于用氣規(guī)律變化的AI學(xué)習(xí)預(yù)測系統(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的變化。④管網(wǎng)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(tǒng)：采用無損排水技術(shù)，減少壓縮空氣的浪費(fèi)。

　　5、結(jié)語

　　節(jié)能是實現(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，對于挖掘能源系統(tǒng)的潛力點、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。

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　　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。