壓縮空氣系統的工藝優(yōu)化及節能設計

　　壓縮空氣系統的工藝優(yōu)化及節能設計鄭磊、孫洪剛2，孫翠翠1 空氣壓縮主機各自不同的適用范圍，其中螺桿式空氣壓縮機(compressor)因性能優(yōu)越、效率比較高等原因，已普遍用于化工、食品、醫藥、紡織等諸多行業(yè)。昆山空壓機保養冷卻水通過(guò)管道進(jìn)入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過(guò)主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組，還有一路對油冷卻器進(jìn)行冷卻。此外，通過(guò)進(jìn)一步的總體空壓站方案設計，進(jìn)一步分析了儲氣罐、過(guò)濾器、冷干機等設備的選型依據，指出在方案設計中應注意的節能技術(shù)要點(diǎn)，說(shuō)明了壓縮空氣的工藝方案及節能設計對企業(yè)降本增效的重大意義。
　　質(zhì)基礎，而曾經(jīng)作為第一生產(chǎn)要素、國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)的紡織行業(yè)，其產(chǎn)業(yè)地位正在逐步下降，究其原因主要是行業(yè)競爭加劇、產(chǎn)業(yè)利潤率水平下降、占國民經(jīng)濟比重降低等一系列因素。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉子相互嚙合，使兩個(gè)轉子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。近年來(lái)，我國紡織企業(yè)在市場(chǎng)競爭中的困難格局有目共睹，這里面除了新興市場(chǎng)如印度、越南等激烈競爭因素外，還有企業(yè)自身的成本上升、人員(personnel)整體素質(zhì)下降等原因。所以說(shuō)，紡織企業(yè)在注重市場(chǎng)開(kāi)拓、產(chǎn)品創(chuàng )新的同時(shí)，需要始終把握好降低成本這條主線(xiàn)。壓縮(compression)空氣設備是紡織企業(yè)大多會(huì )用到的種輔助設施，如何最經(jīng)濟地使用這種設備，既是貫徹節能(Energy saving)減排的細微體現，同時(shí)也是企業(yè)降本增效的項舉措，所以?xún)?yōu)化壓縮空氣供給工藝也是成本控制（control)的具體體現。
　　1空氣壓縮(compression)機(compressor)的選型目前，我們用到的空氣壓縮機主要有3種形式：活塞式、螺桿式、離心(Centrifugal)式。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉子相互嚙合，使兩個(gè)轉子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出?？傮w來(lái)說(shuō)3種空氣壓縮主機(Hosts)以下簡(jiǎn)稱(chēng)空壓機各自擁有自己的優(yōu)要從事設備管理、能耗控制等方面的工作。
　　點(diǎn)。下面我們從3種主機的性能、使用成本(cost)等對主機進(jìn)行選擇。
　　1.1不同空壓機性能(property)及特點(diǎn)比較通過(guò)表1我們可以看出：活塞(piston)式空壓機具有價(jià)格低、效率高、結構堅固的優(yōu)點(diǎn)，但是同樣具有活塞脈沖排氣、維護修理量大、壓縮空氣易含油水、自控水平低等缺點(diǎn)，般應用在環(huán)境惡劣、壓縮空氣質(zhì)量要求低的場(chǎng)所，如礦山開(kāi)采環(huán)境；螺桿式空壓機為連續排氣，雖然流量調節受到定的限制，但是效率高，同時(shí)因未采用燃油驅動(dòng)，壓縮空氣的質(zhì)量較高，雖然價(jià)格較為昂貴，但維修較少，后期使用成本低，廣泛應用在食品、醫藥、軍工、機械、紡織等行業(yè)；離心式空壓機各方面優(yōu)勢也很明顯，但是因流量調節范圍(fàn wéi)較小、效率太低等原因應用范圍較小，如商店開(kāi)業(yè)、婚慶等用的充氣壓縮機就是此類(lèi)。
　　1.2不同空壓機的使用成本對比因離心式空壓機本身具有無(wú)法克服的缺點(diǎn)，所以應用于工業(yè)體系相對較少。下面我們主要對相同功率的活塞式、螺桿式兩種空壓機的使用成本進(jìn)行對比。
　　通過(guò)(tōng guò)表2我們可以看出：相同功率（指物體在單位時(shí)間內所做的功的多少）的螺桿、活塞(piston)式空壓機在電能消耗上，螺桿式明顯比活塞式耗表13種空壓機的主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)活塞式螺桿式離心式排氣(Exhaust)形式脈沖連續連續排氣量小較大大流量調節范圍/%0~10040~10070~100結構形式大小小基礎要求堅固(Strong)輕微輕型噪聲(noise)/dB90（A）85（A（全罩85（A（全罩效率高較高低造價(jià)低高高維修量大小小自控水平低高高表2空壓機的使用成本對比分析類(lèi)別22kW螺桿式空壓機22kW活塞式空壓機產(chǎn)氣指標低壓(Low pressure)高壓0.75MPa排氣量/（n3min-）3.52.3月平均用電量/度80006600月平均用油量/kg3.5液壓油25.0機油年平均維修費用(expense)/元15005 000年總計消耗折合/元7000065000電；但是由于螺桿空壓機故障少、維修費用低，加之排氣效率約為活塞式空壓機的1.5倍，而年總消耗折合費用僅為活塞空壓機的1.08倍，所以相比較，螺桿式空壓機的綜合使用成本更低。
　　1.3空壓機選擇方案通過(guò)以上分析，無(wú)論是從性能還是從空壓機的綜合使用成本來(lái)說(shuō)，螺桿式空壓機都是比較合理的選擇。有了這個(gè)對主機的定性確定之后，接下來(lái)很重要的工作便是對方案中主機的數量進(jìn)行確定，也就是我們的定量分析，以設計出最優(yōu)化的設計方案。本著(zhù)最大化進(jìn)行生產(chǎn)的要求，為實(shí)現空壓機的不間斷供氣，我們在進(jìn)行方案設計時(shí)，必須充分考慮空壓機故障停機、維護保養等相關(guān)因素(factor)，所以通常在主機數量的確定上按高于額定排氣(Exhaust)量12臺進(jìn)行配置主機，以實(shí)現主機之間的交替供氣或維修替代（用一物質(zhì)代替另一物質(zhì)（多為強者取代弱者的地位))。
　　2其他設備(shèbèi)的選擇2.1儲氣罐的選擇儲氣罐的容量應取所有空壓機每分鐘排氣總量的30%進(jìn)行配置。儲氣罐數量的配置沒(méi)有嚴格的規定，應按照實(shí)際供氣需要進(jìn)行配置相應數量的儲氣罐。一般來(lái)說(shuō)，為保證供氣壓力的穩定，方便(維護使用(use)，我們在儲氣罐的配置上堅持一個(gè)原則：在保證儲氣罐容量的同時(shí)，配置數量以盡量少為好，單個(gè)儲氣罐容量以盡量大為好。
　　2.2冷干機的選擇冷干機是壓縮空氣(Basin air)除油、除水的關(guān)鍵設備。昆山空壓機保養是回轉式連續氣流壓縮機，在其中高速旋轉的葉片使通過(guò)它的氣體加速，從而將速度能轉化為壓力。這種轉化部分發(fā)生在旋轉葉片上，部分發(fā)生在固定的擴壓器或回流器擋板上。在選擇冷干機時(shí)，應先確定冷干機的露點(diǎn)溫度，般為2.匕在此基礎上選擇冷干機的處理氣量，計算公式如下：所需處理的空氣流量，即空壓機(compressor)排氣量；Cp為進(jìn)氣壓力修正系數1.00；Ct為進(jìn)氣溫度修正系數（1.6；Ct為露點(diǎn)溫度修正系數（1.0；Ct為環(huán)境(environment)溫度修正系數1.
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　　9. 2.3其他設備(shèbèi)的選擇除要選擇以上的設備外，我們還要選擇前置過(guò)濾器（作用：過(guò)濾雜質(zhì)等）、后置過(guò)濾器。昆山空壓機保養冷卻水通過(guò)管道進(jìn)入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過(guò)主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組，還有一路對油冷卻器進(jìn)行冷卻。為了確保過(guò)濾器的處理能力，選擇的過(guò)濾器處理氣量約為空壓機的150%左右，處理精度應按照終端（Terminal)需求的氣體質(zhì)量為標準，對氣源質(zhì)量要求高的需多配置幾道過(guò)濾器。此外應按照不同部分的需氣量配置合適口徑的管道。
　　3總體方案(fāng àn)設計在3臺或以上空壓機主機組成的小型供氣站設計上，按照不同的生產(chǎn)用氣需要，我們一般可以采用兩種方案對其進(jìn)行管網(wǎng)連接：種是對儲氣罐的串聯(lián)供氣；一種是對儲氣罐的并聯(lián)供氣
　　3.1儲氣罐的串聯(lián)供氣方案串聯(lián)供氣見(jiàn)實(shí)際上就是把所有的小型儲氣罐串聯(lián)組合后，相當于個(gè)大型的儲氣罐的作用，這樣的連接方式主要應用在集中供氣改造上，這樣可以不用再購置大型儲氣罐。但要注意采用這樣的連接方式必須滿(mǎn)足個(gè)前提：各部分對壓縮空氣的壓力及質(zhì)量(quality)要求沒(méi)有很大的差別。
　　3.2儲氣罐(gas container)的并聯(lián)供氣方案并聯(lián)供氣與串聯(lián)供氣唯的不同就是在儲氣罐的連接上，各個(gè)儲氣罐不相互連通一般來(lái)說(shuō)，這種連接方式大多用在那些對壓縮空氣的質(zhì)量有著(zhù)明顯不同要求的場(chǎng)合。
　　主郵1―空壓機；2―儲氣罐；3―前置過(guò)濾器；4一冷干機；5―后置過(guò)濾器儲氣罐的并聯(lián)供氣方案其他節能(Energy saving)設計注意要點(diǎn)1主機與儲氣罐的連接上，儲氣罐應盡量靠近主機的地方放置。這主要是因為：儲氣罐越靠近主機，在同樣的條件下，壓縮(compression)氣體達到上限壓力時(shí)，主機的加載時(shí)間越短，耗費的電能越少。
　　2供氣壓力(pressure)的工藝設置(Settings)上，在滿(mǎn)足基本的供氣壓力前提下，應將低壓(Low pressure)、高壓設置在最低范圍內，盡量節省能耗但是定要注意，低高壓之差需大于0.15MPa，避免主機的頻繁啟動(dòng)，損傷設備。
　　3主機放置上，應首先放在通風(fēng)良好的環(huán)境中。此外，我們建議在主機的降溫上，可以實(shí)現水冷降溫的堅決不用風(fēng)冷降溫，可以實(shí)現油冷降溫的堅決不用水冷降溫。
　　5結語(yǔ)壓縮(compression)空氣不僅僅是紡織經(jīng)常用到的一種輔助用氣，也一般應用在很多行業(yè)(industry)的設備加壓、環(huán)境清掃等，可以說(shuō)這似乎是很不起眼的一項曰常生產(chǎn)必須。但是從另外一方面來(lái)說(shuō)，正是因為其廣泛性、普遍性，在現今節能減排的大形勢下，如何更經(jīng)濟(jīng jì)地使用供氣設備系統(system)，卻又顯得意義非凡。當然，在紡織企業(yè)舉步維艱的當下，即使是每天可以節省一度電，也是我們應該努力的方向。