压缩空气系统节能设计探讨

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1、压缩空气系统节能设计探讨　　摘要本文分析了压缩空气系统存在的设计通病和能源浪费问题，探讨了节能和热回收的措施及方案。关键词压缩空气系统节能分析热回收中图分类号：TE08文献标识码：A一、引言压缩空气是工业领域中应用最广泛的动力源之一，由于其具有安全、环保、调节性能好、输送方便、便于集中管理和应用、工作环境适应性好等诸多优点，使其在现代化、自动化工业领域中的应用越来越广泛。压缩空气的能源消耗在当今工业行业的总能耗中所占比例约为10%左右，空压机已成为工业生产中耗电量最多的设备之一,改进压缩空气系统的设计和运行所节约

2、的能耗大大超过电动机效率提高所节约的能耗。据统计，在压缩空气系统的全部成本中，运行费用（耗电量）约占总成本的84%，初投资约占总成本的7%，系统维护费用约占总成本的9%，由此可见，能源费用所占的比例是非常大的。在能源紧张，电价不断上涨的今天，压缩空气系统的节能评估改造不仅节约了能源，降低了消耗，也意味着将为企业带来新的利润空间。二、压缩空气系统存在的问题8压缩空气系统中存在的能源浪费现象与系统本身的设计和运行管理中存在的问题是密不可分的，主要表现在以下几个方面：1.压缩空气的泄漏损失。压缩空气系统的泄漏因为不易察

3、觉往往被人们忽略掉，但泄漏现象却随时都会发生，只要系统存在压力，泄漏就会发生。根据美国能源部统计资料指出：管理不完善的工厂，其压缩空气泄漏量可高达30%～50%；管理完善的工厂或新建工厂可控制在10%～30%之间；压缩空气的正常泄漏量应控制在5%～10%之间。例如，在0.7MPa的压缩空气系统中，一个直径为1mm的小孔的泄漏量为0.068m3/min，一年的折算耗电量约为3645度；一个直径为3mm的小孔的泄漏量为0.73m3/min，一年的折算耗电量约为39130度；一个直径为6mm的小孔的泄漏量为2.83m3

4、/min，一年的折算耗电量约为15.17万度。在一个典型的工厂中,假定压缩空气泄漏量占总需求量的15%，电机服务系数为110%，功率因子为0.9，每年运行8000小时，电费为0.9元/度，管路压力为0.7MPa，工厂用气量为40m3/min，系统泄漏量为15%（6m3/min），总需气量为46m3/min，每立方压缩空气每分钟的折算消耗电功率为6.72kW，其折算成本约为6.05元/小时，则每年浪费电量约为32.3万度，电费约多支出27.9万元，可见压缩空气泄漏造成的能源浪费是巨大的。8压缩空气的泄漏通常发生在以

5、下几种情形：自动疏水阀漏气、管线腐蚀生锈处、劣质快速接头、老旧的法兰垫片、破损的压缩空气软管，破裂的管路阀门等。系统的泄漏量不但与管件、阀门、安装等有关，同时与系统压力也存在一定关系，即压力越高，泄漏量越大。2.系统设计不合理造成能耗提高，主要表现有：1)高压与低压系统没有分开。例如，某工厂工艺需要压缩空气0.6MPa和1.1MPa各40m3/min，如果做成一个系统，需要选用四台160kW压缩机，如果将系统分为高压和低压两个系统，则需要选用两台110kW和两台160kW压缩机，假定电机服务系数为110%，功率因

6、子为0.9，则总电功率多消耗约122kW，如果全年工作时间按8000小时，电费按0.9元/度计算，则单一系统较分系统总耗电量约增加97.6万度，电费约多支出87.8万元。2)由于空压机选型过大，系统设计不当或缺少适当的运行控制系统，造成空压机长时间空载运行。而一般空压机空载功率消耗仍为满载功率的20%～45%，即空压机不提供压缩空气时也要消耗一定的电力。例如，一台200kW的空压机，当负荷率为60%，空载时间为40%，卸载时的功率消耗为满载时的40%时，按全年工作时间8000小时计算，则其一年空载浪费的电量约为2

7、2.4万度，折合电费为20.16万元。83.由于压缩空气管路系统设计不当或后处理设备选用不当，导致管道远端压力不足，只好调高空压机排气压力，一般每调高设定压力0.1MPa，耗电量就会上升约6%～8%，管道系统泄漏量增加约8%。4.使用低能效设备，造成能源的浪费。例如，某工厂工艺需要0.6MPa压缩空气80m3/min，如果选用一般单级压缩螺杆压缩机，需要选用两台250kW的设备，如果选用两级压缩螺杆压缩机，只需要选用两台200kW的设备即可。如果全年工作时间按8000小时，电费按0.9元/度计算，单级压缩机较两级

8、压缩机总耗电量约增加97.6万度，电费约多支出87.8万元。再比如，对比采用一般无热再生式吸附干燥机和零气耗压缩热吸附式干燥机的系统，某工厂工艺需要0.6MPa无油压缩空气80m3/min，露点温度要求-30℃，无热再生吸附式干燥机再生耗气量约为15%，零气耗压缩热吸附式干燥机再生耗气量为零，仅消耗少量电能。对于使用无热再生吸附式干燥机的系统，压缩机安装容量需要增加80k