企业空压机节能改造技术

改造者：姚 岚 张东平 王红梅 张光亚 程 曦 吴 周 林士明 刘少华

企业空压机节能改造技术

改造者：姚 岚 张东平 王红梅 张光亚 程 曦 吴 周 林士明 刘少华

本文通过对某知名大型铸造企业的空气压缩机系统的用能状况和能效经系统分析，采用变频及热回收利用技术对空压机实施节能改造，运用变频采用速度矢量控制模式，实现空气压缩机之间智能联控和恒压供气闭环控制。此外，运用以水作为中间介质的同程截流式反串换热技术冷却高压高温气体，对空气压缩机系统压力和温度进行智能监控，在提高空压机的产气效率的同时，有效降低空压机能耗。实际数据表明节能率达到35％，可供相关生产企业参考、决策。

很多大型制造业企业，随着生产规模快速发展，伴随着资源消耗的快速增加，粗犷的生产管理方式，通常严重制约着企业又好又快发展。如何加强能效管理，着力节能减排、降耗增效，成为企业的重要任务。在某大型铸造企业，众多的空气压缩机是该企业的主要生产辅助设备之一，其日常运行产生大量附加能耗，包括空载损耗和压差波动损耗等，同时产生约50％余热，具有很大的节能降耗空间。本文结合某知名铸造企业的管理需要及生产、设备现状，从背景、用能现状、技术方案、经济效益、运作模式和风险等方面进行系统的研究和分析，确定采用变频技术及热回收利用技术，对空压机实施节能改造，以达到节能降耗的目的，达到节能改造，控制生产成本的目的。

能耗分析

经过对该企业的两台空压机进行现场观测，获取并记录其能耗数据。空压机品牌型号：英格索兰螺杆式空压机，型号为MM75，容积流量12.1m3，排气压力0.8～0.85MPa，额定功率75KW。压力设定为0.6-0.65Mpa，压力波动范围8％左右。

具体运行能耗数据为：

1#机运行时间37851小时，加载时间26024h，空载时间11827h，加载时间占运行时间的68.7％，空载时间占运行时间的31.3％。

2#机运行时间19825h，加载时间11670h，空载时间8155h，加载时间占运行时间的59.9％，空载时间占运行时间的40.1％。

1#机、2#机均采用空气冷却方式散热，均未对余热进行回收。

该两台空压机均具有较大的节能空间。

节能技术方案

相关技术设备

（1） 智能空压站

智能空压站系统是一种从实际需求工艺出发，高效管理压缩空气供气端，合理分配使用端，使系统能效利用最大化，实现无人值守、便捷管理的新型空压站系统。

系统优势

直观及时反映现场实际情况，便于高效管理；

最大程度的消除卸载和低效率运行工况，使空压机运行在高效气区间，提高能效利用率。

稳定各级管网压力；

减少错觉需求造成的能效浪费

流量组合经济调节范围大，有效应对间歇及突发用气，

管理维护方便。

（2） CT6800型螺杆空压机专用变频设备

产品特点：整体模块化设计，无需复杂的安装和调试，无外围设备。变频启动运行，具备以下优势：

启动平稳，启动电流小，无电网冲击；

恒转矩、速度矢量控制；

调节范围大，满足各种用气量波动需求；

压力波动最小，气源输出稳定。

（3） CT2800WHR型空压机热回收系统

该系统为空压机外部系统，通过油管以及连接件与空压机相连进行换热。

系统特点

大屏幕、人性化的界面实时显示集热器水温、水箱水位、管道水温、时钟和系统工作流程；

“自动+手动”运行模式，可 24 h供水，也可分5个时段供水，每个时段供水2～5h；

冬季防冻循环（5 度），定温、变量变频供水；

控制柜箱，彩钢外壳，防水型；

压缩机的正常的工作油温，不破坏压缩机的正常工作；

热回收利用，节能环保，减少温室气体排放；

采用聚氨酯发泡棉三层保温管，导热系数极低，可使水介质热损失降至传统管材的25％，1000米距离温差约小于5％。

技术方案选择

对2台型号MM75英格索兰螺杆式空压机中的1台进行变频改造，变频采用速度矢量控制模式，算法采用PID控制模式，2台空压机实现智能联控，空压机站系统实现恒压供气闭环控制。

空压机热回收系统利用水作为中间介质进行热量交换，采用同程截流式反串换热技术冷却高压高温气体，智能监控系统压力和温度，输出适用温度的热水供应燃气锅炉。不仅可以提高空压机的产气效率，而且可减少天然气的用量。

节能改造实施方案

⑴ 变频改造

选用CT6800型螺杆空压机专用变频设备控制已有空压机站系统，使之成为高效、节能、便捷的新型智能空压站系统。根据实际运行状况，2台空压机选取1台进行变频改造，另外1台工频运行。在变频调速方案中，把母管压力作为控制对象，通过压力变送器将母管的压力P转变为电信号送给智能控制器，与用户的压力设定值进行比较运算，产生控制信号（电压或电流）去控制变频器运行，变频器控制电机的工作频率与转速，从而使实际压力始终恒等于用户设定的压力。同时具备故障自动保护、记录，零部件更换提醒，期望压力灵活设置等功能。

⑵余热回收利用

建设空压机热回收利用系统。选用CT2800WHR型设备，采用同程截流式反串换热技术，对空压机所产生的高温高压的气体用水进行冷却，智能监控系统压力和温度，产生40～50oC（根据季节不同）的热水，通过新建管道（约350M

）输送至锅炉房，作为预热水供应现有2t和4t的燃气锅炉，从而达到节省天然气的效果。

效益分析

直接经济效益

本案例直接经济效益主要来源于消除空压机运行时的附加功耗（主要由轻载（空载）运行及压差波动形成）和热回收利用。

经测算，该企业2台空气压缩机经节能改造，共可实现年降低轻载（空载）损耗10.2万kw/h，压差波动损耗5.4万kw/h，折合节约电费约10.9万元。年回收余热热量折合标煤约66t，相当于节约能源费用约20万元。

间接效益

实施节能改造后，空压机设备性能将大幅提高，带来以下间接效益：

供气压力稳定；

启动平稳，启动电流小，无电网冲击；

控制精确、压力波动小；

避免重复启停，效率提升。

社会效益

节能改造的实施，使该企业在减少能源使用量，提升能源使用效率的同时，大幅减少二氧化碳温室气体排放，切实响应了国家节能减排政策。

总结

（1） 本案例遴选的节能技术、设备、改造方案先进、适用、可靠，是目前空压机节能最佳解决方案，符合该企业实际生产状况。

（2） 本案例具有投资少、实施条件优越、节能效果显著等特点，静态投资回收期仅一年左右。

（3） 本案例实施后经济效益显著，为该企业实现年节约电量约15.6万kw/h，年回收热量4.64亿千卡，折合节约标煤约118t，减少二氧化碳排放292.9t，有效降低了温室气体排放量。经济效益与社会效益均十分显著。

（4） 本案例采用合同能源管理模式实施，该模式为国家大力推广，可充分保证项目实施效果，避免用能单位技术和投资风险。

（5） 本案例为相关企业加强能效管理具有典型示范作用。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.23.023