全生命周期压缩空气系统节能实例

茅 青

爱景节能科技（上海）有限公司

0 概述

压缩空气系统整体节能是工业领域必不可少的重要环节。不同行业压缩空气能耗比是不一样的，一般来说，占全部能耗的5%～30%，有的行业如化纤、纺织等达30%以上。如果压缩空气系统能有20%～30%的节能率，那么全厂用电能耗就有可能降低1%～8%，这是一个非常可观的数据。

爱景节能科技从事压缩空气系统节能已有6年多时间，从已建成和正在实施的100多个项目数据分析，通过节能改造，节能率达25%是非常普遍的。其中，大多数企业使用阿特拉斯、英格索兰、寿力、复盛、日立等国际知名品牌的空压机及后处理设备，通过爱景节能科技系统改造，节能率基本达20%以上，有效降低了用户能耗。

1 压缩空气系统节能的三个关键点

1)系统性

压缩空气系统的节能，关键是要对整个系统全面把握。因为要达到20%～30%的节能率，需对系统各个环节进行改造，包括空压机、后处理（冷干机、吸干机）、过滤器、管道、阀门、冷却水系统、配电、排废管路等。

节能率是通过各个环节节能改造而提高的，从提升空压机运行效率、降低管路内阻、匹配压缩空气和实际工况、提升压缩空气品质，到按需供应冷却水等。虽然有的环节只有1%或2%的节能率，但多个环节汇总后，整个能效就提升了。

2)长效性

爱景节能科技一直认为，系统节能改造只是能效提升的第一步，后续的安全高效运行才是关键之所在。压缩空气系统每年耗电量巨大，能效衰减10%甚至20%以上是常见的，对一个年用电量在800万kWh的系统而言，一年可能要损失80万kWh，按0.7元/kWh综合电价核算，就是56万元人民币，相当于损失了两台200 KW的空压机，见表1。

如表1所示，如果系统10年均能达到20%的节能率，即可节约1 120万元人民币。

通常大中型空压站的最大成本是电耗成本，占比超过80%，见图1。

表1 一个5台200 KW压缩空气系统年耗电及节能统计表

图1 大中型空压站费用占比示意图

3)专业性

压缩空气系统整体节能对任何一个节能服务供应商而言都不是容易的事情。首先要对压缩空气系统深入理解和掌握，最好拥有空压机、冷干机、吸干机等关键设备的节能定制能力；其次还要有设计、施工、监督及后续维护的能力。随着物联网、大数据云平台技术的不断发展，专业的压缩空气云平台及后续的智能运维管理系统也应运而生。

2 系统节能实际案例

昆山某玻璃制品有限公司2005年加入法国圣戈班集团，成为其玻璃事业部旗下一员，为耐热玻璃制品主要供应商，产品产量占世界微波炉配套市场的60%。

1)空压站改造前情况

该空压站共有7台某品牌的螺杆空压机，其中1台为20 m3/min空压机，是气力输送独立运行，其余6台为200 KW 40 m3/min。空压机平时运行5开1备或4开2备，总用气量约150 m3/min，经冷干机干燥后，供车间使用。本次改造涉及6台200的变频水泵，整个系统采用数字化。

图2 空压站改前原貌1

对所有耗能设备安装送检后的智能三相电表，并在改造前在空压站总管上安装了插入式热式质量流量计。

在空压站安装智能化本地联控系统，对三台新空压机和三台备机的运行实现本地自动联控。

爱景物联网云平台对空压机、冷干机、冷却水系统运行数据进行实时采集，同时还采集电表、流量计等数据。

图5 、图6、图7、图8为新建设备图，图9为改造后设备及管路布局图。

3)物联网云平台

对EMC合同能源管理项目而言，有一套能在PC端和手机端实时了解系统运行状态及能耗数据的物联网云平台是至关重要的。此项目云平台贯KW 40 m3/min空压机，见图2、图3、图4空压机改造前原貌图和设备及管路布局图。

2)整体改造及关键节点

新增三台爱景节能科技定制的两级压缩永磁变频水冷4.5 Bar数字化螺杆空压机作为主力运行设备，其中一台为工频机，两台为永磁变频机，保留原有的三台阿特拉斯螺杆机作为备用。

新增一台爱景节能定制的板翘式变频水冷数字化冷干机，保留原有两台作为备机。

新建压缩空气主管路并更替过滤系统，新建冷却水、排污水管路。

图3 空压站改前原貌2

新建一套冷却水系统，包括冷却水塔和配套穿于整个系统的前期设计、改前能耗标定、改后月能耗对标结算，及后续整个系统全生命周期节能维保的全过程管理。

整个系统的节能率不再依靠理论计算，而是将送检后的计量器具，对原有系统整体能耗及气量在双方认可的运行工期和时间段进行改前能耗测试。

新系统建设完成后，仍采用原有的计量，按月考核系统能耗。通过改前、改后数据对比，可获得每月的节能率、节能总量和节能费用，见图10、图11、图12、图13数据对比。

3 初步结论

本项目于2020年8月30日通过验收，进入实际运行阶段，到2021年3月已安全高效运行半年以上。通过每月对标核算，每月实际节能率都超过25%。

图4 系统改造前设备及管路布局图

图5 新建的两台螺杆空压机

图6 新建的第三台螺杆空压机

图7 新建的水泵控制及空压机联控系统

图8 新建的冷却塔及备用冷却塔

图9 改造后设备及管路布局图

图10 系统改前某日气量波动曲线（2020年4月16日）

图11 改后系统的某日气量波动曲线（2021年3月9日）

图12 系统改前的某日功率波动曲线（2020年4月16日）

图13 改后系统某日功率波动曲线（2021年3月9日）

通过上述案例可得出：

只有系统性地考虑整体节能，才可能从各个环节入手将节能率提高。

改造只是成功的第一步，后续的运维管理才是节能率维持的关键。

有实力、能力、成功案例的专业型节能服务供应商是确保项目成功的前提。

以合同能源管理或节能托管模式的改造，乙方由于出资，有强烈意愿保持高节能率，对合作双方而言，利益是一致的，故8～10年乃至更长的合作是有利于双方的。