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        空壓系統(tǒng)節(jié)能改造實(shí)例及推廣價(jià)值

        2020-01-17 07:01:28朱水興王文杰戴林祥孫黎宏
        上海節(jié)能 2020年1期
        關(guān)鍵詞:空壓單臺(tái)壓縮空氣

        朱水興 王文杰 楊 明 戴林祥 孫黎宏

        杭州臨江環(huán)保熱電有限公司

        0 引言

        杭州臨江環(huán)保熱電有限公司目前已投產(chǎn)3臺(tái)130 t/h高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐、2臺(tái)15 MW背壓汽輪機(jī)組、1臺(tái)7.5 MW背壓汽輪機(jī)組及公用系統(tǒng)。空壓系統(tǒng)按傳統(tǒng)設(shè)計(jì),配置了5臺(tái)螺桿式空壓機(jī)供廠內(nèi)儀用氣和動(dòng)力用氣。隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的深度推行、節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)新和企業(yè)內(nèi)部節(jié)能降耗的推進(jìn),原空壓系統(tǒng)能耗過(guò)高的缺點(diǎn)得到充分的暴露。

        1 改造前系統(tǒng)

        1.1 供氣端

        根據(jù)公司一期工程設(shè)計(jì)規(guī)模5爐4機(jī)的方案,為滿足廠內(nèi)壓縮空氣使用需求,原系統(tǒng)配置了5臺(tái)螺桿式空壓機(jī)、5臺(tái)冷干機(jī)、2臺(tái)吸附式干燥機(jī)及附屬管閥系統(tǒng)。儀表用氣和動(dòng)力用氣空壓機(jī)共用,其中,儀表用氣通過(guò)吸附式干燥機(jī)處理,動(dòng)力用氣通過(guò)冷干機(jī)處理。供氣端設(shè)備型號(hào)及參數(shù)見(jiàn)表1。

        1.2 用氣端

        1.2.1 動(dòng)力用氣

        動(dòng)力用氣以輸送用氣(飛灰、石灰石的輸送)為主,吹掃、流化、檢修、雜用等為輔。動(dòng)力用氣對(duì)壓力要求較低,只需≥0.35 MPa即可,為滿足此壓力,需在輸送用氣倉(cāng)泵入口安裝減壓閥節(jié)流。動(dòng)力輸送壓縮空氣品質(zhì)要求如下:

        壓力露 2℃

        含油量 ≤1 mg/m3

        含塵粒徑 ≤1μm

        1.2.2 儀表用氣

        儀表用氣主要包括鍋爐儀表用氣和輸送控制用氣。儀表用氣系統(tǒng)壓力要求較高,需≥0.6Mpa。儀表用壓縮空氣品質(zhì)要求如下:

        壓力露點(diǎn) -40℃

        含油量 ≤1 mg/m3

        含塵粒徑 ≤1μm

        1.2.3 系統(tǒng)壓力

        正常工況下,單臺(tái)爐運(yùn)行或兩臺(tái)爐運(yùn)行只需啟動(dòng)1臺(tái)空壓機(jī)??諌簷C(jī)設(shè)備為工頻運(yùn)行,平時(shí)加卸載頻繁,空壓系統(tǒng)壓力波動(dòng)范圍在0.54~0.65 MPa。

        1.3 能耗情況

        1.3.1 耗電量統(tǒng)計(jì)

        2018年1~9月空壓機(jī)耗電量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

        1.3.2 總流量、壓力監(jiān)測(cè)

        總流量和壓力檢測(cè)見(jiàn)圖1。

        表1 供氣端設(shè)備型號(hào)及參數(shù)一覽表

        1.3 .3比功率計(jì)算及比較

        空壓系統(tǒng)比功率見(jiàn)表3。

        容積式空氣壓縮機(jī)能效限定值和能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。

        表2 2018年1~9月份空壓機(jī)耗電量統(tǒng)計(jì)表

        圖1 總流量和壓力檢測(cè)

        表3 空壓系統(tǒng)比功率

        表4 《GB19153-2009容積式空氣壓縮機(jī)能效限定值和能效等級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)

        從上可見(jiàn),本空壓系統(tǒng)實(shí)際比功率已超過(guò)3級(jí)能耗標(biāo)準(zhǔn),證明了空壓系統(tǒng)電耗高的結(jié)論。

        1.4 能耗高原因分析

        1.4.1 根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算出現(xiàn)有螺桿空壓機(jī)能耗比偏高,分析其原因,部分是由空壓機(jī)本身能耗高及空壓系統(tǒng)配置不合理引起。

        1.4.2 外界用氣量不穩(wěn)定??諌簷C(jī)為工頻運(yùn)行,外界用氣量不穩(wěn)定造成運(yùn)行中加卸載頻繁,使電機(jī)能耗過(guò)高。

        1.4.3 動(dòng)力輸送用氣系統(tǒng)存在減壓節(jié)流損失。由于在飛灰和石灰石輸送系統(tǒng)、倉(cāng)泵壓縮空氣入口均安裝了減壓閥進(jìn)行節(jié)流,造成節(jié)流減壓能耗損失。

        2 節(jié)能改造思路、方案及實(shí)施

        2.1 節(jié)能改造思路

        根據(jù)前期數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析及對(duì)可能造成的原因查找,公司技術(shù)人員基本確定了空壓系統(tǒng)節(jié)能改造思路:增加與系統(tǒng)用能要求相匹配的低能耗比變頻調(diào)節(jié)空壓設(shè)備。

        2.1.1 新增2臺(tái)空壓機(jī),分別用于壓縮空氣動(dòng)力系統(tǒng)和儀用空氣系統(tǒng),空壓機(jī)配置與系統(tǒng)壓力相匹配,減少減壓節(jié)流損失。

        2.1.2 新增空壓機(jī)采用低能耗比的永磁變頻螺桿式空壓機(jī)。

        2.1.3 適當(dāng)開(kāi)大倉(cāng)泵壓縮空氣減壓閥,減少節(jié)流損失。

        2.1.4 將老空壓機(jī)系統(tǒng)與新系統(tǒng)聯(lián)通,老系統(tǒng)作為備用。

        該改造方案雖存在由于系統(tǒng)用氣量的分配,致使新購(gòu)置的空壓機(jī)出力變小、設(shè)備規(guī)模效應(yīng)減弱、抵消部分節(jié)能效果,但減少了空壓系統(tǒng)耗電量。此外,采用外包合同能源管理方式實(shí)施此次改造,既能達(dá)到節(jié)能增效效果,又降低公司固定資產(chǎn)投資,規(guī)避和降低了有關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。

        2.2 節(jié)能改造方案

        根據(jù)上述節(jié)能改造思路,公司通過(guò)招標(biāo)方式確定了合同能源管理實(shí)施承包方。雙方專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行了充分的溝通和交流,進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)測(cè)試,依照改造思路,最終確定了改造方案并委托資質(zhì)單位出具施工設(shè)計(jì)圖。

        2.3 節(jié)能改造實(shí)施

        通過(guò)方案制定、前期設(shè)計(jì)、采購(gòu)、土建、安裝、調(diào)試等階段的實(shí)施,在合同能源管理承包方和公司各部門(mén)協(xié)同配合下,空壓系統(tǒng)節(jié)能改造工程于2018年11月進(jìn)行了調(diào)試試運(yùn)行。由于空壓系統(tǒng)管道屬壓力管道,施工過(guò)程中需聯(lián)系地方特種設(shè)備檢測(cè)研究院全程做好壓力管道監(jiān)檢工作并取得使用證。

        3 效果評(píng)估

        3.1 壓縮空氣系統(tǒng)電耗調(diào)查表

        空壓系統(tǒng)改造前后電耗表,見(jiàn)表5

        表5 空氣系統(tǒng)電耗表

        3.2 有形效益

        改造前、后空壓機(jī)日平均電耗見(jiàn)圖2。

        圖2 改造前后日平均電耗

        改造后,每天節(jié)約電量2 788.54 kWh,一年節(jié)約電量:2 788.54*365=101.78萬(wàn)kWh,按0.5元/kWh計(jì)算,每年節(jié)約50.89萬(wàn)元。

        3.3 無(wú)形效益

        1)年節(jié)約標(biāo)煤312.46 t,按供電標(biāo)煤耗307 g/kWh折算,減少CO2溫室氣體排放865 t。

        2)增加了空壓機(jī)的備用,保障了安全運(yùn)行。

        3)空壓機(jī)變頻改造后,電機(jī)使用壽命增加了3~5年,設(shè)備維護(hù)工作量減少了。

        3.4 節(jié)能率計(jì)算

        為更直觀地評(píng)估此次空壓系統(tǒng)改造在節(jié)能方面的成效,及合同能源管理模式實(shí)踐的需要,本次設(shè)計(jì)對(duì)新增空壓機(jī)用電單獨(dú)加裝了電量計(jì)量裝置以方便比較和計(jì)算。根據(jù)單臺(tái)爐和兩臺(tái)爐工況,對(duì)改造前、后運(yùn)行的最新用電數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析,并采用節(jié)能率公式進(jìn)行計(jì)算:

        1)節(jié)能技術(shù)改造前,單臺(tái)鍋爐運(yùn)行工況下空壓機(jī)平均每小時(shí)用電量為E’前1=295.00 kwh;兩臺(tái)鍋爐運(yùn)行工況下空壓機(jī)平均每小時(shí)用電量為E’前2=344.44 kwh;原空壓機(jī)系統(tǒng)單臺(tái)冷干機(jī)平均每小時(shí)用電量為E冷=6.6 kwh。

        2)節(jié)能技術(shù)改造后,單臺(tái)鍋爐運(yùn)行工況下空壓機(jī)平均每小時(shí)用電量為E后1=219.98 kwh;兩臺(tái)鍋爐運(yùn)行工況下空壓機(jī)平均每小時(shí)用電量為E后2=238.75 kwh(已含冷干機(jī)用電)。

        根據(jù)節(jié)能率計(jì)算公式:

        計(jì)算結(jié)果為:

        即單臺(tái)鍋爐運(yùn)行工況下節(jié)能率為27.06%,兩臺(tái)鍋爐運(yùn)行工況下節(jié)能率為30.68%。

        3.5 項(xiàng)目成本收益分析

        項(xiàng)目成本見(jiàn)表6。

        表6 項(xiàng)目成本明細(xì)表

        根據(jù)年節(jié)省電費(fèi)50.89萬(wàn)元計(jì)算,該項(xiàng)目靜態(tài)投資回收期較短,在系統(tǒng)連續(xù)安全運(yùn)行3.34年后收回成本。

        4 總結(jié)與推廣價(jià)值

        本次空壓系統(tǒng)節(jié)能改造項(xiàng)目在節(jié)能減排方面取得了顯著成效,節(jié)電效益非常可觀。雖然對(duì)單個(gè)企業(yè)而言,總節(jié)電量不大,如能推廣到全國(guó)范圍,總量累積將相當(dāng)可觀。從國(guó)家推行深度節(jié)能減排政策和企業(yè)精益化管理角度看,能源轉(zhuǎn)換效率逐步接近極限是大勢(shì)所趨,建議新建熱電企業(yè)在設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分考慮該項(xiàng)節(jié)能措施,推動(dòng)企業(yè)節(jié)能減排工作不斷深化。

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