裴利星

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司一礦， 山西 陽泉 045008）

1 改造的背景和意義

隨著世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，節(jié)能減排成為世界高品質(zhì)發(fā)展的主題。我國空壓機(jī)行業(yè)的應(yīng)用涉及電力、冶金、紡織、電子、化工、食品醫(yī)藥、軍工科技等各個(gè)領(lǐng)域。空壓系統(tǒng)電能消耗占工業(yè)能耗的8%～10%左右，全國空壓機(jī)耗電量約為2 260 億kW·h/a，其中有效能耗只占66%，其余34%的能量（約768.4 億kW·h/a）被浪費(fèi)?？梢娍諌合到y(tǒng)的節(jié)能工作亟待高效開展。

空壓機(jī)是一個(gè)能耗比較大的動(dòng)力設(shè)備，是工廠能耗最大的設(shè)備之一。通過對(duì)現(xiàn)場的統(tǒng)計(jì)分析和研究，發(fā)現(xiàn)在壓風(fēng)站空壓機(jī)設(shè)備真正用于生產(chǎn)的壓縮空氣不到壓縮機(jī)產(chǎn)氣量的70%，其他30%以上的電力消耗并沒有真正用在生產(chǎn)上，而是成為了非生產(chǎn)性的浪費(fèi)。

合同能源管理是通過科學(xué)檢測(cè)評(píng)估空氣系統(tǒng)現(xiàn)狀給出基于實(shí)際情況的評(píng)估報(bào)告的一種管理方式，所以通過合同能源管理的模式并應(yīng)用一些專業(yè)的系統(tǒng)節(jié)能方案，可以使企業(yè)不僅不需要承擔(dān)節(jié)能項(xiàng)目實(shí)施的資金和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，而且在降低用能成本的同時(shí)獲得節(jié)能帶來的收益和獲得ESCO（節(jié)能服務(wù)公司）提供的設(shè)備。

空壓機(jī)合同能源管理節(jié)能改造項(xiàng)目的實(shí)施，不僅可節(jié)約大量的電力資源，而且可提高企業(yè)煤炭產(chǎn)量和生產(chǎn)效益。

2 改造項(xiàng)目優(yōu)勢(shì)

1）項(xiàng)目不但實(shí)現(xiàn)各類節(jié)能收益，還不會(huì)有技術(shù)、費(fèi)用方面的風(fēng)險(xiǎn)。

2）節(jié)能效率高，工區(qū)EMC 項(xiàng)目的年節(jié)能率可達(dá)到20%～40%。

3）完善節(jié)能服務(wù)，實(shí)現(xiàn)資金更好的流通。

4）增加節(jié)能管理經(jīng)驗(yàn)和提升素質(zhì)，促進(jìn)內(nèi)部管理科學(xué)化。

5）能更好、更專業(yè)地實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理，提供更加系統(tǒng)的體系和技術(shù)服務(wù)。

6）可以在項(xiàng)目實(shí)施后即刻實(shí)現(xiàn)能源利用成本下降。

3 研究內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)

3.1 項(xiàng)目目標(biāo)

通過對(duì)各工區(qū)空氣壓縮機(jī)的使用及能耗狀況調(diào)查、分析。利用高效率的設(shè)備、合理運(yùn)行控制系統(tǒng)，以合同能源管理的方式對(duì)各壓風(fēng)站的壓縮空氣系統(tǒng)的進(jìn)行改造。在滿足現(xiàn)有生產(chǎn)的情況，降低空壓機(jī)設(shè)備耗電量，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

3.2 節(jié)能技術(shù)及節(jié)能設(shè)備的選擇

根據(jù)工區(qū)壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)備的實(shí)際狀況、條件。選擇適合現(xiàn)場且具備現(xiàn)有先進(jìn)的節(jié)能效率的技術(shù)及設(shè)備。主要技術(shù)指標(biāo)：

1）空壓機(jī)設(shè)備的能效等級(jí)達(dá)到國家節(jié)能能效標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)能效。

2）經(jīng)過改造以后，每年節(jié)能效益達(dá)到20%以上（主要考核指標(biāo)為改造前后電能的節(jié)約量，以電度表及流量計(jì)）。

4 技術(shù)方案

由于用氣設(shè)備和用氣點(diǎn)很多，用氣量隨著生產(chǎn)負(fù)載的波動(dòng)，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)用氣量很大或很小的情況，這通常會(huì)造成壓縮空氣系統(tǒng)管網(wǎng)壓力波動(dòng)很大。正常壓縮空氣系統(tǒng)需保證供氣壓力在1～2 kgf/cm2范圍內(nèi)波動(dòng)。為了保證系統(tǒng)壓力，導(dǎo)致系統(tǒng)耗能量和空壓機(jī)能耗的增加。壓力越高，輸出功率效率越低。

通過系統(tǒng)智能控制，使系統(tǒng)壓力、流量與壓縮機(jī)產(chǎn)氣量智能匹配，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)需匹配，避免因?yàn)閴毫^高、機(jī)組無效卸載所引起的能源浪費(fèi)，減少無用功的產(chǎn)生。壓力每增加1 kgf/cm2，能量消耗增加約6%。壓力每減少1 kgf/cm2，能量消耗減少約6%。

通過提高空壓機(jī)自身效率的辦法來提高整個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)的運(yùn)行效率，重點(diǎn)是對(duì)一些老的空壓機(jī)進(jìn)行更新?lián)Q代，選用高效節(jié)能的機(jī)組來代替舊的空壓機(jī)。

空氣壓縮機(jī)是否節(jié)能的重要判斷標(biāo)準(zhǔn)為比功率。比功率是將空壓機(jī)組的輸入功率除以實(shí)際產(chǎn)氣量，得出的值即為空壓機(jī)的輸入比功率，單位是kW/（m3·min）。要了解1 臺(tái)螺桿空壓機(jī)的比功率，首先要對(duì)其輸入功率的概念有完整的認(rèn)識(shí)。我們知道，用戶要支付的電費(fèi)不是整臺(tái)機(jī)器的輸出功耗，而是整臺(tái)機(jī)器的輸入功耗，即該臺(tái)機(jī)器的總輸入能耗。

從技術(shù)設(shè)計(jì)原理來說，壓縮機(jī)壓縮過程存在內(nèi)部泄漏，單級(jí)壓縮相較于雙級(jí)壓縮泄漏更大，造成了壓縮機(jī)的比功率較高，能耗高。因此，采用雙級(jí)、多級(jí)等溫壓縮能有效降低能耗，如現(xiàn)有雙級(jí)壓縮，一般比單級(jí)壓縮提高15%的能源利用。因此，更換為現(xiàn)有技術(shù)先進(jìn)、比功率更低的雙級(jí)壓縮螺桿空壓機(jī)，可以有效提高能源的轉(zhuǎn)換，降低能耗。

5 壓風(fēng)機(jī)改造應(yīng)用效果

實(shí)施空壓機(jī)合同能源管理節(jié)能改造項(xiàng)目后，可以改變現(xiàn)有的設(shè)備能耗高、效率低、安全可靠性較差的現(xiàn)狀。既節(jié)約電力能源，降低了企業(yè)成本，同時(shí)也改變現(xiàn)有設(shè)備高能耗的現(xiàn)狀。

空壓機(jī)設(shè)備的能效等級(jí)達(dá)到國家節(jié)能一級(jí)能效標(biāo)準(zhǔn)；壓縮空氣系統(tǒng)全部智能控制，運(yùn)行更穩(wěn)定、安全；經(jīng)過改造以后，每年節(jié)能效益達(dá)到20%以上。

以高家溝工區(qū)的空壓站節(jié)能改造為例：正常情況開機(jī)3 臺(tái)，1 臺(tái)長時(shí)間卸載（加載時(shí)間約8 h）；日開機(jī)時(shí)間為24 h，年工作時(shí)間為8 000 h；每小時(shí)空壓站總功率為587 kW；高峰需求氣量為80 m3/min（約8 h）；低谷總需求氣量為60 m3/min（約16 h）。則年耗電量高達(dá)469 萬kWh，每小時(shí)約293.5 元，每天約7 044 元，每年約235 萬元（注：電費(fèi)按0.5 元/kWh、1 a 運(yùn)行8 000 h 計(jì)算），按照最低20%的節(jié)能效益，每年最少可節(jié)電93 萬kWh 近50 萬元的電費(fèi)。

6 結(jié)語

1）空壓機(jī)合同能源管理節(jié)能改造項(xiàng)目，可以改變現(xiàn)有的設(shè)備能耗高、效率低、安全可靠性較差的現(xiàn)狀。

2）空壓機(jī)節(jié)能改造項(xiàng)目，節(jié)約了大量的電力資源, 提高了空壓機(jī)設(shè)備的能耗標(biāo)準(zhǔn)，降低了運(yùn)行成本，為推動(dòng)煤炭產(chǎn)量和煤炭生產(chǎn)效益的提高做出了貢獻(xiàn)。