劉成紅，呂森，張靜波

（寶武集團鄂城鋼鐵有限責(zé)任公司，湖北 鄂州 436000）

為響應(yīng)國家節(jié)能減排號召，建立“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”，鋼鐵行業(yè)全面實施綠色、節(jié)能型鋼廠，淘汰落后產(chǎn)能，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，更換高能耗設(shè)備。鄂鋼作為寶武旗下一級子公司，全面落實節(jié)能減排工作，各項能耗指標全面對標行業(yè)先進指標（噸鋼耗新水、噸鋼耗電、噸鋼耗煤、噸鋼耗壓縮空氣等），空壓站作為鋼鐵行業(yè)重要的能源消耗點，有較大的能源節(jié)約空間，2018年鄂鋼對一空站和三空站的干燥機進行了節(jié)能改造，壓縮空氣單耗進一步降低，另外在動力設(shè)備負載匹配度及供氣管網(wǎng)配置上仍有較大的節(jié)能空間。

1 節(jié)能趨勢

空壓站作為鋼鐵行業(yè)的主要供給能源之一，使用量大，涉及范圍廣，從燒結(jié)、煉鐵、煉鋼到軋材系統(tǒng)都需要壓縮空氣，空壓機裝配電機的容量較大，電能消耗較多，且公輔系統(tǒng)也有部分能源消耗，按照寶武集團的節(jié)能要求，空壓站還有較大的節(jié)能空間，例如干燥機由無熱再生型改為零氣損型等，壓縮空氣的節(jié)能已引起鋼鐵企業(yè)的高度重視。

2 系統(tǒng)的高能耗的原因及解決辦法

2.1 空氣管路系統(tǒng)布局的合理性影響系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行

合理的空氣管路系統(tǒng)布局，有利于后續(xù)設(shè)備的運行維護，能夠延長設(shè)備的正常運行時間和使用壽命。下面從鄂鋼現(xiàn)有的兩種布局模式進行探討。

從圖1可以看出：這種空氣管路系統(tǒng)是空壓機產(chǎn)生的高壓空氣先經(jīng)過一個集氣管，再通過高效除油器除油和干燥機除去水分，最后通過儲氣罐送給各用戶使用?？諝庵幸话愣己幸欢康乃?，特別是南方地區(qū)，空氣濕度較大，空壓機在運行過程中，由于空氣壓縮會導(dǎo)致溫度上升，壓縮空氣中含有的水蒸氣密度也會增加，增加了空氣相對濕度。當壓縮空氣離開空壓機進入管路系統(tǒng)后，溫度會逐漸下降，這時便會有液態(tài)水從壓縮空氣中析出。圖1的這種管路配置，會導(dǎo)致系統(tǒng)中的水分較大，對干燥機里的吸附劑（活性氧化鋁）產(chǎn)生不利影響，縮短吸附劑的使用壽命，容易導(dǎo)致外供的壓縮空氣露點不達標，滿足不了用戶的需求。

圖1 鄂鋼三空的空氣管路布局圖

從圖2可以看出，與上一種空氣管路布局不同，這種模式是將儲氣罐提前布置在集氣管前、空壓機的出口，壓縮空氣先進入儲氣罐，再通過集氣管，然后再去除油器和干燥機，同時在干燥機后安裝過濾器，最后再送往用戶使用。這種管路系統(tǒng)的優(yōu)點比較明顯：一是儲氣罐前置，能夠降低壓縮空氣流速，將其含有的的水分在儲氣罐基本全部析出，通過排污閥排走，減輕干燥機的運行負荷，提升干燥劑的使用壽命和可靠性；二是通過在干燥機出口安裝過濾器，除去了干燥機產(chǎn)生的氧化鋁粉末，消除了壓縮空氣的二次污染，有利于用戶儀表的安全使用。

從以上兩種系統(tǒng)布局來看，圖2的模式更加經(jīng)濟，可靠，能夠確保系統(tǒng)設(shè)備的正常穩(wěn)定運行，保證壓縮空氣的質(zhì)量，滿足用戶的需求。

圖2 鄂鋼一空、二空的空氣管路布局圖

2.2 壓縮系統(tǒng)能耗高的原因分析

（1）空氣中自帶的污染物成分復(fù)雜，維護清理不當易造成設(shè)備運行效率低。鋼鐵行業(yè)空壓站的布局一般都比較靠近用戶且作為重點用戶的公輔工程項目。壓縮空氣在制備過程中不可避免的從空氣中吸入一些污染物，常見的污染物有：粉塵、水（水滴、水霧、水蒸氣）、油等。這些污染物進入空壓機后會混合以油泥的形式存在。這種油泥一般具有腐蝕性且易形成垢，如果不及時清理維護，將會嚴重影響氣動設(shè)備、閥門、管路的正常運行， 造成壓縮空氣泄漏、設(shè)備損壞、生產(chǎn)維護成本增加、生產(chǎn)受阻、產(chǎn)品報廢、生產(chǎn)人員人身健康受到威脅、工作環(huán)境受影響等一系列嚴重問題，導(dǎo)致壓縮機本體的工作效率低，大大增加系統(tǒng)能耗。

（2）空壓機出口壓力（排氣壓力）設(shè)定值較高對能耗的影響較明顯?？諌簷C出口壓力設(shè)置越高，其出口的排氣溫度也越高，特別是夏季，如果冷卻系統(tǒng)效果不佳，極易造成設(shè)備超溫運行，這樣不僅影響生產(chǎn)，還會加劇設(shè)備的損耗，縮短其正常使用壽命，此外高溫還會加速油品劣化、潤滑性能降低等問題。供氣壓力每降低0.01 MPa時,功耗相應(yīng)減少0.3%～0.5%，如果排氣壓力設(shè)置過高，會造成壓縮機的功耗增加，維護成本增加，經(jīng)濟效益下降。所以排氣壓力對壓縮機的能耗有非常明顯的影響。

（3）空壓機未滿載運行是造成能耗浪費的主要原因?？諌簷C額定功率是該設(shè)備所能提供的最大負荷，用于用戶生產(chǎn)的不連續(xù)性造成用氣量波動通常相當大。空壓機在工作時，由于同時工作的設(shè)備臺套數(shù)經(jīng)常發(fā)生變化，因此耗氣量也隨之變化，當耗氣量減少時，如果空壓機還在高速運轉(zhuǎn)，就會大量的浪費了能源。隨著季節(jié)、時間差或其它因素導(dǎo)致壓縮空氣的變化量超過某一范圍（視機種而定），或是實際使用風(fēng)量很可能遠低于購置空壓機前的估算值，將會無法避免的發(fā)生排放或卸載而造成能源的浪費。我廠一空站由于用戶的生產(chǎn)不是連續(xù)，開一臺空壓機滿足不了用戶的需求，開兩臺又造成了壓縮空氣的浪費，所以空壓機并未全載運轉(zhuǎn)，造成很大的能源浪費。

（4）空壓機冷卻水的水質(zhì)也是造成能耗高的原因?？諌赫具€有一部分電能消耗在于循環(huán)冷卻水上?？諌簷C冷卻器一般采用循環(huán)冷卻水進行降溫，其冷卻效果取決于循環(huán)水的水質(zhì)。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運行過程中，由于水分持續(xù)蒸發(fā)，系統(tǒng)的含鹽量會不斷增加，其中以碳酸鈣、碳酸鎂為最多，容易在冷卻器管壁上形成較堅硬的水垢。循環(huán)水系統(tǒng)水溫越高、濃縮倍數(shù)越大，越容易產(chǎn)生水垢。由于水垢的電導(dǎo)率只有1～2W/（m·℃），比常用金屬材料的熱導(dǎo)率要小得多。冷卻水的溫度每增減5℃會影響空壓機的功率大約1.5%，冷卻水的溫度每增減10%會使功率增減約1.4%。因此，水垢會降低冷卻器的降溫效果，使空壓機進、排氣溫度達不到設(shè)計要求，影響空壓機的運行效率。特別是在夏季，本身環(huán)境溫度高，循環(huán)系統(tǒng)不僅易結(jié)垢，而且還會滋生藻類，容易造成管路、閥門堵塞，影響空壓機的正常運行。

（5）不合理的運行管理模式也是造成能耗高的原因。前期，為保護空壓機設(shè)備，采用了頻繁倒換設(shè)備運轉(zhuǎn)，讓空壓機輪流停機檢修的運行管理模式。這種模式的弊端較大，頻繁啟?？諌簷C，會造成瞬時的電能消耗大、對電機的沖擊大從而影響電機的正常運行的后果。目前，新的高強度設(shè)計的空壓機，只需要在必要的保養(yǎng)時停機外，可以保持長期連續(xù)穩(wěn)定運行，從而降低啟停機造成的能耗損失。

（6）壓縮空氣的泄漏容易造成能源的浪費。在壓縮空氣制造、輸送及使用過程中，空氣量泄漏一般可高達30%，壓縮空氣系統(tǒng)常見的泄漏點有機組本體、儲氣罐、干燥機、管網(wǎng)、閥門、流量計等。日常運行中對泄漏點比較明顯的地方因為噪音問題往往容易被發(fā)現(xiàn)，而其它小部件的泄漏往往被用戶所忽略，這也是造成壓縮空氣浪費的原因。

2.3 降低空壓機系統(tǒng)能耗的方式

（1）對空氣過濾器進行定期維護。一臺空壓機的空氣過濾器都有幾十個濾筒?？諌簷C運行一段時間后，濾筒上面都會不同程度吸入粉塵。盡管過濾器自身帶有反吹系統(tǒng)，但是并不能完全去除濾筒上的污染物，如果不進行清洗，會導(dǎo)致進風(fēng)不足或進風(fēng)中污染物含量過高，損傷設(shè)備，降低了空壓機的運行效率。因此，空壓機運行一段時間后，應(yīng)定期對空氣過濾器進行檢查，對積灰較多的濾筒拆下進行清洗，對污染嚴重或者已損壞的濾筒及時更換。

（2）適當調(diào)整空壓機出口壓力。我廠三個空壓站的出口壓力值都在0.7MPa以上，該壓力值設(shè)置較高，即便扣除輸送過程中壓力的損失，也已經(jīng)超過了用戶的需求，造成了一定的能源浪費。目前，車間通過對用戶的調(diào)研，在滿足用氣點工藝和使用要求的情況下，適當調(diào)整了空壓機本體的排氣壓力，節(jié)約了能耗。

（3）改變空壓機運行管理模式，盡可能保證空壓機滿載運行。為了解決由于用戶生產(chǎn)的不穩(wěn)定性和不連續(xù)性，造成壓縮空氣產(chǎn)氣量和用氣壓力的持續(xù)變化給空壓機的高效運行管理造成不利影響，我廠對現(xiàn)有的空壓機站的運行管理模式進行了優(yōu)化調(diào)整，將二空站分別與一空站和三空站進行了聯(lián)網(wǎng)，未來還會將四所空壓站進行并網(wǎng)，同時增加了智慧調(diào)度系統(tǒng)，能夠根據(jù)壓縮空氣管網(wǎng)的負荷變化，實時調(diào)整各空壓機站的運行，盡可能讓部分空壓機長期持續(xù)滿載運行，在保障管網(wǎng)的壓力和流量的同時，保證產(chǎn)氣與供氣的平衡，提高空壓機的運行效率。

（4）改善循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)。我廠空壓站的循環(huán)冷卻水大都是未經(jīng)消毒和軟化的保安水，在冷卻過程中不斷的升溫降溫，不可避免的造成微生物和藻類的滋生，特別是夏季，氣溫較高時，不僅造成管網(wǎng)的結(jié)垢，而且滋生的微生物附著在冷卻器上，既造成設(shè)備的堵塞，又影響冷卻效果，影響空壓機的效率。為解決該問題，采取了向循環(huán)水系統(tǒng)投加緩蝕阻垢劑和殺菌滅藻劑的方式，同時建立定期排污制度，確保水質(zhì)穩(wěn)定。

（5）查找泄漏和定期維保及校驗。壓縮空氣用戶在使用過程中往往只關(guān)心壓力和流量，對泄漏問題往往認識不足、重視不夠，容易造成浪費。因此，我廠強化了日常的點巡檢，及時發(fā)現(xiàn)泄漏點并進行處理，將泄漏量降到最低。同時，我廠也加強了設(shè)備的維護保養(yǎng)工作，要求A級保養(yǎng)在連續(xù)運行4000h或1年時進行、B級保養(yǎng)在連續(xù)運行8000h或2年時進行、C級保養(yǎng)在連續(xù)運行24000h或4年時進行、D級保養(yǎng)在連續(xù)運行48000h或6年時進行。對空壓系統(tǒng)配套的壓力表、溫度計、壓力傳感器、溫度傳感器或壓力開關(guān)等監(jiān)控配件進行定期的檢查，及時進行維保和校驗，確保監(jiān)控設(shè)備發(fā)揮應(yīng)有的作用。

3 結(jié)語

通過對空壓機節(jié)能降耗技術(shù)的探討，空壓站節(jié)能降耗的發(fā)展方向應(yīng)從以下幾方面進行：

（1）優(yōu)化壓縮空氣的管網(wǎng)布局，提高系統(tǒng)設(shè)備的運行可靠性，延長設(shè)備的使用壽命，降低系統(tǒng)的能耗損失。

（2）在滿足用戶要求的條件下，合理設(shè)置排氣壓力，避免因排氣壓力的設(shè)置過高而造成能源浪費，終端用戶合理的使用壓縮空氣和管網(wǎng)布局也是節(jié)能的關(guān)鍵。

（3）優(yōu)化空壓機的運行模式，盡可能保證空壓機滿負荷連續(xù)運轉(zhuǎn)，避免因頻繁開機停機造成的損失。

（4）改善空壓機冷卻水水質(zhì)，做好水質(zhì)穩(wěn)定工作，確保冷卻效果。

（5）提高智能調(diào)度水平，建立空壓站聯(lián)網(wǎng)，這樣既可以應(yīng)對空氣系統(tǒng)中用氣量和用氣壓力的變化引起管網(wǎng)流量、壓力不斷變化，而且還可以起到安全保供的作用。