【壓縮機網(wǎng)】1 石化行業(yè)高能耗現狀
1.1 石化行業(yè)高耗能設備現狀
石化行業(yè)既是能源生產(chǎn)大戶(hù)也是能源消耗大戶(hù)，石油加工過(guò)程中消耗大量能源。其中設備能耗是煉油化工裝置能耗主要組成部分。根據中國石化 2005年的統計，中國石化2005年加工原油14879.50萬(wàn)噸，煉油綜合能耗為68.59千克標油/噸，總能耗約合1020.58萬(wàn)噸標油，其中催化燒焦占31.29%，燃料氣占 29.73%，電耗占18.44%，蒸汽占14.96%，燃料油占4.74%，新鮮水占0.09%，其它占2.63%，外輸熱量占1.88%。從上述數據可以看出，煉油企業(yè)能耗中燃料油和燃料氣占第一位，其次是催化燒焦，電耗占第三位。由設備消耗轉化的燃料油、燃料氣、電耗、蒸汽占了67.84%。電能主要由動(dòng)設備，如泵、風(fēng)機、壓縮機、分離機械、制冷空調等消耗，用于輸送分離各類(lèi)介質(zhì)?？偟膩?lái)說(shuō)，設備用能占了煉油化工裝置用能的 70% 左右，提高設備及設備系統的能效是石化企業(yè)節能減排的主要途徑之一。
1.2 石化行業(yè)壓縮機的用能問(wèn)題與差距
通過(guò)調研發(fā)現，我國石化行業(yè)高耗能設備與國際先進(jìn)水平相比還有一定差距，節能潛力很大，以壓縮機為例，主要表現在以下幾個(gè)方面。
?。?）部分壓縮機偏離設計工況
通過(guò)某石化煉油分部6000V壓縮機效率測算得出，壓縮機匹配的電機負載率平均值是77.3%，接近下限75%，有的甚至只有41%。壓縮機運行負荷偏離設計工況，動(dòng)力負載率有待提高。
?。?）工藝用壓縮機缺少能效評價(jià)方法
一般動(dòng)力空氣壓縮機，產(chǎn)品標準、試驗方法、能效標準齊全。但節能監測方法標準系1996 年頒布實(shí)施，應根據現狀進(jìn)行修訂。
工藝用壓縮機缺乏能效考核標準。由于工藝用壓縮機種類(lèi)繁多，型式各異，大部分功率大，難以監測，目前還缺乏能效考核標準，掌握的能效數據少，難以判斷壓縮機性能是否高效。
?。?）變負荷運行調節急待改善
石化行業(yè)對于低負荷運行常采用加卸載/回氣調節的方法，能耗很大，調節下來(lái)的氣量相當于對于這部分做的功完全浪費了。系統低負載運行，還帶來(lái)壓縮空氣后處理設備低效率運行。在匹配不完全合理情況下，系統的多數設備處于部分低負載的狀態(tài)，能源使用效率低下現象十分嚴重。因此，變負荷運行調節亟待改善。典型的氣動(dòng)系統如圖1所示。壓縮空氣系統能耗的96%為工業(yè)壓縮機的耗電。我國工業(yè)壓縮機的耗電量約占全國總耗電量的6%。
石油化工企業(yè)，空壓機組上都是依靠機器原始的控制方式（自帶的上下限壓力控制），基本沒(méi)有實(shí)現聯(lián)控，只能查看單臺空壓機的運行參數。一般石化企業(yè)內，壓縮空氣主要用途有設備用氣、儀表用氣和制氮三類(lèi)。設備用氣在化工廠(chǎng)內主要用于用氣設備，主要集中在氣動(dòng)泵、包裝機械上，其它用途如吹掃、清潔較少，供氣壓力7bar，供氣壓力偏好，存在一定的浪費。設備用氣經(jīng)過(guò)除油、除水和塵埃之后，專(zhuān)供儀表用氣，供氣壓力至少4.5bar。有的企業(yè)儀表用氣壓力設為6bar～7bar，目的就是為了防止管網(wǎng)中用氣量突然變化，儀表用氣壓力瞬間降低，導致部分儀表無(wú)法正常工作（例如，FC電磁閥）。大部分企業(yè)的空壓機系統規劃不太合理，存在明顯浪費。如果將化工企業(yè)的空壓機系統能耗降下來(lái)，將大幅減少企業(yè)的耗電量。通過(guò)氣動(dòng)系統的節能改造，完全可以實(shí)現20%～30%的節能。
1.3 石化行業(yè)壓縮機節能的對策與建議
綠色、清潔、低碳和循環(huán)經(jīng)濟將成為新的生產(chǎn)方式和發(fā)展方式的主導力量。2009年10月26日，國務(wù)院正式對外宣布控制溫室氣體排放的行動(dòng)目標，決定到2020年單位國內生產(chǎn)值二氧化碳排放Lk2005年下降40%～45%。石化企業(yè)無(wú)論從企業(yè)經(jīng)營(yíng)還是社會(huì )責任角度出發(fā)，均面臨極大地節能減排壓力，走節能環(huán)保、低碳發(fā)展之路是石化企業(yè)的基本要求。對石化行業(yè)壓縮機節能的對策及建議如下：
?。?）企業(yè)應提高節能意識
壓縮機是石化行業(yè)能源消耗大戶(hù)，節能減排大有潛力可挖。生產(chǎn)單位應提高認識，加強節能意識。
?。?）制定壓縮機性能評價(jià)、監測方法
調研中，發(fā)現缺少壓縮機性能評價(jià)、監測方法。制造單位無(wú)法對生產(chǎn)的壓縮機進(jìn)行性能監測，用戶(hù)使用時(shí)也無(wú)法對壓縮機的性能進(jìn)行監測。沒(méi)有性能監測，就不能夠對壓縮機的效率進(jìn)行精確評價(jià)，阻礙壓縮機水平的提高和確定節能方向。
?。?）推廣節能型氣量負荷調節技術(shù)
根據末端用氣需求進(jìn)行氣量調節技術(shù)是一項好的節能技術(shù)，目前國外公司已經(jīng)廣泛使用，但是國內應用仍處于推廣階段。
?。?）加強對壓縮機運行狀態(tài)的監測
在調研時(shí)發(fā)現企業(yè)對有些壓縮機的運行狀態(tài)參數并沒(méi)有進(jìn)行全方位的健康監測，例如壓縮機氣量調節時(shí)的回流氣量，壓縮機排氣量與電流的對應報警等。這導致在生產(chǎn)運行時(shí)無(wú)法實(shí)現對壓縮機運行狀況，運行安全分析等全面的了解。
目前，一些先進(jìn)的壓縮機節能技術(shù)已經(jīng)逐步實(shí)現了國產(chǎn)化，因此這些技術(shù)在國內市場(chǎng)的完善、推廣等工作對我國節能減排事業(yè)意義重大。
2 壓縮空氣的成本
空氣來(lái)自大氣，取之不盡，用之不竭，工業(yè)現場(chǎng)很多人都認為使用壓縮空氣是不需要成本的，對壓縮空氣成本認識極其淡薄，這是導致現場(chǎng)浪費的一個(gè)主要原因。
工業(yè)壓縮機的能耗指標通常用“比能量”來(lái)表示。比能量指標表示的是輸出單位體積壓縮空氣所需的平均耗電量：kWh/m3(ANR)。該指標在壓縮機輸出壓力為0.7MPa(G)時(shí)在0.08～0.12kWh /m3(ANR)范圍內，數值越小，表示效率越高。壓縮機的比能量因壓縮機和輸出壓力而異。如按我國絕大多數地方的工業(yè)用電每度電費0.6元計算的話(huà)，制造1m3(ANR)壓縮空氣所需電費為4.8分錢(qián)～7.2分錢(qián)。
除電費外，壓縮空氣制造成本中還有壓縮機潤滑油、定期保養及設備折舊費等。以年工作時(shí)間 4000小時(shí)的中型螺桿式壓縮機為例，該部分成本與電費各占19%和81%。如將這部分成本也計入的話(huà)，1m3(ANR)壓縮空氣的實(shí)際制造成本為6分錢(qián)～9分錢(qián)。
由此來(lái)看，壓縮空氣并不便宜，建立壓縮空氣成本意識是氣動(dòng)節能的第一步。
3 壓縮空氣系統節能理念
3.1 現有空氣壓縮機調節方式分析
通常狀況下，設計院總是根據用戶(hù)用氣量z*大的工況來(lái)選定螺桿空壓機的容積流量（用戶(hù)常稱(chēng)排氣量）。然而在使用過(guò)程中，總是因種種原因要求改變空壓機的容積流量，以適應工業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)的運行工況。此外，從工作原理可知，屬于容積式壓縮機械的螺桿空壓機的容積流量，不因供氣管網(wǎng)內壓力的提高而降低。因此，若不對空壓機的容積流量做相應的有效調節，不但增加了功耗，在某種場(chǎng)合下，還有可能發(fā)生事故。所以必須設置調節控制機構，對螺桿空壓機進(jìn)行流量調節[1]。
3.1.1 加/卸載調節
加/卸載調節有時(shí)又稱(chēng)為“滿(mǎn)載—空載”調節，其基本做法就是讓空壓機的排氣壓力達到某一特定壓力時(shí)關(guān)閉空壓機進(jìn)氣閥，然后在排氣壓力降低到一定程度時(shí)又重新打開(kāi)空壓機進(jìn)氣閥。中間間隔的時(shí)間，取決于儲氣罐、管道容積的大小、生產(chǎn)現場(chǎng)的用氣情況及管網(wǎng)允許的壓力波動(dòng)，通常的管網(wǎng)壓力波動(dòng)范圍應控制在0.1MPa范圍內。
上述的加/卸載調節方式調節機構簡(jiǎn)單、經(jīng)濟性很好，常被螺桿空壓機生產(chǎn)廠(chǎng)家用于螺桿空壓機的容量調節，以適應實(shí)際工況的需求。
加/卸載調節方式優(yōu)點(diǎn)明顯，但其缺點(diǎn)亦很突出。這種容量調節方式使得供氣管網(wǎng)內的壓力在Pmin～Pmax之間來(lái)回波動(dòng)，圖2示出了這種管網(wǎng)內的壓力波動(dòng)特性。從運行能耗角度考慮，會(huì )帶來(lái) 2個(gè)部分的能量浪費，Pmin是z*低壓力值，即能夠保證廠(chǎng)家正常生產(chǎn)的z*低壓力。一般情況下，Pmax、Pmin之間關(guān)系可以用下式來(lái)表示：Pmax ＝(1＋δ)
Pmin(1)δ是一個(gè)百分數，其數值大致在 10%～20%之間。
?。?）壓縮空氣壓力超過(guò)Pmin所消耗的能量
在壓力達到Pmin后，加/卸載調節方式?jīng)Q定供氣管網(wǎng)壓力會(huì )繼續上升 (直到Pmax)。這一過(guò)程中必將會(huì )消耗更多的能量，從而導致供氣系統能耗的增加。請大家注意：這里的能耗損失是指供氣系統中所有空壓機的能耗，而不是供氣系統中某臺空壓機的單機能耗。針對這一運行工況能耗浪費我們可采用氣動(dòng)功率分析。
式中P：氣動(dòng)功率[kW]；pa：大氣絕對壓力[Pa]；
Qa：換算到大氣狀態(tài)下的體積流量[m³/s]；ln：自然對數；
p：壓縮空氣絕對壓力[Pa]。
例如，某工廠(chǎng)現有4臺250kW的螺桿空壓機，每臺額定容積流量為43.2m³/min，工廠(chǎng)的平均用氣量為150m³/min，空壓機容積流量采用加/卸載調節方式，加載壓力設置為6bar，卸載壓力設置為7bar，運行能耗計算如下：由壓力波動(dòng)范圍為6bar～7bar，可假設管網(wǎng)平均供氣壓力為6.5bar。由絕對壓力7.5bar、流量150m³/min（ANR）的壓縮空氣的氣動(dòng)功率為535kW；絕對壓力7bar、流量150m³/min（ANR）的壓縮空氣的氣動(dòng)功率為486kW；即由此壓力波動(dòng)每小時(shí)造成的能源浪費為535-486=49度電，每天就浪費了1176度電，可見(jiàn)浪費十分嚴重。
上一過(guò)程 (Pmin到Pmax) 消耗的能量主要浪費在高于Pmin的氣體在進(jìn)入氣動(dòng)元件前，其壓力需要經(jīng)過(guò)供氣管道、減壓閥等減壓至接近Pmin這一過(guò)程中。
?。?）單機卸載時(shí)調節方法不合理所消耗的能量
通常情況下，當壓力達到Pmax 時(shí)，空壓機通過(guò)如下方法來(lái)降壓卸載：關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機處于空轉狀態(tài)，同時(shí)將油氣分離罐中多余的壓縮空氣通過(guò)放空閥放空。這種調節方法要造成很大的能量浪費。關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機空轉雖然可以使空壓機不需要再壓縮氣體做功，但空壓機在空轉中還是要帶動(dòng)螺桿做回轉運動(dòng)，據經(jīng)驗測算，空壓機卸載時(shí)的能耗約占空壓機滿(mǎn)載運行時(shí)的30%～50%，在做無(wú)用功。很明顯在加、卸載供氣調節方式下，空壓機電機存在很大的能源浪費。例如，250kW的螺桿空壓機，每小時(shí)卸載20分鐘，卸載功率為75kW，則每天就浪費了75×8=600度電。
其它不足之處：頻繁關(guān)閉、打開(kāi)進(jìn)氣閥，會(huì )加速進(jìn)氣閥的磨損，增加維修量和維修成本；頻繁采用打開(kāi)和關(guān)閉放氣閥，放氣閥的耐用性得不到保障；頻繁的加/卸載對電機帶來(lái)的機械沖擊。
3.1.2 容調閥節流調節[3]
容調閥節流調節其基本做法就是通過(guò)在螺桿空壓機的吸氣管上加裝吸氣節流閥，利用排氣壓力的變化自動(dòng)調節進(jìn)氣閥的開(kāi)啟度對吸氣進(jìn)行節流，就可實(shí)現調節壓縮機容積流量的目的。
從圖3中可以看出，如果僅通過(guò)吸氣節流使空壓機“空轉”運轉，雖然不會(huì )排出氣體，但其耗功卻是滿(mǎn)負荷時(shí)的70%左右。為了提高在調節工況下壓縮機的效率，常常還需采用降低排氣壓力的方案。即把壓縮機與z*小壓力閥之間的氣體放空，使排氣壓力降到大氣壓力或比大氣壓力稍高的數值（噴油壓力）。圖3示出這種調節方案的特性曲線(xiàn)，表明在容積流量為零時(shí)，壓縮機的功耗將大大減小。
圖4示出的吸氣節流和排氣放的這種調節方法也被部分螺桿空壓機生產(chǎn)廠(chǎng)家所應用。這種調節方式實(shí)現方法用得z*多的是：使用蝶閥調節，蝶閥的調節或關(guān)閉由數碼控制步進(jìn)電機控制，當供氣管網(wǎng)壓力達到空壓機的額定卸載壓力99%時(shí)，調節閥開(kāi)始工作，隨著(zhù)供氣管網(wǎng)壓力的上升，調節量不斷增加。當空壓機的排氣量等于工廠(chǎng)的用氣量時(shí)，調壓保持穩定，當壓力調整到工廠(chǎng)設定值時(shí)，氣量z*終能減少到空壓機額定氣量的60%左右。若此時(shí)供氣管網(wǎng)壓力略微升高，就觸發(fā)空壓機本身的控制器。然后空壓機就切換到卸載控制位置，空壓機放氣卸載；若調壓保持穩定后，若空壓機的排氣量小于工廠(chǎng)用氣量時(shí)，隨著(zhù)排氣壓力的降低，控制系統發(fā)出控制信號，使得進(jìn)氣閥開(kāi)啟度逐漸增大，直到完全打開(kāi)為止（空壓機加載運行）。
上述的容調閥節流調節方式調節機構亦不是很復雜、在小范圍內能起到對螺桿空壓機容量進(jìn)行調節的作用，但其缺點(diǎn)尤為突出。這種容量調節方式在使用過(guò)程中，只有當供氣管網(wǎng)的壓力波動(dòng)到接近Pmax時(shí)，容調閥才進(jìn)行調節，當容量調節到額定值的60%時(shí)，若此時(shí)排氣壓力仍上升，需讓空壓機卸載運行。因此，供氣管網(wǎng)內的壓力仍會(huì )在Pmin～Pmax之間來(lái)回波動(dòng)。從運行能耗角度考慮，會(huì )帶來(lái)兩個(gè)部分的能量浪費。
?。?）壓縮空氣壓力超過(guò)Pmin所消耗的能量，這一過(guò)程的能耗浪費前面已說(shuō)明。
?。?）容量調節過(guò)程中氣電比升高引起的能量浪費
圖4中，我們可以直接看出容量調節時(shí)，由于節流作用，降低了氣體的壓力和密度，故理論上可以進(jìn)行連續無(wú)級地調節壓縮機的流量。圖3示出螺桿空壓機的采用吸氣節流調節時(shí)的特性曲線(xiàn)，理想的情況是功耗與容積流量成正比，即呈45°虛線(xiàn)所示。吸氣節流調節的曲線(xiàn)與理想情況下的偏差，是由于以下兩個(gè)相互制約的因素所引起的。當吸氣節流時(shí)，一方面壓縮機的容積流量在減小，因此其功耗下降；另一方面節流使得吸氣壓力降低，壓比隨之升高，單位氣量的耗功也跟著(zhù)增加。容積流量調節過(guò)程中的比功率增大，帶來(lái)了額外的能源浪費。
另外，值得指出的是，當采用吸氣節流的調節方法時(shí)，隨著(zhù)壓縮比升高，壓縮機的排氣溫度也會(huì )升高。所以在無(wú)油螺桿空壓機中，由于排氣溫度的制約，這種調節方式的應用場(chǎng)合有著(zhù)嚴格的限制。只有當排氣溫度遠遠低于所允許的z*大值時(shí)，才可以在無(wú)油螺桿空壓機中采用這種容量調節方法。
3.2 空氣壓縮節能理念分析
要想消減壓縮空氣系統的能耗，必須消減壓縮空氣的消耗量，從而減少壓縮機的耗電量。壓縮空氣的使用能耗可以用氣動(dòng)功率的積分表示。因此，如圖5所示，在壓縮空氣使用中，減少壓力、流量、時(shí)間任何一個(gè)變量，都可降低壓縮空氣能耗。例如，如能將壓縮機輸出壓力從0.7MPa降低到0.6MPa，可以節約壓縮機用電至少5.8%，考慮到壓力降低后泄漏的減少，降壓0.1MPa通常節能 8%～10%。
圖5式中：
Pa：大氣壓絕對壓力
Qa：換算到大氣狀態(tài)下的體積流量
t：時(shí)間
同時(shí)，節能的具體要素包括壓力、流量和時(shí)間，如圖6。
具體到壓縮空氣系統中三大環(huán)節（空壓站、管網(wǎng)、末端設備），采取如下的節能措施：
?。?）壓縮空氣的產(chǎn)生：壓縮機的合理配置與運行，供給壓力的降壓及運行模式優(yōu)化，壓縮機與空氣凈化設備狀態(tài)的日常管理。
?。?）壓縮空氣的傳送：泄漏的日常點(diǎn)檢與z*小化，接頭處的壓損改進(jìn)，管網(wǎng)節點(diǎn)配置的合理化，耗氣量分配的監測與日常管理。
?。?）壓縮空氣的使用：噴嘴的合理化，各用氣節點(diǎn)壓力及流量的合理化，機器非工作時(shí)供氣的停止，分壓供氣，測量管路的z*短化。
日本在氣動(dòng)系統節能技術(shù)的研究和實(shí)施中，走在世界的前列。實(shí)施氣動(dòng)節能中的一些數據對我國具有很大的參考價(jià)值。日本企業(yè)實(shí)施氣動(dòng)節能的主要對象如圖7所示，氣動(dòng)系統投資回收期如表1所示。從數據中可以看出，氣源和噴嘴的節能是氣動(dòng)系統節能s*要考慮的關(guān)鍵點(diǎn)，氣動(dòng)系統的投資回收期1年就可以收回67%的成本。泄露和配管的恰當處理也可以很有效地實(shí)現壓縮空氣的節省。
4 當前我國石油化工企業(yè)壓縮空氣系統存在的主要問(wèn)題
在當前我國用戶(hù)的壓縮空氣系統中，能源浪費主要表現為泄露偏大、壓縮機配置及運行僅以保壓為目的、供給壓力不合理、噴嘴低效、設備用氣存在浪費、現場(chǎng)工人用氣成本意識淡薄等問(wèn)題。
在泄露問(wèn)題上，工廠(chǎng)中的泄露量通常占供氣量的10%～30%，而管理不善的工廠(chǎng)甚至可能高達 50%。有時(shí)一個(gè)汽車(chē)組裝車(chē)間的泄漏點(diǎn)就有2萬(wàn)個(gè)，其中，泄露量的90%以上來(lái)自設備使用中的零部件老化或破損。而尤為嚴重的是，現場(chǎng)管理人員遠遠地低估了泄漏造成的損失。比如，在供氣壓力為0.7MPa下的氣管中一個(gè)直徑1mm的泄漏小孔，每年導致的損失高達約3525度電，幾乎相當于兩個(gè)三口之家的全年家庭用電，如表2。加強泄漏損失意識、普及泄漏檢測及預防手段是當前工作重點(diǎn)。當前國內一些企業(yè)在開(kāi)始利用ECOSO泄露檢測儀及泄露點(diǎn)掃描槍查漏堵漏，并已取得一些成效。
壓縮機的合理配置及合理運行對節省用電非常重要。通常，為使輸出壓力波動(dòng)小，很多壓縮機采用吸氣閥調節方式。這種方式在沒(méi)有供氣的情況下也仍需消耗40%～70%額定功率的電力，浪費較嚴重。為此，導入變頻控制、臺數控制，采用空壓機房節能監控系統等措施對削減電力十分奏效。而這些在工廠(chǎng)的實(shí)際操作中基本都被忽略，保證壓力成為大多數工廠(chǎng)對壓縮機管理的w*要求。
另外，由于管道壓力損失不確定，設備啟動(dòng)存在流量高峰等原因，壓縮機的供氣壓力有時(shí)比現場(chǎng)要求壓力高出0.2MPa～0.3MPa。而末端設備每提高0.1MPa，壓縮機的耗電就提高4%～8%，造成了巨大的能源浪費。有時(shí)也會(huì )為了少數幾臺壓力要求高的設備，而整個(gè)調高供氣的壓力，這在能源使用配置上極其不合理，非明智之舉。
噴嘴在噴氣織機、制造加工的精修及機加工等工藝現場(chǎng)被廣泛使用，其耗氣量在某些產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域達到總供氣量的50%。通常，噴嘴在使用過(guò)程中存在供氣管道過(guò)長(cháng)、供給壓力過(guò)高、用直管銅管做噴嘴等問(wèn)題。另外，現場(chǎng)人員很容易為了追求大沖擊力而擅自擴大噴嘴噴口、提高供給壓力，從而造成很大的用氣浪費，如圖8、9。
另外，在氣動(dòng)設備中存在用氣不合理的現象也比較突出，例如確定工件是否卡到位的氣體背壓檢測、真空發(fā)生器給氣等存在不工作也不間斷供氣現象。尤其是化學(xué)藥液槽等用于攪拌目的的用氣、輪胎制造中的定型充氣等，從0.7MPa的高壓減壓到0.1MPa～0.2MPa使用的現象非常普遍，浪費得令人痛心。從工藝上把握設備的實(shí)際需要壓力和z*低耗氣量是使設備耗氣合理化的前提。由于設備用氣不合理導致的浪費平均估計為供氣量的20%。
以上種種問(wèn)題，表明當前壓縮空氣系統的使用中用氣浪費比較嚴重。用氣設備的節能改造措施有：①使用新型氣動(dòng)噴嘴節能裝置和脈沖式氣槍?zhuān)ぜ轿粫r(shí)噴嘴開(kāi)始吹掃；②工件到位時(shí)真空發(fā)生器開(kāi)始供氣；③高耗能氣動(dòng)設備改為電動(dòng)設備（工藝攪拌）；④大型氣缸改兩節節能型氣缸；⑤壓縮空氣滿(mǎn)足設備z*低需求壓力，增加合適儲氣罐緩沖瞬間大的用氣量；⑥在特定行業(yè)采用專(zhuān)業(yè)氣動(dòng)設備，如電解鋁行業(yè)推廣使用的打殼缸專(zhuān)用節氣閥等。
因此，只要對壓縮空氣系統開(kāi)展詳細調查，明確問(wèn)題所在，采取合理有效的節能措施，整個(gè)系統可以實(shí)現20%甚至更高的節能效果。
5 壓縮空氣系統節能在中國具有重大意義
筆者曾對中國某橡膠企業(yè)進(jìn)行氣動(dòng)系統節能改造，z*終使工廠(chǎng)每單位產(chǎn)量壓縮機耗電量削減了30%以上，如表3、圖10所示。2010年初，筆者對中國某輪轂企業(yè)進(jìn)行氣動(dòng)系統節能改造，同樣實(shí)現系統節能30%以上，如表4所示。在我國如果能廣泛開(kāi)展氣動(dòng)節能活動(dòng)、普及氣動(dòng)節能技術(shù)，每年可為國家節約用電約600億度，折合金額360億元，具有非?？捎^(guān)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
目前，針對我國化工、化纖、紡織、汽車(chē)、橡膠、電子半導體、加工機械等制造行業(yè)的大中型企業(yè)，以降低空氣壓縮機能耗為目的，結合各個(gè)行業(yè)特點(diǎn)研究切實(shí)可行的節能技術(shù)，制定一整套行之有效、易于實(shí)施、投資回收期小的節能實(shí)施流程，將節能措施行業(yè)化、系統化、具體化、可操作化、可視化并進(jìn)而規范化，可為企業(yè)的節能降耗和國家的節能目標做出應有的貢獻。
參考文獻
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[3]孔德文 ,林惟鋟.螺桿空壓機容積流量調節的能耗分析[J].液壓與氣動(dòng)，2011.
1.1 石化行業(yè)高耗能設備現狀
石化行業(yè)既是能源生產(chǎn)大戶(hù)也是能源消耗大戶(hù)，石油加工過(guò)程中消耗大量能源。其中設備能耗是煉油化工裝置能耗主要組成部分。根據中國石化 2005年的統計，中國石化2005年加工原油14879.50萬(wàn)噸，煉油綜合能耗為68.59千克標油/噸，總能耗約合1020.58萬(wàn)噸標油，其中催化燒焦占31.29%，燃料氣占 29.73%，電耗占18.44%，蒸汽占14.96%，燃料油占4.74%，新鮮水占0.09%，其它占2.63%，外輸熱量占1.88%。從上述數據可以看出，煉油企業(yè)能耗中燃料油和燃料氣占第一位，其次是催化燒焦，電耗占第三位。由設備消耗轉化的燃料油、燃料氣、電耗、蒸汽占了67.84%。電能主要由動(dòng)設備，如泵、風(fēng)機、壓縮機、分離機械、制冷空調等消耗，用于輸送分離各類(lèi)介質(zhì)?？偟膩?lái)說(shuō)，設備用能占了煉油化工裝置用能的 70% 左右，提高設備及設備系統的能效是石化企業(yè)節能減排的主要途徑之一。
1.2 石化行業(yè)壓縮機的用能問(wèn)題與差距
通過(guò)調研發(fā)現，我國石化行業(yè)高耗能設備與國際先進(jìn)水平相比還有一定差距，節能潛力很大，以壓縮機為例，主要表現在以下幾個(gè)方面。
?。?）部分壓縮機偏離設計工況
通過(guò)某石化煉油分部6000V壓縮機效率測算得出，壓縮機匹配的電機負載率平均值是77.3%，接近下限75%，有的甚至只有41%。壓縮機運行負荷偏離設計工況，動(dòng)力負載率有待提高。
?。?）工藝用壓縮機缺少能效評價(jià)方法
一般動(dòng)力空氣壓縮機，產(chǎn)品標準、試驗方法、能效標準齊全。但節能監測方法標準系1996 年頒布實(shí)施，應根據現狀進(jìn)行修訂。
工藝用壓縮機缺乏能效考核標準。由于工藝用壓縮機種類(lèi)繁多，型式各異，大部分功率大，難以監測，目前還缺乏能效考核標準，掌握的能效數據少，難以判斷壓縮機性能是否高效。
?。?）變負荷運行調節急待改善
石化行業(yè)對于低負荷運行常采用加卸載/回氣調節的方法，能耗很大，調節下來(lái)的氣量相當于對于這部分做的功完全浪費了。系統低負載運行，還帶來(lái)壓縮空氣后處理設備低效率運行。在匹配不完全合理情況下，系統的多數設備處于部分低負載的狀態(tài)，能源使用效率低下現象十分嚴重。因此，變負荷運行調節亟待改善。典型的氣動(dòng)系統如圖1所示。壓縮空氣系統能耗的96%為工業(yè)壓縮機的耗電。我國工業(yè)壓縮機的耗電量約占全國總耗電量的6%。
石油化工企業(yè)，空壓機組上都是依靠機器原始的控制方式（自帶的上下限壓力控制），基本沒(méi)有實(shí)現聯(lián)控，只能查看單臺空壓機的運行參數。一般石化企業(yè)內，壓縮空氣主要用途有設備用氣、儀表用氣和制氮三類(lèi)。設備用氣在化工廠(chǎng)內主要用于用氣設備，主要集中在氣動(dòng)泵、包裝機械上，其它用途如吹掃、清潔較少，供氣壓力7bar，供氣壓力偏好，存在一定的浪費。設備用氣經(jīng)過(guò)除油、除水和塵埃之后，專(zhuān)供儀表用氣，供氣壓力至少4.5bar。有的企業(yè)儀表用氣壓力設為6bar～7bar，目的就是為了防止管網(wǎng)中用氣量突然變化，儀表用氣壓力瞬間降低，導致部分儀表無(wú)法正常工作（例如，FC電磁閥）。大部分企業(yè)的空壓機系統規劃不太合理，存在明顯浪費。如果將化工企業(yè)的空壓機系統能耗降下來(lái)，將大幅減少企業(yè)的耗電量。通過(guò)氣動(dòng)系統的節能改造，完全可以實(shí)現20%～30%的節能。
1.3 石化行業(yè)壓縮機節能的對策與建議
綠色、清潔、低碳和循環(huán)經(jīng)濟將成為新的生產(chǎn)方式和發(fā)展方式的主導力量。2009年10月26日，國務(wù)院正式對外宣布控制溫室氣體排放的行動(dòng)目標，決定到2020年單位國內生產(chǎn)值二氧化碳排放Lk2005年下降40%～45%。石化企業(yè)無(wú)論從企業(yè)經(jīng)營(yíng)還是社會(huì )責任角度出發(fā)，均面臨極大地節能減排壓力，走節能環(huán)保、低碳發(fā)展之路是石化企業(yè)的基本要求。對石化行業(yè)壓縮機節能的對策及建議如下：
?。?）企業(yè)應提高節能意識
壓縮機是石化行業(yè)能源消耗大戶(hù)，節能減排大有潛力可挖。生產(chǎn)單位應提高認識，加強節能意識。
?。?）制定壓縮機性能評價(jià)、監測方法
調研中，發(fā)現缺少壓縮機性能評價(jià)、監測方法。制造單位無(wú)法對生產(chǎn)的壓縮機進(jìn)行性能監測，用戶(hù)使用時(shí)也無(wú)法對壓縮機的性能進(jìn)行監測。沒(méi)有性能監測，就不能夠對壓縮機的效率進(jìn)行精確評價(jià)，阻礙壓縮機水平的提高和確定節能方向。
?。?）推廣節能型氣量負荷調節技術(shù)
根據末端用氣需求進(jìn)行氣量調節技術(shù)是一項好的節能技術(shù)，目前國外公司已經(jīng)廣泛使用，但是國內應用仍處于推廣階段。
?。?）加強對壓縮機運行狀態(tài)的監測
在調研時(shí)發(fā)現企業(yè)對有些壓縮機的運行狀態(tài)參數并沒(méi)有進(jìn)行全方位的健康監測，例如壓縮機氣量調節時(shí)的回流氣量，壓縮機排氣量與電流的對應報警等。這導致在生產(chǎn)運行時(shí)無(wú)法實(shí)現對壓縮機運行狀況，運行安全分析等全面的了解。
目前，一些先進(jìn)的壓縮機節能技術(shù)已經(jīng)逐步實(shí)現了國產(chǎn)化，因此這些技術(shù)在國內市場(chǎng)的完善、推廣等工作對我國節能減排事業(yè)意義重大。
2 壓縮空氣的成本
空氣來(lái)自大氣，取之不盡，用之不竭，工業(yè)現場(chǎng)很多人都認為使用壓縮空氣是不需要成本的，對壓縮空氣成本認識極其淡薄，這是導致現場(chǎng)浪費的一個(gè)主要原因。
工業(yè)壓縮機的能耗指標通常用“比能量”來(lái)表示。比能量指標表示的是輸出單位體積壓縮空氣所需的平均耗電量：kWh/m3(ANR)。該指標在壓縮機輸出壓力為0.7MPa(G)時(shí)在0.08～0.12kWh /m3(ANR)范圍內，數值越小，表示效率越高。壓縮機的比能量因壓縮機和輸出壓力而異。如按我國絕大多數地方的工業(yè)用電每度電費0.6元計算的話(huà)，制造1m3(ANR)壓縮空氣所需電費為4.8分錢(qián)～7.2分錢(qián)。
除電費外，壓縮空氣制造成本中還有壓縮機潤滑油、定期保養及設備折舊費等。以年工作時(shí)間 4000小時(shí)的中型螺桿式壓縮機為例，該部分成本與電費各占19%和81%。如將這部分成本也計入的話(huà)，1m3(ANR)壓縮空氣的實(shí)際制造成本為6分錢(qián)～9分錢(qián)。
由此來(lái)看，壓縮空氣并不便宜，建立壓縮空氣成本意識是氣動(dòng)節能的第一步。
3 壓縮空氣系統節能理念
3.1 現有空氣壓縮機調節方式分析
通常狀況下，設計院總是根據用戶(hù)用氣量z*大的工況來(lái)選定螺桿空壓機的容積流量（用戶(hù)常稱(chēng)排氣量）。然而在使用過(guò)程中，總是因種種原因要求改變空壓機的容積流量，以適應工業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)的運行工況。此外，從工作原理可知，屬于容積式壓縮機械的螺桿空壓機的容積流量，不因供氣管網(wǎng)內壓力的提高而降低。因此，若不對空壓機的容積流量做相應的有效調節，不但增加了功耗，在某種場(chǎng)合下，還有可能發(fā)生事故。所以必須設置調節控制機構，對螺桿空壓機進(jìn)行流量調節[1]。
3.1.1 加/卸載調節
加/卸載調節有時(shí)又稱(chēng)為“滿(mǎn)載—空載”調節，其基本做法就是讓空壓機的排氣壓力達到某一特定壓力時(shí)關(guān)閉空壓機進(jìn)氣閥，然后在排氣壓力降低到一定程度時(shí)又重新打開(kāi)空壓機進(jìn)氣閥。中間間隔的時(shí)間，取決于儲氣罐、管道容積的大小、生產(chǎn)現場(chǎng)的用氣情況及管網(wǎng)允許的壓力波動(dòng)，通常的管網(wǎng)壓力波動(dòng)范圍應控制在0.1MPa范圍內。
上述的加/卸載調節方式調節機構簡(jiǎn)單、經(jīng)濟性很好，常被螺桿空壓機生產(chǎn)廠(chǎng)家用于螺桿空壓機的容量調節，以適應實(shí)際工況的需求。
加/卸載調節方式優(yōu)點(diǎn)明顯，但其缺點(diǎn)亦很突出。這種容量調節方式使得供氣管網(wǎng)內的壓力在Pmin～Pmax之間來(lái)回波動(dòng)，圖2示出了這種管網(wǎng)內的壓力波動(dòng)特性。從運行能耗角度考慮，會(huì )帶來(lái) 2個(gè)部分的能量浪費，Pmin是z*低壓力值，即能夠保證廠(chǎng)家正常生產(chǎn)的z*低壓力。一般情況下，Pmax、Pmin之間關(guān)系可以用下式來(lái)表示：Pmax ＝(1＋δ)
Pmin(1)δ是一個(gè)百分數，其數值大致在 10%～20%之間。
?。?）壓縮空氣壓力超過(guò)Pmin所消耗的能量
在壓力達到Pmin后，加/卸載調節方式?jīng)Q定供氣管網(wǎng)壓力會(huì )繼續上升 (直到Pmax)。這一過(guò)程中必將會(huì )消耗更多的能量，從而導致供氣系統能耗的增加。請大家注意：這里的能耗損失是指供氣系統中所有空壓機的能耗，而不是供氣系統中某臺空壓機的單機能耗。針對這一運行工況能耗浪費我們可采用氣動(dòng)功率分析。
式中P：氣動(dòng)功率[kW]；pa：大氣絕對壓力[Pa]；
Qa：換算到大氣狀態(tài)下的體積流量[m³/s]；ln：自然對數；
p：壓縮空氣絕對壓力[Pa]。
例如，某工廠(chǎng)現有4臺250kW的螺桿空壓機，每臺額定容積流量為43.2m³/min，工廠(chǎng)的平均用氣量為150m³/min，空壓機容積流量采用加/卸載調節方式，加載壓力設置為6bar，卸載壓力設置為7bar，運行能耗計算如下：由壓力波動(dòng)范圍為6bar～7bar，可假設管網(wǎng)平均供氣壓力為6.5bar。由絕對壓力7.5bar、流量150m³/min（ANR）的壓縮空氣的氣動(dòng)功率為535kW；絕對壓力7bar、流量150m³/min（ANR）的壓縮空氣的氣動(dòng)功率為486kW；即由此壓力波動(dòng)每小時(shí)造成的能源浪費為535-486=49度電，每天就浪費了1176度電，可見(jiàn)浪費十分嚴重。
上一過(guò)程 (Pmin到Pmax) 消耗的能量主要浪費在高于Pmin的氣體在進(jìn)入氣動(dòng)元件前，其壓力需要經(jīng)過(guò)供氣管道、減壓閥等減壓至接近Pmin這一過(guò)程中。
?。?）單機卸載時(shí)調節方法不合理所消耗的能量
通常情況下，當壓力達到Pmax 時(shí)，空壓機通過(guò)如下方法來(lái)降壓卸載：關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機處于空轉狀態(tài)，同時(shí)將油氣分離罐中多余的壓縮空氣通過(guò)放空閥放空。這種調節方法要造成很大的能量浪費。關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機空轉雖然可以使空壓機不需要再壓縮氣體做功，但空壓機在空轉中還是要帶動(dòng)螺桿做回轉運動(dòng)，據經(jīng)驗測算，空壓機卸載時(shí)的能耗約占空壓機滿(mǎn)載運行時(shí)的30%～50%，在做無(wú)用功。很明顯在加、卸載供氣調節方式下，空壓機電機存在很大的能源浪費。例如，250kW的螺桿空壓機，每小時(shí)卸載20分鐘，卸載功率為75kW，則每天就浪費了75×8=600度電。
其它不足之處：頻繁關(guān)閉、打開(kāi)進(jìn)氣閥，會(huì )加速進(jìn)氣閥的磨損，增加維修量和維修成本；頻繁采用打開(kāi)和關(guān)閉放氣閥，放氣閥的耐用性得不到保障；頻繁的加/卸載對電機帶來(lái)的機械沖擊。
3.1.2 容調閥節流調節[3]
容調閥節流調節其基本做法就是通過(guò)在螺桿空壓機的吸氣管上加裝吸氣節流閥，利用排氣壓力的變化自動(dòng)調節進(jìn)氣閥的開(kāi)啟度對吸氣進(jìn)行節流，就可實(shí)現調節壓縮機容積流量的目的。
從圖3中可以看出，如果僅通過(guò)吸氣節流使空壓機“空轉”運轉，雖然不會(huì )排出氣體，但其耗功卻是滿(mǎn)負荷時(shí)的70%左右。為了提高在調節工況下壓縮機的效率，常常還需采用降低排氣壓力的方案。即把壓縮機與z*小壓力閥之間的氣體放空，使排氣壓力降到大氣壓力或比大氣壓力稍高的數值（噴油壓力）。圖3示出這種調節方案的特性曲線(xiàn)，表明在容積流量為零時(shí)，壓縮機的功耗將大大減小。
圖4示出的吸氣節流和排氣放的這種調節方法也被部分螺桿空壓機生產(chǎn)廠(chǎng)家所應用。這種調節方式實(shí)現方法用得z*多的是：使用蝶閥調節，蝶閥的調節或關(guān)閉由數碼控制步進(jìn)電機控制，當供氣管網(wǎng)壓力達到空壓機的額定卸載壓力99%時(shí)，調節閥開(kāi)始工作，隨著(zhù)供氣管網(wǎng)壓力的上升，調節量不斷增加。當空壓機的排氣量等于工廠(chǎng)的用氣量時(shí)，調壓保持穩定，當壓力調整到工廠(chǎng)設定值時(shí)，氣量z*終能減少到空壓機額定氣量的60%左右。若此時(shí)供氣管網(wǎng)壓力略微升高，就觸發(fā)空壓機本身的控制器。然后空壓機就切換到卸載控制位置，空壓機放氣卸載；若調壓保持穩定后，若空壓機的排氣量小于工廠(chǎng)用氣量時(shí)，隨著(zhù)排氣壓力的降低，控制系統發(fā)出控制信號，使得進(jìn)氣閥開(kāi)啟度逐漸增大，直到完全打開(kāi)為止（空壓機加載運行）。
上述的容調閥節流調節方式調節機構亦不是很復雜、在小范圍內能起到對螺桿空壓機容量進(jìn)行調節的作用，但其缺點(diǎn)尤為突出。這種容量調節方式在使用過(guò)程中，只有當供氣管網(wǎng)的壓力波動(dòng)到接近Pmax時(shí)，容調閥才進(jìn)行調節，當容量調節到額定值的60%時(shí)，若此時(shí)排氣壓力仍上升，需讓空壓機卸載運行。因此，供氣管網(wǎng)內的壓力仍會(huì )在Pmin～Pmax之間來(lái)回波動(dòng)。從運行能耗角度考慮，會(huì )帶來(lái)兩個(gè)部分的能量浪費。
?。?）壓縮空氣壓力超過(guò)Pmin所消耗的能量，這一過(guò)程的能耗浪費前面已說(shuō)明。
?。?）容量調節過(guò)程中氣電比升高引起的能量浪費
圖4中，我們可以直接看出容量調節時(shí)，由于節流作用，降低了氣體的壓力和密度，故理論上可以進(jìn)行連續無(wú)級地調節壓縮機的流量。圖3示出螺桿空壓機的采用吸氣節流調節時(shí)的特性曲線(xiàn)，理想的情況是功耗與容積流量成正比，即呈45°虛線(xiàn)所示。吸氣節流調節的曲線(xiàn)與理想情況下的偏差，是由于以下兩個(gè)相互制約的因素所引起的。當吸氣節流時(shí)，一方面壓縮機的容積流量在減小，因此其功耗下降；另一方面節流使得吸氣壓力降低，壓比隨之升高，單位氣量的耗功也跟著(zhù)增加。容積流量調節過(guò)程中的比功率增大，帶來(lái)了額外的能源浪費。
另外，值得指出的是，當采用吸氣節流的調節方法時(shí)，隨著(zhù)壓縮比升高，壓縮機的排氣溫度也會(huì )升高。所以在無(wú)油螺桿空壓機中，由于排氣溫度的制約，這種調節方式的應用場(chǎng)合有著(zhù)嚴格的限制。只有當排氣溫度遠遠低于所允許的z*大值時(shí)，才可以在無(wú)油螺桿空壓機中采用這種容量調節方法。
3.2 空氣壓縮節能理念分析
要想消減壓縮空氣系統的能耗，必須消減壓縮空氣的消耗量，從而減少壓縮機的耗電量。壓縮空氣的使用能耗可以用氣動(dòng)功率的積分表示。因此，如圖5所示，在壓縮空氣使用中，減少壓力、流量、時(shí)間任何一個(gè)變量，都可降低壓縮空氣能耗。例如，如能將壓縮機輸出壓力從0.7MPa降低到0.6MPa，可以節約壓縮機用電至少5.8%，考慮到壓力降低后泄漏的減少，降壓0.1MPa通常節能 8%～10%。
圖5式中：
Pa：大氣壓絕對壓力
Qa：換算到大氣狀態(tài)下的體積流量
t：時(shí)間
同時(shí)，節能的具體要素包括壓力、流量和時(shí)間，如圖6。
具體到壓縮空氣系統中三大環(huán)節（空壓站、管網(wǎng)、末端設備），采取如下的節能措施：
?。?）壓縮空氣的產(chǎn)生：壓縮機的合理配置與運行，供給壓力的降壓及運行模式優(yōu)化，壓縮機與空氣凈化設備狀態(tài)的日常管理。
?。?）壓縮空氣的傳送：泄漏的日常點(diǎn)檢與z*小化，接頭處的壓損改進(jìn)，管網(wǎng)節點(diǎn)配置的合理化，耗氣量分配的監測與日常管理。
?。?）壓縮空氣的使用：噴嘴的合理化，各用氣節點(diǎn)壓力及流量的合理化，機器非工作時(shí)供氣的停止，分壓供氣，測量管路的z*短化。
日本在氣動(dòng)系統節能技術(shù)的研究和實(shí)施中，走在世界的前列。實(shí)施氣動(dòng)節能中的一些數據對我國具有很大的參考價(jià)值。日本企業(yè)實(shí)施氣動(dòng)節能的主要對象如圖7所示，氣動(dòng)系統投資回收期如表1所示。從數據中可以看出，氣源和噴嘴的節能是氣動(dòng)系統節能s*要考慮的關(guān)鍵點(diǎn)，氣動(dòng)系統的投資回收期1年就可以收回67%的成本。泄露和配管的恰當處理也可以很有效地實(shí)現壓縮空氣的節省。
4 當前我國石油化工企業(yè)壓縮空氣系統存在的主要問(wèn)題
在當前我國用戶(hù)的壓縮空氣系統中，能源浪費主要表現為泄露偏大、壓縮機配置及運行僅以保壓為目的、供給壓力不合理、噴嘴低效、設備用氣存在浪費、現場(chǎng)工人用氣成本意識淡薄等問(wèn)題。
在泄露問(wèn)題上，工廠(chǎng)中的泄露量通常占供氣量的10%～30%，而管理不善的工廠(chǎng)甚至可能高達 50%。有時(shí)一個(gè)汽車(chē)組裝車(chē)間的泄漏點(diǎn)就有2萬(wàn)個(gè)，其中，泄露量的90%以上來(lái)自設備使用中的零部件老化或破損。而尤為嚴重的是，現場(chǎng)管理人員遠遠地低估了泄漏造成的損失。比如，在供氣壓力為0.7MPa下的氣管中一個(gè)直徑1mm的泄漏小孔，每年導致的損失高達約3525度電，幾乎相當于兩個(gè)三口之家的全年家庭用電，如表2。加強泄漏損失意識、普及泄漏檢測及預防手段是當前工作重點(diǎn)。當前國內一些企業(yè)在開(kāi)始利用ECOSO泄露檢測儀及泄露點(diǎn)掃描槍查漏堵漏，并已取得一些成效。
壓縮機的合理配置及合理運行對節省用電非常重要。通常，為使輸出壓力波動(dòng)小，很多壓縮機采用吸氣閥調節方式。這種方式在沒(méi)有供氣的情況下也仍需消耗40%～70%額定功率的電力，浪費較嚴重。為此，導入變頻控制、臺數控制，采用空壓機房節能監控系統等措施對削減電力十分奏效。而這些在工廠(chǎng)的實(shí)際操作中基本都被忽略，保證壓力成為大多數工廠(chǎng)對壓縮機管理的w*要求。
另外，由于管道壓力損失不確定，設備啟動(dòng)存在流量高峰等原因，壓縮機的供氣壓力有時(shí)比現場(chǎng)要求壓力高出0.2MPa～0.3MPa。而末端設備每提高0.1MPa，壓縮機的耗電就提高4%～8%，造成了巨大的能源浪費。有時(shí)也會(huì )為了少數幾臺壓力要求高的設備，而整個(gè)調高供氣的壓力，這在能源使用配置上極其不合理，非明智之舉。
噴嘴在噴氣織機、制造加工的精修及機加工等工藝現場(chǎng)被廣泛使用，其耗氣量在某些產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域達到總供氣量的50%。通常，噴嘴在使用過(guò)程中存在供氣管道過(guò)長(cháng)、供給壓力過(guò)高、用直管銅管做噴嘴等問(wèn)題。另外，現場(chǎng)人員很容易為了追求大沖擊力而擅自擴大噴嘴噴口、提高供給壓力，從而造成很大的用氣浪費，如圖8、9。
另外，在氣動(dòng)設備中存在用氣不合理的現象也比較突出，例如確定工件是否卡到位的氣體背壓檢測、真空發(fā)生器給氣等存在不工作也不間斷供氣現象。尤其是化學(xué)藥液槽等用于攪拌目的的用氣、輪胎制造中的定型充氣等，從0.7MPa的高壓減壓到0.1MPa～0.2MPa使用的現象非常普遍，浪費得令人痛心。從工藝上把握設備的實(shí)際需要壓力和z*低耗氣量是使設備耗氣合理化的前提。由于設備用氣不合理導致的浪費平均估計為供氣量的20%。
以上種種問(wèn)題，表明當前壓縮空氣系統的使用中用氣浪費比較嚴重。用氣設備的節能改造措施有：①使用新型氣動(dòng)噴嘴節能裝置和脈沖式氣槍?zhuān)ぜ轿粫r(shí)噴嘴開(kāi)始吹掃；②工件到位時(shí)真空發(fā)生器開(kāi)始供氣；③高耗能氣動(dòng)設備改為電動(dòng)設備（工藝攪拌）；④大型氣缸改兩節節能型氣缸；⑤壓縮空氣滿(mǎn)足設備z*低需求壓力，增加合適儲氣罐緩沖瞬間大的用氣量；⑥在特定行業(yè)采用專(zhuān)業(yè)氣動(dòng)設備，如電解鋁行業(yè)推廣使用的打殼缸專(zhuān)用節氣閥等。
因此，只要對壓縮空氣系統開(kāi)展詳細調查，明確問(wèn)題所在，采取合理有效的節能措施，整個(gè)系統可以實(shí)現20%甚至更高的節能效果。
5 壓縮空氣系統節能在中國具有重大意義
筆者曾對中國某橡膠企業(yè)進(jìn)行氣動(dòng)系統節能改造，z*終使工廠(chǎng)每單位產(chǎn)量壓縮機耗電量削減了30%以上，如表3、圖10所示。2010年初，筆者對中國某輪轂企業(yè)進(jìn)行氣動(dòng)系統節能改造，同樣實(shí)現系統節能30%以上，如表4所示。在我國如果能廣泛開(kāi)展氣動(dòng)節能活動(dòng)、普及氣動(dòng)節能技術(shù)，每年可為國家節約用電約600億度，折合金額360億元，具有非?？捎^(guān)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
目前，針對我國化工、化纖、紡織、汽車(chē)、橡膠、電子半導體、加工機械等制造行業(yè)的大中型企業(yè)，以降低空氣壓縮機能耗為目的，結合各個(gè)行業(yè)特點(diǎn)研究切實(shí)可行的節能技術(shù)，制定一整套行之有效、易于實(shí)施、投資回收期小的節能實(shí)施流程，將節能措施行業(yè)化、系統化、具體化、可操作化、可視化并進(jìn)而規范化，可為企業(yè)的節能降耗和國家的節能目標做出應有的貢獻。
參考文獻
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