Kot široko uporabljen vir energije v industriji stisnjen zrak predstavlja od 10 % do 35 % celotne porabe energije v industrijski proizvodnji. 96 % porabe energije sistema stisnjenega zraka predstavlja poraba energije industrijskega kompresorja, letna poraba energije industrijskega kompresorja na Kitajskem pa predstavlja več kot 6 % celotne nacionalne porabe energije. Stroški obratovanja zračnega kompresorja, ki jih sestavljajo stroški nabave, stroški vzdrževanja in stroški obratovanja energije, po teoriji vrednotenja celotnega življenjskega cikla predstavljajo stroški nabave le približno 10 %, stroški energije pa kar 77 %. To kaže, da mora Kitajska ob izvajanju industrijskega in gospodarskega prestrukturiranja močno izboljšati učinkovitost izrabe energije sistema stisnjenega zraka.
Z vedno boljšim razumevanjem potreb podjetij po stisnjenem zraku in varčevanju z energijo ter zmanjševanju emisij je nujno izbrati ustrezno tehnologijo za obstoječe sisteme za energetsko preoblikovanje, da bi dosegli najboljše rezultate pri varčevanju z energijo. Raziskave kitajskih industrijskih podjetij v zadnjih dveh letih so pokazale, da povpraševanje po energetsko varčni prenovi izhaja predvsem iz naslednjih treh vidikov:
Poraba energije zračnega kompresorja je predstavljala prevelik delež porabe energije podjetja; nestabilnost oskrbe s stisnjenim zrakom, nihanja tlaka in drugi vplivi na normalno delovanje opreme; s širitvijo obsega proizvodnje se podjetje mora prilagoditi rasti povpraševanja s prvotnim sistemom stisnjenega zraka, da bi optimiziralo transformacijo, ki se prilagaja naraščajočemu povpraševanju. Zaradi značilnosti sistema stisnjenega zraka podjetja in ustrezne tehnologije za varčevanje z energijo, ki se razlikuje, se transformacije za varčevanje z energijo ne sme izvajati slepo, da bi se izboljšala stopnja uspešnosti transformacije. Še posebej pomembno je izbrati ustrezne ukrepe za varčevanje z energijo na podlagi celovite analize, testiranja in vrednotenja celotnega sistema. Avtorji so analizirali in raziskali značilnosti in obseg uporabe nekaterih obstoječih in novih tehnologij za varčevanje z energijo z raziskovanjem uporabe stisnjenega zraka v številnih industrijskih podjetjih.
Strategija varčevanja z energijo sistema
Na podlagi teorije o oceni porabe energije pnevmatskega sistema in analizi izgub energije, začenši z različnimi vidiki sestave sistema, se sprejmejo naslednji splošni ukrepi za varčevanje z energijo:
Proizvodnja stisnjenega zraka. Razumna konfiguracija in vzdrževanje različnih vrst kompresorjev, optimizacija načina delovanja, dnevno upravljanje opreme za čiščenje zraka. Transport stisnjenega zraka. Optimizacija konfiguracije cevovodnega omrežja, ločevanje dovodnih cevovodov visokega in nizkega tlaka; nadzor porazdelitve porabe zraka v realnem času, dnevni pregled in zmanjševanje puščanja, izboljšanje izgube tlaka na spojih. Uporaba stisnjenega zraka. Izboljšanje pogonskega tokokroga valjev, uporaba energetsko varčnih izdelkov, razvitih za to industrijo, kot so posebni ventili za varčevanje z zrakom za lupljenje valjev v industriji elektrolitskega aluminija, pa tudi energetsko varčne zračne pištole in šobe. Rekuperacija odpadne toplote kompresorja. Toplota, ki nastane med stiskanjem zraka, se rekuperira z izmenjavo toplote itd. in se uporablja za pomožno ogrevanje in procesno ogrevanje itd.
Proizvodnja stisnjenega zraka
1 Prihranek energije z enim zračnim kompresorjem
Trenutno se v industriji najpogosteje uporabljajo zračni kompresorji, ki se delijo predvsem na batne, centrifugalne in vijačne. Batni kompresorji se v nekaterih starih podjetjih še vedno uporabljajo v velikih količinah; centrifugalni kompresorji se pogosto uporabljajo v tekstilnih podjetjih s stabilnim delovanjem in visoko učinkovitostjo, vendar so nagnjeni k porastu napetosti, ko se tlak v sistemu nenadoma spremeni. Glavni ukrepi za varčevanje z energijo so: zagotavljanje čistoče dovajanega zraka, zlasti v tekstilnih podjetjih, dobro grobo filtriranje, da se izloči veliko število kratkih vlaken v zraku. Znižanje temperature na vstopu v zračni kompresor za izboljšanje učinkovitosti. Tlak mazalnega olja na vibracije rotorja centrifuge ima velik vpliv, zato je treba izbrati mazalno olje, ki vsebuje sredstva proti penjenju in stabilizatorje oksidacije. Bodite pozorni na kakovost hladilne vode, razumen izpust hladilne vode in načrtovano dolivanje vode. Izpustne točke kondenzata zračnega kompresorja, sušilnika, rezervoarja za shranjevanje in cevovodnega omrežja je treba redno prazniti. Da bi preprečili piskanje zaradi hitrih sprememb porabe zraka itd., bodite pozorni na prilagajanje proporcionalnega pasu in integralnega časa, ki ga nastavi enota, ter se poskušajte izogniti nenadnemu zmanjšanju porabe zraka. Izberite tristopenjske centrifuge z izjemnim učinkom varčevanja z energijo in poskusite uporabiti visokotlačne motorje za zmanjšanje izgub v omrežju in ohranjanje nizkega dviga temperature postaje za zračni tlak.
Vijačni zračni kompresor se pogosto uporablja, naslednji povzetek primerjave načinov krmiljenja vijačnega zračnega kompresorja: analiziramo trenutne težave z obremenitvijo/razkladanjem zračnega kompresorja in regulacijo konstantnega tlaka ter sklepamo: če se zanašamo na mehanska sredstva za regulacijo dovodnega ventila, dovoda zraka ni mogoče hitro in neprekinjeno prilagajati. Ko se količina plina nenehno spreminja, dovodni tlak neizogibno močno niha. Čisto frekvenčno krmiljenje se uporablja za prilagajanje nihanja porabe zraka v tovarni z dodajanjem frekvenčnega pretvornika za prilagajanje proizvodnje zraka zračnega kompresorja. Slabost sistema je, da je primeren za situacije, ko nihanje porabe zraka v tovarni ni veliko (nihanje znaša 40 % do 70 % količine proizvedenega zraka enega stroja, učinek varčevanja z energijo pa je najpomembnejši).
2 Strokovni nadzorni sistem skupine zračnih kompresorjev
Strokovni nadzorni sistem skupine zračnih kompresorjev je postal nova tehnologija za nadzor skupine zračnih kompresorjev in varčevanje z energijo. Nadzorni sistem glede na spremembe tlaka, Admiral nadzoruje zagon in zaustavitev različnih zračnih kompresorjev, nalaganje in razkladanje itd., da sistem vedno deluje s pravim številom in zmogljivostjo kompresorjev.
Sistem za domači nadzor prek krmiljenja frekvenčnega pretvornika spreminja hitrost posameznega zračnega kompresorja v tovarniškem nizkotlačnem sistemu za oskrbo s plinom, s čimer se nadzoruje čas proizvodnje plina v enoti zračnega kompresorja, s čimer se uskladi tovarniški nizkotlačni sistem za oskrbo s plinom z majhnimi nihanji v količini plina. Na splošno je za izbiro pretvorbe frekvence zračnega kompresorja potreben profesionalen sistem za izvedbo celovitega testiranja in izračuna. Z zgornjo analizo in primerjavo je mogoče ugotoviti: energetska učinkovitost mnogih naših sistemov stisnjenega zraka se lahko še veliko izboljša. Pretvorba frekvence kompresorja lahko doseže učinek varčevanja z energijo le v kombinaciji z delovanjem lastnega sistema stisnjenega zraka podjetja, ki ga morajo pred uporabo v celoti preizkusiti in oceniti strokovnjaki. Strokovni sistem za krmiljenje skupine zračnih kompresorjev je še posebej primeren za več zračnih kompresorjev, ki delujejo hkrati, in z izvedbo konfiguracije stopenjske kombinacije lahko dobro zadovolji potrebe podjetij.
3. izboljšanje postopka sušenja s stisnjenim zrakom
Trenutno je najpogosteje uporabljena oprema za sušenje in predelavo stisnjenega zraka v podjetjih hladilnega tipa, tipa brez regeneracije toplote in kompozitnega tipa z mikro regeneracijo toplote, glavna primerjava zmogljivosti pa je prikazana v spodnji tabeli.
Energetsko varčna transformacija obrambne linije mora slediti naslednjim načelom: Če je prvotni sistem obdelave zraka previsoko čist, ga je treba zamenjati z nižjo stopnjo ujemanja. Izboljšati postopek sušenja, zmanjšati izgubo tlaka v sušilnem sistemu (izguba tlaka pri sušilniku nekaterih sistemov do 0,05 ~ 0,1 MPa) in zmanjšati porabo energije.
Prevoz stisnjenega zraka
1. Cevovodni sistem cevovodnega sistema Yajiang ne sme presegati 1,5 % delovnega tlaka. Trenutno številne pnevmatske tlačne postaje nimajo primarnih in sekundarnih cevovodov, preveč je nepotrebnih kolen in ovinkov, pogoste so tlačne pulzacije in imajo resne izgube tlaka. Nekateri pnevmatski cevovodi so zakopani v jarek in jih ni mogoče spremljati glede puščanja. Da bi v vsakem primeru zagotovili potreben tlak v sistemu, osebje za upravljanje delovanja poveča delovni tlak celotnega sistema za 0,1~0,2 MPa, s čimer povzroči umetno izgubo tlaka. Za vsako povečanje izpušnega tlaka zračnega kompresorja za 0,1 MPa se poraba energije zračnega kompresorja poveča za 7 %~10 %. Hkrati povečanje tlaka v sistemu poveča puščanje zraka. Ukrepi za varčevanje z energijo: spremenite razvejano razporeditev cevovoda v zanko, ločitev dovoda zraka za visok in nizek tlak ter namestite natančno prelivno enoto za visok in nizek tlak; med energetsko varčno prenovo zamenjajte cevovod z velikim lokalnim uporom, zmanjšajte upor cevovoda in očistite notranjo steno cevi s pranjem s kislino, odstranjevanjem rje itd., da zagotovite gladko steno cevi.
2 Puščanje, odkrivanje puščanja in zapiranje
Večina puščanj v tovarnah je resnih, njihova količina doseže 20–35 %, predvsem v ventilih, spojih, trojčkih, magnetnih ventilih, navojnih povezavah in sprednjem pokrovu jeklenke vsake plinske opreme; nekatere naprave delujejo pod nadtlakom, se samodejno razbremenijo in pogosto izčrpavajo. Škoda, ki jo povzroči puščanje, si večina ljudi skoraj ne more predstavljati. Na primer, če se v avtomobilski postaji za točkovno varjenje zaradi majhne luknje s premerom 1 mm v plinski cevi pojavi varilna žlindra, letna izguba električne energije pa znaša do 355 kWh, kar je skoraj enako letni porabi električne energije v gospodinjstvu dveh tričlanskih družin. Ukrepi za varčevanje z energijo: Namestite sistem za merjenje pretoka plinovoda glavne proizvodne delavnice, da določite mejo porabe procesnega plina. Prilagodite porabo procesnega plina, zmanjšajte število ventilov in spojev ter zmanjšajte mesta puščanja. Okrepite upravljanje in za redne preglede uporabite profesionalna orodja. Skratka, podjetja lahko uporabijo profesionalno preskusno opremo, kot so inteligentni detektor puščanja plina z vzporednim dostopom, pištola za skeniranje točk puščanja itd., da sprejmejo ukrepe za preprečevanje delovanja, tveganja, kapljanja in puščanja sistema stisnjenega zraka ter ustrezno izvajajo vzdrževalna dela in zamenjavo komponent.
Uporaba stisnjenega zraka
Zračne pištole se pogosto uporabljajo v proizvodnih procesih, obdelavi in drugih procesnih obratih, njihova poraba zraka pa v nekaterih industrijskih območjih doseže 50 % celotne porabe zraka. Med uporabo se pojavljajo pojavi, kot so predolga cev za dovod zraka, previsok dovodni tlak, uporaba ravne bakrene cevi kot šobe in nepooblaščeno zvišanje delovnega tlaka s strani delavcev na prvi liniji, kar povzroča veliko izgubo zraka.
Nerazumen pojav uporabe plina v pnevmatski opremi je prav tako bolj izrazit, na primer pri ugotavljanju, ali je obdelovanec zataknjen na mestu zaznavanja protitlaka plina, dovajanju plina v vakuumskem generatorju itd. Pojav neprekinjenega dovajanja plina, ko ne deluje. Te težave se pojavljajo zlasti v rezervoarjih za kemikalije in druge pline, ki se uporabljajo za mešanje, ter pri proizvodnji pnevmatik, kot je stereotipno polnjenje. Ukrepi za varčevanje z energijo: Uporaba novih pnevmatskih šob za varčevanje z energijo in impulznih zračnih pištol. Uporaba specializirane pnevmatske opreme v specifičnih panogah, kot je aluminijarska industrija, za spodbujanje uporabe posebnih ventilov za varčevanje z zrakom v brizgalnih jeklenkah.
Rekuperacija odpadne toplote zračnega kompresorja
Glede na oceno celotnega življenjskega cikla se 80 %–90 % električne energije, ki jo porabijo zračni kompresorji, pretvori v toploto in se razprši. Porazdelitev porabe električne toplote zračnega kompresorja je prikazana na spodnji sliki, brez upoštevanja toplote, ki seva v okolje in je shranjena v samem stisnjenem zraku, preostalih 94 % energije pa se lahko uporabi v obliki rekuperacije odpadne toplote.
Rekuperacija odpadne toplote se izvaja s toplotnim izmenjevalnikom in drugimi ustreznimi sredstvi za rekuperacijo toplote v procesu stiskanja zraka, ki se uporablja za ogrevanje zraka ali vode, tipična uporaba pa je pomožno ogrevanje, procesno ogrevanje in predgrevanje vode za dopolnjevanje kotla. Z razumnimi izboljšavami je mogoče rekuperirati in izkoristiti od 50 % do 90 % toplotne energije. Namestitev naprav za rekuperacijo toplote lahko učinkovito nadzoruje delovno temperaturo zračnega kompresorja na optimalno delovno temperaturo, tako da se izboljšajo delovni pogoji mazalnega olja, prostornina izpušnih plinov zračnega kompresorja pa se poveča za 2 % do 6 %. Pri zračno hlajenem zračnem kompresorju lahko ustavite hladilni ventilator samega zračnega kompresorja in uporabite obtočno vodno črpalko za rekuperacijo toplote; vodno hlajeni zračni kompresor se lahko uporablja za ogrevanje hladne vode ali ogrevanje prostorov, stopnja rekuperacije pa je 50 % do 60 %. Rekuperacija odpadne toplote v primerjavi z električnimi ogrevalnimi napravami skoraj ne porabi energije; v primerjavi z plinskimi napravami pa ne povzroča emisij, kar je čist in okolju prijazen način varčevanja z energijo. Na podlagi teorije analize izgub energije v sistemu stisnjenega zraka so analizirani in povzeti obstoječi pojav nerazumne porabe plina in ukrepi za varčevanje z energijo v podjetju. Pri preobrazbi podjetja v varčevanje z energijo je treba najprej izvesti podrobno testiranje in oceno različnih sistemov, na podlagi katerih se lahko z uporabo ustreznih optimizacijskih ukrepov za doseganje ciljev varčevanja z energijo izboljša obratovalna učinkovitost celotnega sistema stisnjenega zraka.
Čas objave: 2. marec 2024