Analisi del caso | 6 Motivi dell'elevato consumo energetico del sistema di compressione dell'aria

Attualmente, il consumo energetico del sistema di compressione dell'aria rappresenta circa 6% ~ 9% della produzione totale di energia del paese. Si colloca al terzo posto tra le apparecchiature ad alto consumo energetico dopo i ventilatori e le pompe dell'acqua. Ora, l’energia è sempre più stretta. Il risparmio energetico è un argomento inevitabile nel settore dei compressori d’aria. Perciò, è molto importante controllare il consumo energetico del sistema di compressione dell'aria.  

Custodia del sistema di aria compressa

Attualmente, il sistema di aria compressa contiene la seguente attrezzatura: 5 set di compressori d'aria a vite a iniezione d'olio e 5 set di essiccatori d'aria ad assorbimento combinati con rigenerazione del calore. La pressione di progetto del sistema è 1.0 MPa. Il flusso d'aria massimo è di circa 7300 Nm3/h. E progettare il punto di rugiada essiccatore ad aria compressa≤-40℃. L'intervallo di impostazione della pressione del compressore d'aria è 0.86 ~ 0.93 MPa. Il dosaggio medio è di circa 3500 Nm3/h. Il punto di rugiada di essiccatore d'aria essiccante per compressore è di circa -60°C. Trasportali in vari siti aerei attraverso la rete di tubazioni. Il flusso d'aria massimo dei compressori d'aria 1#~5# è il seguente: 1152 Nm3/h, 1074 Nm3/h, 1074 Nm3/h, 1326 Nm3/h e 2760 Nm3/h. Inoltre, la potenza nominale è la seguente: 110 kW, 112 kW, 112 kW, 132 kW e 250 kW. Tra loro, 1# è il compressore d'aria vsd. E 2#~5# sono compressori a frequenza industriale. La capacità d'aria nominale dell'essiccatore ad adsorbimento combinato 1#~4# è 1380 Nm3/h. Sono valutati a 11.5 kW. Inoltre, la capacità d'aria del 5# l'asciugatrice ad assorbimento combinata è 3000 Nm3/h. La sua potenza nominale è 26 kW. Attualmente, la modalità operativa del sistema di compressione dell'aria è soffiaggio: 5# compressore d'aria + 2# O 3# compressore d'aria. Sono in funzione tre essiccatori d'aria rigenerativi combinati. Un altro 2 gli essiccatori sono in standby. Il consumo energetico del sistema di compressione dell'aria è di circa 288100 (kW·h)/mese. Equivale a circa 400 (kW·h)/H. Quindi il consumo energetico per unità di fornitura d'aria è 0.114 (kW·h) /Nm3. Fare riferimento a JB/T 50159 “Classificazione energetica delle stazioni di aria compressa” giudicare. L'indice di consumo energetico è solo terzo. L’efficienza operativa è molto bassa. Quindi c'è molto spazio per migliorare le prestazioni del sistema.  

Perché il consumo energetico del sistema di compressione dell'aria è elevato?

L'elevato consumo energetico dell'aria compressa è dovuto principalmente ai seguenti motivi:

(1) Combinazione impropria di compressori d'aria

Attualmente, la combinazione del compressore d'aria non è ragionevole. Utilizzare un compressore a frequenza di potenza di grande flusso (5#) con compressore a frequenza industriale per volume d'aria ridotto (2# O 3#). Inoltre, i siti di utilizzo dell'aria sono sparsi. Sono più di 20. Oltretutto, il consumo d'aria è irregolare. Perciò, il consumo totale di aria varia notevolmente. L'ampiezza supera 20%. Inoltre, caricare e scaricare frequentemente il compressore d'aria. E spesso si verifica il minimo del motore. Il consumo energetico durante lo scarico è elevato. Rappresenta circa 20% ~ 35% del consumo energetico a pieno carico del sistema di compressione dell’aria. Perciò, l'efficienza operativa è bassa.

(2) La pressione impostata del compressore d'aria è troppo alta

Attualmente, esiste un solo sito di utilizzo dell'aria che richiede una pressione ≥0,8 MPa. Il suo utilizzo rappresenta circa 10% del totale. Altri siti aerei richiedono una pressione ≥ 0.70 MPa. Ma la fornitura centralizzata del terminale. Perciò, impostare il campo della pressione di uscita su 0,86~0,93 MPa. Superare la resistenza del filtro e la resistenza del tubo. Finalmente, la pressione del terminale d'aria è ≥ 0.81 MPa. Dobbiamo soddisfare le esigenze di alta pressione di un sito di piccolo volume. Aumentare la pressione impostata del compressore d'aria di 0.1 MPa. Ciò è chiaramente irragionevole.

(3) Il consumo energetico dell'essiccatore a compressore d'aria è elevato

Dobbiamo assicurarci che il punto di rugiada soddisfi i requisiti. Perciò, il sistema utilizza 5 essiccatori combinati a microcalore per l'asciugatura. Il funzionamento dell'essiccatore consuma molta aria di rigenerazione. Il consumo d'aria è di circa 7%. Ciò si verifica durante il riscaldamento dell'essiccante e lo spurgo a freddo. Infatti, questo è il consumo energetico del sistema di compressione dell'aria. Più l'elettricità consumata dalla stufa elettrica. Rispetto ad altri essiccatori, l'asciugatrice combinata consuma più energia. Supponiamo che il punto di rugiada dell'aria compressa sia -60°C. Il confronto del consumo energetico di diversi essiccatori è mostrato nella tabella seguente 1. Prendiamo come esempio l'essiccatore combinato con una capacità d'aria di 1380 Nm3/h. Il consumo energetico unitario viene calcolato come 0.1(kW·h)/Nm3. Lo si può vedere dalla Tabella 1: Il consumo energetico dell'asciugatrice combinata a microcalore (secondo tipo) è alto. Si tratta di 5 volte superiore a quello del tradizionale essiccatore combinato con rigenerazione del calore residuo (terzo tipo). Inoltre, si tratta di 10 volte quello del nuovo tipo di essiccatore combinato con recupero del calore residuo (quinto tipo). È solo inferiore a quello dell'asciugatrice combinata senza calore (primo tipo). Nel sistema del compressore d'aria, il consumo energetico è superiore a 9%. Una singola unità può superare 12 kW dell'essiccatore di terzo tipo. COSÌ 3 le unità consumano più di 36 kW. Attualmente, il consumo energetico complessivo del sistema di compressione dell'aria è di circa 400 kW.

(4) Grande perdita di pressione nel sistema di aria compressa

Il sistema di aria compressa è stato completato in lotti. Il layout delle tubazioni è complesso. La resistenza del tubo è ottima. Inoltre per garantire la qualità dell'aria, installato molti filtri di precisione. Ci sono 20 pezzi in totale. Ci sono anche dei filtri all'interno degli essiccatori. Perciò, raggiunge la perdita di pressione di questo sistema di compressione dell'aria 0.05 MPa.

(5) C'è una perdita d'aria nel sistema del compressore d'aria

Ci sono più di dieci apparecchiature di sistema. Inoltre, la rete di gasdotti è complicata. Il gasdotto principale è terminato 600 M. Ci sono più di 20 siti di utilizzo dell'aria. Ci sono molti luoghi in cui possono verificarsi perdite. Di 2% delle perdite d'aria vengono rilevate in base alle condizioni operative e ai confronti del flusso. Ciò influisce anche sul consumo energetico del sistema di compressione dell'aria.

(6) Lo scaricatore elettronico di temporizzazione consuma molta aria

Ci sono 27 pezzi di scolapiatti nel sistema di aria compressa. Possono scaricarsi automaticamente a seconda della stagione. Tuttavia, l'aria compressa viene sempre scaricata durante il processo di scarico. In primavera ed estate, l'intervallo di drenaggio è 1 min. 5 s ogni volta. Inoltre, in autunno e inverno, l'intervallo di drenaggio è 3 minuti. 15 s ogni volta. Quindi l'intervallo di drenaggio medio annuale è 2 min. 10 s ogni volta. Il diametro del nucleo di scarico è di circa 4 mm. Lo scarico di un unico scarico è di circa 0.25 Nm3/h. La maggior parte di loro sono aria. Calcolato a 90%. Si tratta della perdita d'aria 0.23 Nm3/h. Un totale di circa 6 Nm3/h. Quindi circa 50,000 Nm3 di aria compressa vengono sprecati durante tutto l'anno.

Piani per modificare il consumo energetico del sistema di compressione dell'aria

(1) Regolare la combinazione del compressore d'aria

Fornire diverse combinazioni di compressori d'aria per fornire aria. E conta il consumo energetico operativo. Il consumo energetico per unità di produzione d'aria è mostrato nella Tabella 2. Infatti, la combinazione comprende l'essiccatore ad adsorbimento e essiccatore d'aria refrigerato.

Tipo di asciugatrice	Consumo d'aria (/Flusso d'aria nominale)	Perdita di potenza (KW)	Consumo di energia (KW)	Potere totale (KW)
Essiccatore combinato con rigenerazione senza calore	Di 14%	19.3	0.5	19.8
Asciugatrice combinata con microrigenerazione del calore	Di 7%	9.7	5.8	15.5
Essiccatore combinato a rigenerazione riscaldata	Di 4%	5.5	8	13.5
Essiccatore combinato tradizionale con rigenerazione del calore di scarto	Di 2%	2.8	0.5	3.3
Nuovo tipo di essiccatore combinato con rigenerazione del calore di scarto	0	0	1.5	1.5

Tipo di combinazione	Consumo energetico del sistema di compressione dell'aria (KW*h)/H	Consumo energetico unitario (KW*h)/Nm³
5#+1#	345.6	0.0987
5# + 2# O 3# (La combinazione che si usa da sempre)	358.3	0.1024
5# + 4#	360.5	0.103
1#+2#+3#+4#	362.9	0.1037

Lo si può vedere dalla Tabella 2: il consumo energetico della combinazione 5#+1# è il più basso. 1#+2#+3#+4# ha il consumo energetico più elevato. Il primo riduce il consumo energetico di circa 3.5% rispetto alla seconda tipologia.

Analisi del consumo energetico della combinazione di compressori d'aria

I compressori d'aria caricano e scaricano in base alla pressione del tubo. A volte, il consumo d'aria effettivo è maggiore dell'alimentazione d'aria. In questo momento, la pressione del tubo diminuirà gradualmente. Una volta al di sotto della pressione impostata di carico, il compressore d'aria inizia a caricarsi a piena capacità. Inoltre, a volte il consumo d'aria effettivo è inferiore all'alimentazione d'aria. In questo momento, la pressione del tubo aumenterà gradualmente. Una volta superata la pressione impostata di scarico, il compressore inizia a scaricarsi. In questo momento, la valvola di aspirazione si chiude. E la valvola di sfiato si apre. Sfiatare l'aria ad alta pressione dall'estremità di scarico all'estremità di ingresso. Ridurre il rapporto di pressione in ingresso e in uscita a vuoto. In questo momento, il consumo energetico ammonta a ca 20% A 35% dello stato di pieno carico. La differenza è che la velocità del motore del compressore a frequenza industriale è costante. Quindi non è possibile regolare il volume dell'aria. I cambiamenti nella pressione del tubo faranno sì che le valvole funzionino frequentemente. Finalmente, ridurrà l'efficienza operativa del compressore d'aria. Oltretutto, ciò influenzerà la stabilità della pressione di alimentazione dell'aria. Tuttavia, la velocità del motore del compressore VSD può essere regolata in modo indipendente. L'intervallo di regolazione è generalmente compreso tra 60% e 100%. La valvola di aspirazione e la valvola di sfiato funzionano pochissimo. Può ridurre efficacemente il minimo del sistema del compressore d'aria e il consumo di energia. Anche la pressione di alimentazione dell'aria è molto stabile. Perciò, prevediamo di utilizzare la combinazione di 5# + 1# compressore d'aria. Fra loro, IL 1# il compressore d'aria è a velocità variabile.

(2) Diversa fornitura di pressione regionale

Aggiungi un nuovo sistema di aria compressa. Fornire aria separatamente per il sito di utilizzo dell'aria ad alta pressione. Il terminale dell'aria compressa funziona a pressione ridotta. Ridurre la pressione del compressore d'aria da 0,86~0,93 MPa a 0,76~0,83 MPa. Formula del consumo energetico: E=∫ Edt=∫PaQaln(p/pa)dt papà: atmospheric pressure absolute pressure Qa: volume flow in atmospheric state p: absolute pressure of air compressor outlet t: time Either variable can reduce air compressor system energy consumption. Supponiamo che il flusso e il tempo rimangano invariati. Per ogni 0.1 Diminuzione della pressione MPa, il consumo energetico diminuisce di circa il 7%~8%. Il nuovo sistema di aggiunta dell'aria compressa è il seguente: includere 2 imposta compressori VSD a vite oil-free e 2 imposta essiccatori combinati. La pressione di esercizio di progetto è 1.0 MPa. Ogni capacità d'aria massima è 1068 Nm3/h. Utilizzare un motore a frequenza variabile a magnete permanente. Può iniziare e arrestarsi arbitrariamente. E i tempi sono illimitati.

(3) Utilizza lo scolapiatti intelligente GM a consumo d'aria zero

Non utilizzare più lo scarico elettronico del cronometraggio. Cambialo in uno scolapiatti intelligente a consumo d'aria zero GM. Il suo principio di funzionamento è il seguente: la condensa scorre nello scarico. Il livello del fluido nella camera continua a salire. Quando si raggiunge un livello elevato, i segnali del sensore di livello. Attivare l'elettrovalvola per avviare lo scarico. Il livello della condensa scende a un livello basso. In questo momento, il sensore invia un segnale. Chiudere l'elettrovalvola per interrompere lo scarico. Il livello del liquido è ancora leggermente al di sopra dell'apertura di scarico. Formerà un sigillo liquido. Quindi evitare che l'aria compressa fuoriesca. Quindi raggiunge l'effetto di zero consumo d'aria. A giudicare dalla situazione reale sul posto, non vi è alcuna emissione di aria durante il funzionamento dello scaricatore GM. Elimina davvero il consumo energetico non necessario del sistema di compressione dell'aria.

Prestazioni relative al consumo energetico del sistema di compressione dell'aria dopo la modifica

La modifica del sistema è completata. Il consumo energetico mensile per il funzionamento della stazione di aria compressa è di ca 239,906 (kW·h). Si tratta del nuovo consumo energetico aggiuntivo 25205 (kW·h). Così, il totale è 265111 (kW·h)/mese. Prima del cambiamento, il consumo energetico mensile era 288100 (kW·h)/mese. Perciò, consente di risparmiare energia 22989 (kW·h). Riduce il consumo energetico del sistema di compressione dell'aria di circa 8%. L'effetto del risparmio energetico è molto evidente. Insomma, dovremmo monitorare frequentemente il sistema di aria compressa. E è necessario mantenere il compressore d'aria, asciugatrice, filtri e conduttura bene. Inoltre, anche il sistema deve essere ottimizzato e aggiornato. Quindi può ridurre il consumo energetico del sistema di compressione dell'aria.