Sprężone powietrze, jako powszechnie stosowane źródło energii w przemyśle, odpowiada za 10–35% całkowitego zużycia energii w produkcji przemysłowej. 96% zużycia energii w systemach sprężonego powietrza przypada na zużycie energii przez sprężarki przemysłowe, a roczne zużycie energii przez sprężarki przemysłowe w Chinach stanowi ponad 6% całkowitego krajowego zużycia energii. Koszty eksploatacji sprężarek powietrza, uwzględniając koszty zakupu, koszty konserwacji i koszty energii, zgodnie z teorią pełnej oceny cyklu życia, stanowią jedynie około 10%, podczas gdy koszty energii sięgają 77%. Pokazuje to, że Chiny muszą energicznie poprawić efektywność wykorzystania energii w systemach sprężonego powietrza, jednocześnie przeprowadzając restrukturyzację przemysłową i gospodarczą.
Wraz z pogłębianiem się wiedzy przedsiębiorstw na temat sprężonego powietrza, oszczędności energii i redukcji emisji, pilnie potrzebny jest dobór odpowiedniej technologii do istniejącego systemu transformacji energetycznej, aby osiągnąć najlepsze rezultaty. Badania przeprowadzone w ciągu ostatnich dwóch lat w chińskich przedsiębiorstwach przemysłowych wykazały, że zapotrzebowanie na modernizację energooszczędną wynika głównie z następujących trzech aspektów:
Zużycie energii przez sprężarki powietrza stanowiło zbyt dużą część zużycia energii w przedsiębiorstwie; niestabilność zasilania systemu sprężonego powietrza, wahania ciśnienia i inne czynniki wpływające na normalną pracę urządzeń; wraz ze wzrostem skali produkcji, przedsiębiorstwo optymalizuje transformację pierwotnego systemu sprężonego powietrza, aby dostosować się do wzrostu zapotrzebowania. Ze względu na specyfikę systemu sprężonego powietrza w przedsiębiorstwie i stosowane technologie oszczędzania energii, aby zwiększyć wskaźnik sukcesu transformacji, transformacja energooszczędna nie może być wdrażana w ciemno. Szczególnie ważny jest dobór odpowiednich środków oszczędzania energii w oparciu o kompleksową analizę, testowanie i ocenę całego systemu. Autorzy przeanalizowali i zbadali charakterystykę oraz zakres zastosowania niektórych istniejących i powstających technologii oszczędzania energii, badając wykorzystanie sprężonego powietrza w dużej liczbie przedsiębiorstw przemysłowych.
Strategia oszczędzania energii w systemie
Na podstawie teorii oceny zużycia energii w układzie pneumatycznym i analizy strat energii, biorąc pod uwagę różne aspekty składu układu, podejmowane są następujące ogólne środki oszczędzania energii:
Wytwarzanie sprężonego powietrza. Rozsądna konfiguracja i konserwacja różnych typów sprężarek, optymalizacja trybu pracy, codzienne zarządzanie urządzeniami do oczyszczania powietrza. Transport sprężonego powietrza. Optymalizacja konfiguracji sieci rurociągów, rozdzielenie rurociągów wysokiego i niskiego ciśnienia; bieżący nadzór nad rozdziałem zużycia powietrza, codzienna kontrola i minimalizacja wycieków, redukcja strat ciśnienia na połączeniach. Wykorzystanie sprężonego powietrza. Udoskonalenie układu napędowego cylindrów, zastosowanie energooszczędnych produktów opracowanych dla tej branży, takich jak specjalne zawory oszczędzające powietrze do łuskania cylindrów w przemyśle aluminium elektrolitycznego, a także energooszczędne pistolety pneumatyczne i dysze. Odzysk ciepła odpadowego sprężarki. Ciepło wytwarzane podczas sprężania powietrza jest odzyskiwane poprzez wymianę ciepła itp. i wykorzystywane do ogrzewania pomocniczego i technologicznego itp.
Wytwarzanie sprężonego powietrza
1 Pojedynczy kompresor powietrza oszczędzający energię
Obecnie najpopularniejsze sprężarki powietrza w przemyśle dzielą się głównie na tłokowe, odśrodkowe i śrubowe. Sprężarki tłokowe są nadal powszechnie stosowane w niektórych starszych przedsiębiorstwach; sprężarki odśrodkowe są szeroko stosowane w przedsiębiorstwach tekstylnych, charakteryzujących się stabilną pracą i wysoką wydajnością, ale są podatne na gwałtowne zmiany ciśnienia w układzie. Główne środki oszczędzania energii to: zapewnienie czystości powietrza dopływającego, szczególnie w przedsiębiorstwach tekstylnych, sprawna filtracja wstępna w celu odfiltrowania dużej ilości krótkich włókien z powietrza. Obniżenie temperatury na wlocie sprężarki powietrza w celu poprawy wydajności. Ciśnienie oleju smarującego na wirniku wirówki ma duży wpływ na drgania, dlatego należy dobrać olej smarujący zawierający środki przeciwpieniące i stabilizatory utleniania. Należy zwrócić uwagę na jakość wody chłodzącej, odpowiedni zrzut wody chłodzącej i regularne uzupełnianie wody. Punkty zrzutu kondensatu ze sprężarki powietrza, osuszacza, zbiornika magazynowego i sieci rurociągów powinny być regularnie opróżniane. Aby zapobiec świszczącym odgłosom spowodowanym gwałtownymi zmianami zapotrzebowania na powietrze itp., należy zwrócić uwagę na regulację zakresu proporcjonalności i czasu całkowania ustawionego przez urządzenie oraz unikać nagłego spadku zużycia powietrza. Należy wybierać wirówki trójstopniowe o wyjątkowej energooszczędności i stosować silniki wysokociśnieniowe, aby zmniejszyć straty liniowe i utrzymać niski wzrost temperatury stacji sprężonego powietrza.
Sprężarka śrubowa jest powszechnie stosowana. Poniższe porównanie trybów sterowania sprężarką śrubową przedstawia podsumowanie: analiza bieżących problemów z doładowaniem/odciążeniem sprężarki powietrza i regulacją stałego ciśnienia pozwala na wyciągnięcie wniosku: w przypadku stosowania mechanicznych środków regulacji zaworu wlotowego, dopływ powietrza nie może być szybko i płynnie regulowany. Ciągłe zmiany ilości gazu powodują nieuchronne wahania ciśnienia zasilania. Aby dostosować się do wahań zużycia powietrza w zakładzie, stosuje się sterowanie częstotliwościowe poprzez dodanie przetwornicy częstotliwości do regulacji produkcji powietrza przez sprężarkę. Wadą jest to, że system ten nadaje się do sytuacji, w których wahania zużycia powietrza w zakładzie nie są duże (wahania wynoszą 40%–70% objętości powietrza wytwarzanego przez pojedynczą maszynę, a efekt oszczędności energii jest najbardziej znaczący).
2 Ekspercki system sterowania grupą sprężarek powietrza
System sterowania agregatami sprężarek powietrza to nowa technologia w dziedzinie sterowania agregatami sprężarek powietrza i oszczędzania energii. System sterowania, oparty na zmianach zapotrzebowania na ciśnienie, steruje uruchamianiem i zatrzymywaniem różnych sprężarek powietrza, doładowywaniem i rozładowywaniem itp., aby zapewnić stałą pracę systemu z odpowiednią liczbą i wydajnością sprężarek.
System sterowania domem, wykorzystujący przetwornicę częstotliwości do zmiany prędkości obrotowej pojedynczej sprężarki powietrza w fabrycznym systemie zasilania gazem niskiego ciśnienia, kontroluje czas produkcji gazu przez sprężarkę powietrza, dostosowując ją do fabrycznego systemu zasilania gazem niskiego ciśnienia, uwzględniając niewielkie wahania ilości gazu. Wybór odpowiedniej konwersji częstotliwości sprężarki powietrza wymaga profesjonalnego systemu, który przeprowadzi kompleksowe testy i obliczenia. Powyższa analiza i porównanie wykazały, że efektywność energetyczna wielu naszych systemów sprężonego powietrza ma duże pole do poprawy. Przekształcenie częstotliwości sprężarki może przynieść oszczędność energii jedynie poprzez połączenie z pracą własnego systemu sprężonego powietrza przedsiębiorstwa, który przed użyciem musi zostać w pełni przetestowany i oceniony przez specjalistów. System sterowania grupy sprężarek powietrza jest szczególnie odpowiedni dla wielu sprężarek powietrza pracujących jednocześnie, a wdrożenie konfiguracji krok po kroku może dobrze zaspokoić potrzeby przedsiębiorstw.
3 udoskonalenie procesu suszenia sprężonego powietrza
Obecnie w przedsiębiorstwach najczęściej stosowanym sprzętem do osuszania i przetwarzania sprężonego powietrza jest sprzęt chłodniczy, sprzęt bez regeneracji ciepła oraz sprzęt kompozytowy z mikroregeneracją ciepła. Porównanie wydajności przedstawiono w poniższej tabeli.
Transformacja linii obrony w celu oszczędzania energii powinna przebiegać zgodnie z następującymi zasadami: Jeśli pierwotny system oczyszczania powietrza wymagał zbyt wysokiego stopnia czystości, należy go zastąpić niższym. Należy usprawnić proces suszenia, zmniejszyć straty ciśnienia w układzie osuszania (straty ciśnienia w osuszaczu w niektórych systemach mogą sięgać 0,05–0,1 MPa), a tym samym zmniejszyć zużycie energii.
Transport sprężonego powietrza
Ciśnienie w układzie rurociągów w systemie Yajiang nie powinno przekraczać 1,5% ciśnienia roboczego. Obecnie wiele stacji sprężonego powietrza nie posiada rurociągów pierwotnych i wtórnych, występuje w nich zbyt wiele niepotrzebnych kolanek i zagięć, częste pulsacje ciśnienia i poważne spadki ciśnienia. Niektóre rurociągi pneumatyczne są zakopane w wykopie i nie można ich monitorować pod kątem wycieków. Aby zapewnić wymagane ciśnienie w układzie, personel zarządzający zwiększa ciśnienie robocze całego układu o 0,1–0,2 MPa, wprowadzając sztuczne spadki ciśnienia. Każde 0,1 MPa wzrostu ciśnienia wylotowego sprężarki powietrza powoduje wzrost poboru mocy przez sprężarkę o 7–10%. Jednocześnie wzrost ciśnienia w układzie zwiększa wyciek powietrza. Energooszczędne środki modernizacyjne: zmiana układu odgałęzień na układ pętli, rozdzielenie dopływu powietrza wysokiego i niskiego ciśnienia oraz instalacja precyzyjnego urządzenia przelewowego wysokiego i niskiego ciśnienia. podczas renowacji energooszczędnej należy wymienić rurociąg charakteryzujący się dużym oporem lokalnym, zmniejszyć opór rurociągu i oczyścić wewnętrzną ściankę rury poprzez mycie kwasem, usuwanie rdzy itp., aby zapewnić gładkość ścianki rury.
2 Wyciek, wykrywanie wycieków i zatykanie
Większość wycieków fabrycznych jest poważna, ilość wycieków sięga 20%~35%, co występuje głównie w zaworach, złączach, potrójnych, elektrozaworach, połączeniach gwintowanych i przedniej pokrywie cylindra każdego urządzenia wykorzystującego gaz; niektóre urządzenia pracują pod nadciśnieniem, rozładowują się automatycznie i często się wyczerpują. Szkody spowodowane wyciekiem są prawie niewyobrażalne dla większości ludzi. Takie jak samochodowa stacja spawalnicza żużel spawalniczy w rurze gazowej spowodowany małym otworem o średnicy 1 mm, roczna strata energii elektrycznej do 355 kWh, prawie równoważna rocznej energii elektrycznej dwóch trzyosobowych gospodarstw domowych. Środki oszczędzania energii: Zainstaluj system zarządzania pomiarem przepływu dla rurociągu doprowadzającego gaz do głównego warsztatu generującego, aby określić limit wykorzystania procesu. Dostosuj zużycie gazu procesowego, zminimalizuj liczbę zaworów i złączy oraz zmniejsz punkty wycieku. Wzmocnij zarządzanie i używaj profesjonalnych narzędzi do regularnych kontroli. Krótko mówiąc, przedsiębiorstwa mogą korzystać z profesjonalnego sprzętu testowego, takiego jak inteligentny detektor wycieków gazu z dostępem równoległym, pistolet do skanowania punktów wycieku itp., aby podjąć środki zapobiegające pracy, ryzyku kapania i przeciekania układu sprężonego powietrza, a także przeprowadzać prace konserwacyjne i wymianę podzespołów.
Wykorzystanie sprężonego powietrza
Pistolety pneumatyczne są powszechnie stosowane w procesach wykańczania produkcji, obróbce skrawaniem i innych procesach, a ich zużycie powietrza sięga 50% całkowitego zapotrzebowania na powietrze w niektórych obszarach przemysłowych. Podczas użytkowania występują takie zjawiska, jak zbyt długie przewody doprowadzające powietrze, zbyt wysokie ciśnienie zasilania, stosowanie prostych rur miedzianych jako dysz oraz nieautoryzowane zwiększanie ciśnienia roboczego przez pracowników pierwszej linii, co powoduje ogromne straty powietrza.
Nieracjonalne zjawisko stosowania gazu w urządzeniach pneumatycznych jest również bardziej widoczne, na przykład w przypadku wykrywania zakleszczenia się obrabianego przedmiotu w miejscu, wykrywania ciśnienia wstecznego gazu, zasilania gazem generatora próżni itp. Zjawisko nieprzerwanego zasilania gazem w przypadku awarii. Problemy te występują szczególnie w zbiornikach na chemikalia i inne gazy używane do mieszania, a także w produkcji opon, na przykład w przypadku pompowania. Reforma energooszczędności: Zastosowanie nowych, energooszczędnych dysz pneumatycznych i pistoletów pneumatycznych o działaniu impulsowym. Zastosowanie specjalistycznego sprzętu pneumatycznego w określonych gałęziach przemysłu, takich jak przemysł aluminiowy, w celu promowania stosowania specjalnych zaworów oszczędzających powietrze w cylindrach.
Odzysk ciepła odpadowego ze sprężarki powietrza
Zgodnie z oceną całego cyklu życia, 80–90% energii elektrycznej zużywanej przez sprężarki powietrza jest przekształcane w ciepło i rozpraszane. Rozkład zużycia ciepła elektrycznego przez sprężarki powietrza przedstawiono na poniższym rysunku, z wyłączeniem ciepła wypromieniowanego do otoczenia i magazynowanego w samym sprężonym powietrzu. Pozostałe 94% energii można wykorzystać w formie odzysku ciepła odpadowego.
Odzysk ciepła odpadowego odbywa się poprzez wymiennik ciepła i inne odpowiednie środki odzysku ciepła procesowego sprężania powietrza, wykorzystywanego do podgrzewania powietrza lub wody, typowo wykorzystywanego do ogrzewania pomocniczego, ogrzewania procesowego i wstępnego podgrzewania wody uzupełniającej w kotle. Przy rozsądnych ulepszeniach można odzyskać i wykorzystać od 50% do 90% energii cieplnej. Instalacja urządzeń do odzysku ciepła pozwala skutecznie kontrolować temperaturę roboczą sprężarki powietrza, utrzymując ją w optymalnej temperaturze roboczej, dzięki czemu poprawia się stan oleju smarującego, a objętość spalin sprężarki powietrza wzrasta o 2%~6%. W przypadku sprężarki powietrza chłodzonej powietrzem można zatrzymać wentylator chłodzący samej sprężarki i użyć pompy obiegowej wody do odzyskiwania ciepła; sprężarka powietrza chłodzona wodą może być używana do podgrzewania zimnej wody lub ogrzewania pomieszczeń, a współczynnik odzysku wynosi 50%~60%. Odzysk ciepła odpadowego w porównaniu z urządzeniami grzewczymi elektrycznymi charakteryzuje się prawie zerowym zużyciem energii; w porównaniu z urządzeniami na gaz opałowy zerowa emisja jest czystym i przyjaznym dla środowiska sposobem oszczędzania energii. W oparciu o teorię analizy strat energii w systemie sprężonego powietrza, analizuje się i podsumowuje istniejące zjawisko nadmiernego zużycia gazu oraz sposoby oszczędzania energii w przedsiębiorstwie. W ramach transformacji energetycznej przedsiębiorstwa, jako pierwsi przeprowadza się szczegółowe testy i oceny różnych systemów, na podstawie których zastosowanie odpowiednich środków optymalizacyjnych w celu osiągnięcia celów oszczędności energii może poprawić efektywność operacyjną całego systemu sprężonego powietrza.
Czas publikacji: 02-03-2024