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2024-05-13 18:34:32

【技术分享】让一级能效空压站更出色!压缩空气干燥机增效降本秘笈 -上篇

一、前言

空压机作为大型的通用机械设备,在长期的使用过程中,会产生用电、维保、人工、管理等一系列成本。随着用气规模的不断扩大,空压机数量逐渐增加,这使得气站在节能降耗方面的需求增加。

我国80%以上的规模工厂配置有压缩空气动力。据数据统计,我国压缩空气站每年用电量超过4000亿kWh,节能潜力巨大。权威调研显示,中国现存在运行的约50%的压缩空气站能效达不到5级要求,所以压缩空气站节能空间巨大,存量市场大有可为。
国家政策推动下,节能与绿色发展是必然趋势,这蕴含着巨大的商机! 今天伊普思实业与大家一起深度分析一级能效空压站中后处理设备的设计与选型要素。本次主题文章分为上篇和下篇,上篇重点聚焦空气压缩站能效相关的几个标准和基础知识的介绍,下篇重点介绍空气压缩站分类和对应推荐方案,以及成功案例分享。

 

二、压缩空气站一级能效建站的相关标准

  • 团体标准T/CGMA 033001-2018 《压缩空气站能效分级指南》规定的压缩空气站综合输功效率指标用于压缩空气站的能效等级评价,能效分为5个等级。
三、标准解读

几个重要的名词术语和指标参数

具体概念比较抽象,需要专业背景知识的支持。建议没有接触过的读者可以上网免费学习。

中国大学MOOC(慕课)网站:https://www.icourse163.org/learn/XJTU-1206502810?tid=1450736779#/learn/content

根据T/CGMA033001-2018《压缩空气站能效分级指南》,压缩空气站能效分5个等级,1级为最佳水平,每级相差10%针对不同类型和规格的空气压缩站标准给出不同等级对应的压缩空气站输功效率。
  • 压缩空气站输功效率

下面图表可以揭示能效等级和输功效率等参数之间的关联。从图1和图2,我们能够发现输功效率ηw其实是压缩机的等温效率(也称等熵效率),也就是压缩机等温压缩与实际耗功之间的比值。当然,这个等温效率有狭义和广义的区分,对压缩空气站需要理解为广义,实际功耗包括了除压缩机之外的功耗,如干燥机、冷却风扇和水泵之类的辅机。

图1 压缩机指示功


图2 压缩空气站输功效率ηw和压缩空气站综合输功效率η
 
从图3和图4 ,我们可以看出标准给出的数据对照表以及伊普思验算解读的数据是吻合的。
图3 常用压力的输功效率与用电单耗、机组输入比功率对比表

图4 伊普思验算机组输入比功率
 
  • 压缩机组比功率

而根据GB19153-2019《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》,容积式空气压缩机能效等级分为三级,每级相差8~12%。

空气压缩机行业是一个充分竞争的行业,各家都追求压缩机组比功率最低,而且这方面已经做得很极致。那我们需要优选一级能效的空气压缩机,才有可能建成一级能效站。大家知道系统运行时负面影响的因素很多。

有一个不容忽视的问题,就是GB10153中收集和约定的空压机类型是有限的,对于类型超出的空压机选型时又似乎没有压缩机能效参照数据。这时我们需要求助于空压机生产厂家提供详实可靠的数据,即承诺达到的压缩机组比功率,只有如此我们才能开展一级能效空压站的可行性分析和研究,如离心压缩机、无油螺杆、喷水螺杆等类型的空压机。
 

  • 压缩空气站输功效率和压缩机组比功率的关联

当我们需要将T/CGMA033001-2018和GB19153-2019相关联时,就需要深入理解压缩空气站输功效率和压缩机组比功率的关联。

压缩空气站输功效率有一个对照数值即机组输入比功率,也可以理解为是一个广义的、综合性的输入比功率,前期理论分析时可以分解以压缩机组比功率铭牌数值为基础,另外累加包含除压缩机之外的功耗如干燥机、冷却风扇和水泵之类的辅机转化的比功率,以及管路压差增加带来的比功率增加。以上理念将在本篇案例分享”小节进一步阐释。
 

  • 压缩空气站辅机的带来的压缩机比功率增加,辅机包括冷干机、吸干机、过滤器和管道压差
在本篇“案例分享”小节进一步阐释
 
  • 余热回收带来的压缩空气站输功效率ηw需求减少

一个正向有利因素是余热回收,规范提出的是能量回收率的0.2倍计入到综合输功效率,减小压缩机站输功效率ηw,同时对照的空气压缩机的机组输入比功率的指标增加。这些输入比功率指标增加后就可以更多的分摊到后处理设备功耗和压差带来的压缩机功耗增加。
 

四、压缩空气一级能效站官网公示

自2018年行业标准颁布以来,申请通过的能效认证达到100来家,具体可以访问官网 http://gspt.gmpi.org.cn/ComAirStation.aspx


 

五、干燥机选型

干燥机选型也是老生常谈的常识,一般需要先分析客户需求,再给出倾向性的方案,包括流量、压力、空气品质,压缩机类型,具体到怎么配置后处理设备,干燥机和过滤器。

总的来说我们选择冷干机,推荐选择低压降一级能效站专用变频冷干机,考虑因素是工况变化的适应性和兼顾节能,变频冷干机本身的比功率占比不高。

如果露点要求更低选择到吸干机,如果不是极致的露点需求,我们推荐使用节能型一级能效站专用吸干机,常见的是零气耗鼓风热吸干机、零气耗压缩热吸干机、真空模组无热吸干机。常规吸干机的成品压缩空气消耗太大,根本就达不到一级能效空压站的要求,完全被抛弃掉。

六、案例分享

表格的数据是我们做的一个分析,可以看出该条件下的压缩空气站,即使没有热回收的方案加持,如果我们选择方案3#,申请一级能效还是可行的,即使还没有考虑压缩空气管道的压力波动和压缩空气耗气量变化带来的机组比功率的增加等不利因素。

在下篇文章中,我们将展示更多的案例,详细说明不同的压缩空气站申请一级能效站的可行性。同时对照现有的官网公示的压缩空气站的设备配置,分类代入,并佐证伊普思分析案例的合理性和可行性。

 

七、总结

空压机产品能效等级已经推行15年之久,目前单从技术上看空压机产品已经比较成熟。压缩空气站是一个综合系统,和压缩空气站的配置设计相关,也受运行管理水平的影响,因此能够提升能效的环节非常多。

在这充满挑战与机遇的时代,我们特别聚焦于一级能效空压站的后处理设备,深入剖析其设计与选型的核心要素。我们期望通过专业的分享,助力客户更精准地把握节能降耗的关键,为行业的绿色发展贡献力量。
未完待续,下次会给大家分享更多成功案例,敬请关注!
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