خلاصه و اصلاح صرفه‌جویی در انرژی سیستم هوای فشرده

هوای فشرده به عنوان یک منبع انرژی پرکاربرد در حوزه صنعتی، 10 تا 35 درصد از کل مصرف انرژی در تولید صنعتی را تشکیل می‌دهد. 96 درصد از مصرف انرژی سیستم هوای فشرده، مصرف برق کمپرسور صنعتی است و مصرف برق سالانه کمپرسور صنعتی در چین بیش از 6 درصد از کل مصرف برق ملی را تشکیل می‌دهد. هزینه‌های عملیاتی کمپرسور هوا با احتساب هزینه‌های خرید، هزینه‌های نگهداری و هزینه‌های عملیاتی انرژی، طبق نظریه ارزیابی چرخه عمر کامل، هزینه‌های خرید تنها حدود 10 درصد را تشکیل می‌دهد، در حالی که هزینه انرژی تا 77 درصد است. این نشان می‌دهد که چین باید ضمن انجام بازسازی صنعتی و اقتصادی، به شدت راندمان استفاده از انرژی سیستم هوای فشرده را بهبود بخشد.

با عمیق‌تر شدن درک نیازهای شرکت‌ها در زمینه هوای فشرده و صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، انتخاب فناوری مناسب برای سیستم موجود جهت تحول در صرفه‌جویی در مصرف انرژی، برای دستیابی به بهترین نتایج صرفه‌جویی در مصرف انرژی، ضروری است. در دو سال گذشته، تحقیقات در مورد شرکت‌های صنعتی چین نشان داده است که تقاضا برای نوسازی صرفه‌جویی در مصرف انرژی عمدتاً از سه جنبه زیر ناشی می‌شود:

مصرف انرژی کمپرسور هوا بخش بسیار بالایی از مصرف برق شرکت را تشکیل می‌دهد؛ ناپایداری سیستم تامین هوای فشرده، نوسانات فشار و سایر تأثیرات بر عملکرد عادی تجهیزات؛ با گسترش مقیاس تولید، شرکت باید سیستم هوای فشرده اصلی را برای تطبیق با رشد تقاضا بهینه‌سازی کند. با توجه به ویژگی‌های متفاوت سیستم هوای فشرده شرکت و فناوری صرفه‌جویی در انرژی قابل اجرا، به منظور بهبود نرخ موفقیت تحول، تحول صرفه‌جویی در انرژی را نمی‌توان کورکورانه اجرا کرد. انتخاب اقدامات مناسب صرفه‌جویی در انرژی بر اساس تجزیه و تحلیل جامع، آزمایش و ارزیابی کل سیستم، به ویژه مهم است. نویسندگان با بررسی استفاده از هوای فشرده در تعداد زیادی از شرکت‌های صنعتی، ویژگی‌ها و دامنه کاربرد برخی از فناوری‌های موجود و نوظهور صرفه‌جویی در انرژی را تجزیه و تحلیل و بررسی کرده‌اند.

استراتژی صرفه‌جویی در انرژی سیستم

بر اساس نظریه ارزیابی مصرف انرژی سیستم پنوماتیک و تحلیل اتلاف انرژی، با شروع از جنبه‌های مختلف ترکیب سیستم، اقدامات کلی صرفه‌جویی در انرژی به شرح زیر انجام می‌شود:

تولید هوای فشرده. پیکربندی و نگهداری معقول انواع مختلف کمپرسورها، بهینه‌سازی حالت عملکرد، مدیریت روزانه تجهیزات تصفیه هوا. حمل و نقل هوای فشرده. بهینه‌سازی پیکربندی شبکه خطوط لوله، جداسازی خطوط لوله تأمین فشار بالا و پایین؛ نظارت بر توزیع مصرف هوا به صورت بلادرنگ، بازرسی روزانه و به حداقل رساندن نشتی، بهبود افت فشار در اتصالات. استفاده از هوای فشرده. بهبود مدار محرک سیلندر، استفاده از محصولات صرفه‌جویی در مصرف انرژی توسعه یافته برای این صنعت، مانند شیرهای ویژه صرفه‌جویی در مصرف هوا برای گلوله‌گذاری سیلندرها در صنعت آلومینیوم الکترولیتی، و همچنین تفنگ‌ها و نازل‌های هوای صرفه‌جویی در مصرف انرژی. بازیابی گرمای اتلافی کمپرسور. گرمای تولید شده در طول فشرده‌سازی هوا از طریق تبادل گرما و غیره بازیابی می‌شود و برای گرمایش کمکی و گرمایش فرآیند و غیره استفاده می‌شود.

تولید هوای فشرده

۱- صرفه‌جویی در مصرف انرژی کمپرسور هوا

در حال حاضر، پرکاربردترین کمپرسورهای هوا در صنعت عمدتاً به رفت و برگشتی، گریز از مرکز و پیچی تقسیم می‌شوند. نوع رفت و برگشتی هنوز هم در مقادیر زیاد در برخی از شرکت‌های قدیمی استفاده می‌شود. نوع گریز از مرکز به طور گسترده در شرکت‌های نساجی با عملکرد پایدار و راندمان بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما در صورت تغییر ناگهانی فشار سیستم، مستعد افزایش ناگهانی فشار است. اقدامات اصلی صرفه‌جویی در انرژی عبارتند از: برای اطمینان از تمیزی هوای ورودی، به ویژه شرکت‌های نساجی، انجام فیلتراسیون درشت به خوبی انجام شود تا تعداد زیادی از الیاف کوتاه موجود در هوا فیلتر شود. دمای ورودی کمپرسور هوا را برای بهبود راندمان کاهش دهید. فشار روغن روان‌کننده بر لرزش روتور سانتریفیوژ تأثیر زیادی دارد، انتخاب روغن روان‌کننده حاوی عوامل ضد کف و تثبیت‌کننده‌های اکسیداسیون. به کیفیت آب خنک‌کننده، تخلیه معقول آب خنک‌کننده، پر کردن برنامه‌ریزی‌شده آب توجه کنید. نقاط تخلیه میعانات کمپرسور هوا، خشک‌کن، مخزن ذخیره‌سازی و شبکه لوله باید به طور منظم تخلیه شوند. برای جلوگیری از خس خس ناشی از تغییرات سریع در تقاضای هوا و غیره، به تنظیم باند تناسبی و زمان انتگرالی تعیین شده توسط واحد توجه کنید و سعی کنید از کاهش ناگهانی مصرف هوا جلوگیری کنید. سانتریفیوژهای سه مرحله‌ای با اثر صرفه‌جویی قابل توجه در مصرف انرژی را انتخاب کنید و سعی کنید از موتورهای فشار بالا برای کاهش تلفات خط و پایین نگه داشتن افزایش دمای ایستگاه فشار هوا استفاده کنید.

کمپرسور هوای اسکرو به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد، تمرکز زیر بر روی حالت کنترل کمپرسور هوای اسکرو خلاصه مقایسه: تجزیه و تحلیل بارگیری/تخلیه کمپرسور هوای فعلی و مشکلات تنظیم فشار ثابت، می‌تواند نتیجه گیری شود: با تکیه بر وسایل مکانیکی تنظیم شیر ورودی، تأمین هوا نمی‌تواند به سرعت و به طور مداوم تنظیم شود. هنگامی که مقدار گاز به طور مداوم در حال تغییر است، فشار تأمین ناگزیر به شدت نوسان می‌کند. کنترل فرکانس خالص برای تطبیق با نوسان مصرف هوا در کارخانه با اضافه کردن یک مبدل فرکانس برای تنظیم تولید هوای کمپرسور هوا استفاده می‌شود. عیب این است که این سیستم برای شرایطی مناسب است که نوسان مصرف هوای کارخانه زیاد نباشد (نوسان 40٪ ~ 70٪ از حجم تولید هوای تک دستگاه است و اثر صرفه‌جویی در انرژی مهمترین آن است).

2 سیستم کنترل تخصصی گروه کمپرسور هوا

سیستم کنترل تخصصی گروه کمپرسور هوا به فناوری جدیدی در کنترل گروه کمپرسور هوا و صرفه‌جویی در مصرف انرژی تبدیل شده است. سیستم کنترل با توجه به تغییرات فشار مورد نیاز، کنترل کمپرسورهای هوای مختلف Admiral مانند روشن و خاموش کردن، بارگیری و تخلیه و غیره، برای حفظ تعداد و ظرفیت صحیح کمپرسور در حال کار، همواره در سیستم وجود دارد.

سیستم کنترل خانگی از طریق کنترل مبدل فرکانس برای تغییر سرعت یک کمپرسور هوای واحد در سیستم تأمین گاز کم‌فشار کارخانه، برای کنترل زمان واحد تولید گاز کمپرسور هوا، تطبیق سیستم تأمین گاز کم‌فشار کارخانه با نوسانات کوچک در مقدار گاز. به طور کلی، انتخاب تبدیل فرکانس کمپرسور هوا، نیاز به یک سیستم حرفه‌ای برای انجام آزمایش و محاسبه جامع برای تصمیم‌گیری دارد. از طریق تجزیه و تحلیل و مقایسه فوق، می‌توان دریافت: بسیاری از سیستم‌های هوای فشرده ما از نظر بهره‌وری انرژی جای زیادی برای بهبود دارند. تبدیل فرکانس کمپرسور تنها با ترکیب با عملکرد سیستم هوای فشرده خود شرکت می‌تواند به اثر صرفه‌جویی در انرژی دست یابد، که باید قبل از استفاده توسط متخصصان به طور کامل آزمایش و ارزیابی شود. سیستم کنترل تخصصی گروه کمپرسور هوا به ویژه برای چندین کمپرسور هوا که همزمان کار می‌کنند مناسب است، اجرای پیکربندی ترکیبی مرحله‌ای، می‌تواند به خوبی نیازهای شرکت‌ها را برآورده کند.

۳ بهبود فرآیند خشک کردن با هوای فشرده

در حال حاضر، رایج‌ترین تجهیزات خشک کردن و پردازش هوای فشرده برای شرکت‌ها، نوع یخچال‌دار، نوع بدون بازسازی حرارتی و نوع ترکیبی بازسازی میکرو-حرارتی است که مقایسه عملکرد اصلی در جدول زیر نشان داده شده است.

برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی در خط دفاعی، اصول زیر را رعایت کنید: اگر سیستم اصلی هوا دارای تصفیه با خلوص خیلی بالا است، آن را به تصفیه‌ای با خلوص پایین‌تر تغییر دهید. فرآیند خشک کردن را بهبود بخشید، افت فشار خط تصفیه خشک کردن را کاهش دهید (افت فشار در خشک‌کن برخی از سیستم‌ها تا 0.05 ~ 0.1MPa می‌رسد)، مصرف انرژی را کاهش دهید.

حمل و نقل هوای فشرده

۱. فشار سیستم لوله‌کشی یاجیانگ نباید از ۱.۵٪ فشار کاری تجاوز کند. در حال حاضر، بسیاری از ایستگاه‌های فشار هوا فاقد خطوط لوله اولیه و ثانویه، زانویی‌ها و خم‌های غیرضروری زیاد، نوسانات فشار مکرر و افت فشار جدی هستند. برخی از خطوط لوله پنوماتیک در ترانشه دفن شده‌اند و نمی‌توان آنها را از نظر نشتی پایش کرد. برای اطمینان از نیاز فشار سیستم در هر صورت، پرسنل مدیریت عملیات، فشار عملیاتی کل سیستم را ۰.۱ تا ۰.۲ مگاپاسکال افزایش می‌دهند که باعث افت فشار مصنوعی می‌شود. به ازای هر ۰.۱ مگاپاسکال افزایش فشار اگزوز کمپرسور هوا، مصرف برق کمپرسور هوا ۷ تا ۱۰ درصد افزایش می‌یابد. در عین حال، افزایش فشار سیستم، نشت هوا را افزایش می‌دهد. اقدامات نوسازی برای صرفه‌جویی در انرژی: تغییر چیدمان خط لوله از شاخه به حلقه، جداسازی تأمین هوای فشار بالا و پایین و نصب واحد سرریز دقیق فشار بالا و پایین؛ در طول نوسازی برای صرفه‌جویی در انرژی، خط لوله با مقاومت موضعی زیاد را تغییر دهید، مقاومت خط لوله را کاهش دهید و دیواره داخلی لوله را با اسیدشویی، زنگ‌زدایی و غیره تمیز کنید تا از صاف بودن دیواره لوله اطمینان حاصل شود.

۲ نشتی، تشخیص نشتی و گرفتگی

بیشتر نشتی‌های کارخانه جدی است، میزان نشتی به 20٪ تا 35٪ می‌رسد که عمدتاً در شیرها، اتصالات، سه‌گانه‌ها، شیرهای برقی، اتصالات رزوه‌دار و پوشش جلویی سیلندر هر یک از تجهیزات مصرف‌کننده گاز رخ می‌دهد. برخی از تجهیزات تحت فشار بیش از حد کار می‌کنند، به طور خودکار تخلیه می‌شوند و مرتباً تخلیه می‌شوند. خسارت ناشی از نشتی تقریباً فراتر از تصور اکثر مردم است. مانند ایستگاه جوشکاری نقطه‌ای خودرو که سرباره جوشکاری در لوله گاز ناشی از سوراخ کوچکی به قطر 1 میلی‌متر ایجاد شده است، تلفات سالانه برق تا 355 کیلووات ساعت است که تقریباً معادل برق خانگی سالانه دو خانواده سه نفره است. اقدامات صرفه‌جویی در مصرف انرژی: یک سیستم مدیریت اندازه‌گیری جریان برای خط لوله تأمین گاز کارگاه اصلی تولید نصب کنید تا حد مصرف فرآیند تعیین شود. مصرف گاز فرآیند را تنظیم کنید، تعداد شیرها و اتصالات را به حداقل برسانید و نقاط نشتی را کاهش دهید. مدیریت را تقویت کنید و از ابزارهای حرفه‌ای برای بازرسی‌های منظم استفاده کنید. به طور خلاصه، شرکت‌ها می‌توانند از برخی تجهیزات تست حرفه‌ای مانند آشکارساز نشت گاز هوشمند با دسترسی موازی، تفنگ اسکن نقطه نشتی و غیره استفاده کنند تا اقداماتی را برای جلوگیری از کارکرد، ریسک، چکه کردن و نشت سیستم هوای فشرده انجام دهند و بر این اساس کارهای تعمیر و نگهداری و تعویض قطعات را انجام دهند.

استفاده از هوای فشرده

تفنگ‌های بادی به طور گسترده در فرآیندهای تکمیل تولید، ماشینکاری و سایر سایت‌های فرآیندی مورد استفاده قرار می‌گیرند و مصرف هوای آنها در برخی از مناطق صنعتی به 50٪ از کل هوای تأمین شده می‌رسد. در فرآیند استفاده، پدیده‌هایی مانند خط لوله تأمین هوای بسیار طولانی، فشار هوای بسیار بالا، استفاده از لوله مسی مستقیم به عنوان نازل و افزایش غیرمجاز فشار کاری توسط کارگران خط مقدم وجود دارد که باعث اتلاف زیاد هوا می‌شود.

پدیده غیرمنطقی استفاده از گاز در تجهیزات پنوماتیک نیز برجسته‌تر است، مانند تعیین اینکه آیا قطعه کار در محل گیر کرده است یا خیر، تشخیص فشار برگشتی گاز، تأمین گاز ژنراتور خلاء و غیره. پدیده تأمین گاز بدون وقفه در هنگام کار نکردن. این مشکلات به ویژه در مخازن شیمیایی و سایر گازهای مورد استفاده برای مخلوط کردن و در تولید لاستیک، مانند تورم کلیشه‌ای، وجود دارد. اقدامات اصلاحی برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی: استفاده از نازل‌های پنوماتیک جدید برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی و تفنگ‌های بادی نوع پالسی. استفاده از تجهیزات پنوماتیک تخصصی در صنایع خاص، مانند صنعت آلومینیوم برای ترویج استفاده از سیلندرهای گلوله‌ای مخصوص برای صرفه‌جویی در مصرف هوا.

بازیابی گرمای تلف شده کمپرسور هوا

طبق ارزیابی کل چرخه عمر، ۸۰ تا ۹۰ درصد انرژی الکتریکی مصرف شده توسط کمپرسورهای هوا به گرما تبدیل و دفع می‌شود. توزیع مصرف گرمای الکتریکی کمپرسور هوا در شکل زیر نشان داده شده است. به استثنای گرمای تابشی به محیط و ذخیره شده در خود هوای فشرده، ۹۴ درصد باقی مانده انرژی را می‌توان به شکل بازیابی گرمای تلف شده استفاده کرد.

بازیابی گرمای اتلافی از طریق مبدل حرارتی و سایر روش‌های مناسب بازیابی گرمای فرآیند فشرده‌سازی هوا انجام می‌شود که برای گرم کردن هوا یا آب، کاربردهای معمول مانند گرمایش کمکی، گرمایش فرآیند و پیش‌گرمایش آب جبرانی دیگ بخار، استفاده می‌شود. با بهبودهای معقول، می‌توان ۵۰٪ تا ۹۰٪ از انرژی گرمایی را بازیابی و استفاده کرد. نصب دستگاه‌های بازیابی گرما می‌تواند به طور موثر دمای عملیاتی کمپرسور هوا را در دمای عملیاتی بهینه کنترل کند، به طوری که شرایط کاری روغن روان‌کننده بهتر شود و حجم اگزوز کمپرسور هوا ۲٪ تا ۶٪ افزایش یابد. برای کمپرسور هوای خنک‌شده با هوا، می‌توانید فن خنک‌کننده خود کمپرسور هوا را متوقف کرده و از پمپ آب در گردش برای بازیابی گرما استفاده کنید. کمپرسور هوای خنک‌شده با آب می‌تواند برای گرم کردن آب سرد یا گرمایش فضا استفاده شود و میزان بازیابی ۵۰٪ تا ۶۰٪ است. بازیابی گرمای اتلافی نسبت به تجهیزات گرمایشی الکتریکی تقریباً هیچ مصرف انرژی ندارد. نسبت به تجهیزات گازسوز بدون انتشار گازهای گلخانه‌ای، روشی پاک و سازگار با محیط زیست برای صرفه‌جویی در انرژی است. بر اساس نظریه تجزیه و تحلیل اتلاف انرژی سیستم هوای فشرده، پدیده مصرف غیرمنطقی گاز موجود و اقدامات صرفه‌جویی در انرژی شرکت تجزیه و تحلیل و خلاصه شده است. در تحول صرفه‌جویی در انرژی سازمانی، اولین مورد برای سیستم‌های مختلف، انجام آزمایش‌ها و ارزیابی‌های دقیق است که بر اساس آن، اعمال اقدامات بهینه‌سازی مناسب برای دستیابی به اهداف صرفه‌جویی در انرژی، می‌تواند راندمان عملیاتی کل سیستم هوای فشرده را بهبود بخشد.