壓縮空氣站能效分級(jí)指南標(biāo)準(zhǔn)解讀

一、壓縮空氣站能效分級(jí)指南制定背景

      壓縮空氣站(簡稱空壓站)能效等級(jí)指標(biāo)，是全球首個(gè)空壓站能效標(biāo)準(zhǔn)，也是電機(jī)系統(tǒng)首個(gè)能效指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國規(guī)模以上(裝機(jī)容量在110kW以上)的空壓站就有七八十萬座，能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)3級(jí)能效以上(3級(jí)以上就為節(jié)能型空壓站)的空壓站應(yīng)該不超過10%。

      壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能有著20%~30%節(jié)能潛力，甚至更多，節(jié)能潛力遠(yuǎn)大于設(shè)備節(jié)能潛力。只有系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能，才是真實(shí)的節(jié)能?？諌赫局皇菈嚎s空氣系統(tǒng)的一部分(“供給側(cè)”)，只有“需求側(cè)”也就是所有需要壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的元器件，用氣量節(jié)省了(壓縮空氣的假性需求減少)，壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能的最大化就能實(shí)現(xiàn)。像用電設(shè)備一樣你需我供，你需要的量少了，我供給的量也相應(yīng)的減少，甚至讓部分空壓機(jī)停機(jī)待命。

二、標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

1、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

      本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了工業(yè)用壓縮空氣站設(shè)備和系統(tǒng)要求、運(yùn)行要求、能效指標(biāo)和等級(jí)、能效計(jì)算、能效測量方法及綜合評(píng)價(jià)。給出了輸功效率作為壓縮空氣站能效等級(jí)考核指標(biāo)，用電單耗作為經(jīng)濟(jì)考核指標(biāo);給出了站的規(guī)模和壓縮空氣露點(diǎn)、含油量、余熱回收利用等因素引起的能效等級(jí)變化，以及計(jì)算方法。

2、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

      本標(biāo)準(zhǔn)核心內(nèi)容提出了壓縮空氣站能效評(píng)價(jià)指標(biāo)的方法，給出5個(gè)等級(jí)的能效評(píng)價(jià)值，1級(jí)能效等級(jí)最高，1級(jí)到3級(jí)為節(jié)能型空壓站5級(jí)能效等級(jí)最低。這并不意味著壓縮空氣站一定要做到1級(jí)能效。對企業(yè)來說，往往能效等級(jí)越高，初期投入的資金會(huì)越多，這要根據(jù)企業(yè)的實(shí)際需求來定(投資回報(bào)率)，很多時(shí)候并不一定需要那么高的能效等級(jí)。

3、計(jì)算公式簡介

      從用能角度來說，壓縮空氣站綜合輸功效率是真正的空壓站能源效率，是用戶所需的流動(dòng)的壓縮空氣有效能體現(xiàn)?？諌赫揪C合輸功效率，綜合了熱回收利用、壓力露點(diǎn)、壓縮空氣中含不含油等因素，對輸功效率進(jìn)行修正。

      我們可以把空壓站看成是一個(gè)黑箱子，無論里面裝的是離心空壓機(jī)、螺桿空壓機(jī)或其它空壓機(jī)，其共同點(diǎn)是輸入的是電能輸出的是壓縮空氣的有效能，將空壓站輸出總的壓縮空氣有效能與空壓站總的輸入電能之比就是空壓站的輸功效率，再綜合上面所述的因素進(jìn)行修正，對于同一個(gè)空壓站有噴油機(jī)，也有無油機(jī)，兩路供氣壓力露點(diǎn)要求不同，可以采用露點(diǎn)修正系數(shù)和含油修正系數(shù)，修正到一致的露點(diǎn)和(或)含油量壓縮空氣品質(zhì)后，按標(biāo)準(zhǔn)中“表1壓縮空氣站能效等級(jí)(供氣壓力露點(diǎn)≥3℃)”中有油檔規(guī)定，對壓縮空氣站能效等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

三、標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)六年后的感悟

      過去針對壓縮空氣站的節(jié)能改造，以節(jié)能量多少或用電單耗(電氣比)減少了多少為目標(biāo)，空壓站隨著從粗放型管理到精細(xì)化管理，空壓站節(jié)能率還可以提高多少，沒有明確指標(biāo)，對于下一步如何再改造和提高，失去了前進(jìn)的方向?，F(xiàn)在通過空壓站能效等級(jí)分級(jí)，為節(jié)能改造或合同能源管理工作提供了量化的指標(biāo)，工作任務(wù)更明晰。譬如，這個(gè)空壓站經(jīng)過測試是5級(jí)，經(jīng)過改造和提升空壓站內(nèi)的管理，該空壓站達(dá)到了4級(jí)，同時(shí)也降低了用電單耗，一目了然。當(dāng)然，我們更希望新設(shè)計(jì)的空壓站起步就能達(dá)到能效3級(jí)，逐步向上發(fā)展。

      誤區(qū):認(rèn)為1級(jí)空壓機(jī)組成的空壓站系統(tǒng)，一定能達(dá)到1級(jí)空壓站。答案是不一定。對于空壓站來說，由于空壓機(jī)選型不當(dāng)，1級(jí)能效的空壓機(jī)在空壓站中發(fā)揮不出1級(jí)能效的水平。

       如何才能達(dá)到節(jié)能型空壓站呢?我們知道空壓站是由空壓機(jī)組壓縮空氣凈化干燥設(shè)備、儲(chǔ)氣罐、供配電系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、站房通風(fēng)系統(tǒng)和供氣管路系統(tǒng)(含閥門儀表)等輔助設(shè)備組成的總體。

1、空壓機(jī)組

      首先我們要明確管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力高低代表著供需平衡的問題是氣量的問題，而非壓力的問題。管網(wǎng)壓力高說明壓縮空氣供大于需，管網(wǎng)壓力低表明壓縮空氣供不應(yīng)求?？諌簷C(jī)的額定排氣壓力是指空壓機(jī)在此壓力以下能夠發(fā)揮出的能力(氣量)，管網(wǎng)壓力不是由空壓機(jī)的排氣壓力所決定的。

      依據(jù)所需總供氣流量和壓縮空氣對含油量的要求，選擇采用噴油螺桿空壓機(jī)或無油(噴水)螺桿空壓機(jī)，還是采用離心空壓機(jī)進(jìn)行氣量匹配，排氣壓力一般是氣動(dòng)元器件平均工作壓力的1.1倍來選擇(考慮管網(wǎng)壓損)，最后再考慮空壓機(jī)的能效問題。每個(gè)空壓站配3~6臺(tái)空壓機(jī)為宜，每個(gè)空壓站應(yīng)選用1~2臺(tái)具有變頻等氣量調(diào)節(jié)功能的空壓機(jī)，滿足供氣量變化的需求。

2、壓縮空氣凈化干燥設(shè)備

      依據(jù)壓力露點(diǎn)溫度要求和空壓站冬季環(huán)境溫度的影響，選擇變頻冷凍式、吸附式干燥器(鼓風(fēng)加熱再生、壓縮熱再生、余熱再生等)。依據(jù)所需壓縮空氣含油量、含塵量的要求，選擇壓縮空氣精密過濾器組合。

3、站房冷卻設(shè)備和通風(fēng)設(shè)備選型

      依據(jù)選擇的空壓機(jī)是風(fēng)冷或水冷型來確認(rèn)是否需要冷卻設(shè)備。冷卻設(shè)備型式的選擇是依據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保和節(jié)能、節(jié)水的要求，所處地區(qū)水資源影響以及投入的資金情況而定(有開式冷卻塔、閉式冷卻塔、復(fù)合式冷卻塔等) 

     依據(jù)空壓站所處夏季環(huán)境溫度的影響以及空壓機(jī)組換熱量的要求來確定吸、排氣通風(fēng)機(jī)通風(fēng)量，確定通風(fēng)機(jī)數(shù)量以及功率。

4、余熱回收利用

      盡可能地采用相關(guān)技術(shù)和設(shè)備回收利用壓縮熱能，壓縮熱能回收利用率對空壓站綜合輸功效率的提高貢獻(xiàn)度比較高。壓縮熱能回收可以利用在:鍋爐補(bǔ)水預(yù)熱、工藝流程用供熱、吸附式干燥器再生加熱、室內(nèi)空間加熱、生產(chǎn)和生活用水加熱等等。

5、儲(chǔ)氣罐 

     儲(chǔ)氣罐分為濕罐或干罐(緩沖罐)，通常布局順序?yàn)椋嚎諌簷C(jī)→儲(chǔ)氣罐(濕罐)→干燥機(jī)→精密過濾器→緩沖罐濕罐的作用是降低壓縮空氣溫度，并去除大量液態(tài)冷凝水，將溫度低且含氣態(tài)水的壓縮空氣導(dǎo)入干燥器，減輕干燥器負(fù)荷。

      緩沖罐的作用是儲(chǔ)存干燥壓縮空氣，滿足瞬時(shí)壓縮空氣的需求緩解那一時(shí)刻空壓機(jī)的負(fù)荷，使之節(jié)省能源。

6、供氣管路

      管徑的粗細(xì)對管道末端設(shè)備能否得到所需的工作壓力至關(guān)重要它也影響著整個(gè)空壓站的能耗損失。依據(jù)管路的壓力降不得超過空壓機(jī)使用壓力的5%，最好選用比設(shè)計(jì)值大的管徑。合理布置管道，盡量采用彎曲半徑大的彎頭等措施減少管路壓損。另外在使用閥門時(shí)優(yōu)先采用球閥、閘閥或蝶閥，不采用阻力大的截止閥或具有截止型式的止回閥。

7、智能監(jiān)控系統(tǒng) 

     建立壓縮空氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，利用設(shè)備上部署的傳感器，通過數(shù)字模擬分析系統(tǒng)，解決數(shù)據(jù)集、存儲(chǔ)、分析、預(yù)警和控制等各環(huán)節(jié)問題。對企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與預(yù)警，通過大數(shù)據(jù)的趨勢分析，智能預(yù)判其用氣負(fù)荷變化，及時(shí)調(diào)整空壓機(jī)的運(yùn)行模式，使空壓機(jī)運(yùn)行在高效率區(qū)間內(nèi)。

來源：中國通用機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì) 金巍