壓縮空氣站能效分級指南標準解讀

一、壓縮空氣站能效分級指南制定背景

      壓縮空氣站(簡稱空壓站)能效等級指標，是全球首個空壓站能效標準，也是電機系統(tǒng)首個能效指標標準。據不完全統(tǒng)計，全國規(guī)模以上(裝機容量在110kW以上)的空壓站就有七八十萬座，能達到標準3級能效以上(3級以上就為節(jié)能型空壓站)的空壓站應該不超過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)能潛力遠大于設備節(jié)能潛力。只有系統(tǒng)運行節(jié)能，才是真實的節(jié)能?？諌赫局皇菈嚎s空氣系統(tǒng)的一部分(“供給側”)，只有“需求側”也就是所有需要壓縮空氣驅動的元器件，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)能的最大化就能實現。像用電設備一樣你需我供，你需要的量少了，我供給的量也相應的減少，甚至讓部分空壓機停機待命。

二、標準的主要內容和關鍵技術指標

1、標準主要內容

      本標準規(guī)定了工業(yè)用壓縮空氣站設備和系統(tǒng)要求、運行要求、能效指標和等級、能效計算、能效測量方法及綜合評價。給出了輸功效率作為壓縮空氣站能效等級考核指標，用電單耗作為經濟考核指標;給出了站的規(guī)模和壓縮空氣露點、含油量、余熱回收利用等因素引起的能效等級變化，以及計算方法。

2、關鍵技術指標

      本標準核心內容提出了壓縮空氣站能效評價指標的方法，給出5個等級的能效評價值，1級能效等級最高，1級到3級為節(jié)能型空壓站5級能效等級最低。這并不意味著壓縮空氣站一定要做到1級能效。對企業(yè)來說，往往能效等級越高，初期投入的資金會越多，這要根據企業(yè)的實際需求來定(投資回報率)，很多時候并不一定需要那么高的能效等級。

3、計算公式簡介

      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，是用戶所需的流動的壓縮空氣有效能體現?？諌赫揪C合輸功效率，綜合了熱回收利用、壓力露點、壓縮空氣中含不含油等因素，對輸功效率進行修正。

      我們可以把空壓站看成是一個黑箱子，無論里面裝的是離心空壓機、螺桿空壓機或其它空壓機，其共同點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行修正，對于同一個空壓站有噴油機，也有無油機，兩路供氣壓力露點要求不同，可以采用露點修正系數和含油修正系數，修正到一致的露點和(或)含油量壓縮空氣品質后，按標準中“表1壓縮空氣站能效等級(供氣壓力露點≥3℃)”中有油檔規(guī)定，對壓縮空氣站能效等級進行評價。

三、標準出臺六年后的感悟

      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，空壓站隨著從粗放型管理到精細化管理，空壓站節(jié)能率還可以提高多少，沒有明確指標，對于下一步如何再改造和提高，失去了前進的方向?，F在通過空壓站能效等級分級，為節(jié)能改造或合同能源管理工作提供了量化的指標，工作任務更明晰。譬如，這個空壓站經過測試是5級，經過改造和提升空壓站內的管理，該空壓站達到了4級，同時也降低了用電單耗，一目了然。當然，我們更希望新設計的空壓站起步就能達到能效3級，逐步向上發(fā)展。

      誤區(qū):認為1級空壓機組成的空壓站系統(tǒng)，一定能達到1級空壓站。答案是不一定。對于空壓站來說，由于空壓機選型不當，1級能效的空壓機在空壓站中發(fā)揮不出1級能效的水平。

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

1、空壓機組

      首先我們要明確管網系統(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。管網壓力高說明壓縮空氣供大于需，管網壓力低表明壓縮空氣供不應求?？諌簷C的額定排氣壓力是指空壓機在此壓力以下能夠發(fā)揮出的能力(氣量)，管網壓力不是由空壓機的排氣壓力所決定的。

      依據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或無油(噴水)螺桿空壓機，還是采用離心空壓機進行氣量匹配，排氣壓力一般是氣動元器件平均工作壓力的1.1倍來選擇(考慮管網壓損)，最后再考慮空壓機的能效問題。每個空壓站配3~6臺空壓機為宜，每個空壓站應選用1~2臺具有變頻等氣量調節(jié)功能的空壓機，滿足供氣量變化的需求。

2、壓縮空氣凈化干燥設備

      依據壓力露點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(鼓風加熱再生、壓縮熱再生、余熱再生等)。依據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、站房冷卻設備和通風設備選型

      依據選擇的空壓機是風冷或水冷型來確認是否需要冷卻設備。冷卻設備型式的選擇是依據當地環(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、復合式冷卻塔等) 

     依據空壓站所處夏季環(huán)境溫度的影響以及空壓機組換熱量的要求來確定吸、排氣通風機通風量，確定通風機數量以及功率。

4、余熱回收利用

      盡可能地采用相關技術和設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度比較高。壓縮熱能回收可以利用在:鍋爐補水預熱、工藝流程用供熱、吸附式干燥器再生加熱、室內空間加熱、生產和生活用水加熱等等。

5、儲氣罐 

     儲氣罐分為濕罐或干罐(緩沖罐)，通常布局順序為：空壓機→儲氣罐(濕罐)→干燥機→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)水的壓縮空氣導入干燥器，減輕干燥器負荷。

      緩沖罐的作用是儲存干燥壓縮空氣，滿足瞬時壓縮空氣的需求緩解那一時刻空壓機的負荷，使之節(jié)省能源。

6、供氣管路

      管徑的粗細對管道末端設備能否得到所需的工作壓力至關重要它也影響著整個空壓站的能耗損失。依據管路的壓力降不得超過空壓機使用壓力的5%，最好選用比設計值大的管徑。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)數據中心，利用設備上部署的傳感器，通過數字模擬分析系統(tǒng)，解決數據集、存儲、分析、預警和控制等各環(huán)節(jié)問題。對企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)進行實時監(jiān)測與預警，通過大數據的趨勢分析，智能預判其用氣負荷變化，及時調整空壓機的運行模式，使空壓機運行在高效率區(qū)間內。

來源：中國通用機械工業(yè)協(xié)會 金巍