壓縮空氣系統(tǒng)耗能與節(jié)能分析

于菲

摘 要：壓縮空氣系統(tǒng)是當(dāng)今社會一種重要的能源動力系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍十分的廣泛，在當(dāng)今社會能源系統(tǒng)中的重要性僅次于電力系統(tǒng)。隨著社會企業(yè)的發(fā)展和能源供給的緊張，對壓縮空氣系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整是十分必要可行的。文章通過闡述壓縮空氣系統(tǒng)的組成及能源損耗的原因，針對性地對壓縮空氣系統(tǒng)提出相應(yīng)的節(jié)能措施，從而對壓縮空氣系統(tǒng)進行能量方面的解析。

關(guān)鍵詞：壓縮空氣系統(tǒng)；組成；耗能；節(jié)能

由于空氣具有可壓縮的特性，經(jīng)壓縮空氣系統(tǒng)的機械功使本身體積縮小、壓力提高后的空氣叫壓縮空氣。壓縮空氣系統(tǒng)是一種重要動力源系統(tǒng)。由它產(chǎn)生的壓縮空氣能與其它能源比，具有下列明顯的特點：清晰透明，輸送方便，沒有特殊的有害性能，沒有起火危險，不怕超負(fù)荷，能在許多不利環(huán)境下工作，空氣在地面上到處都有，取之不盡。其原理是：在密閉的容器中對空氣施加壓力時，空氣就會被壓縮，使其壓力增大；當(dāng)外力撤消時，空氣又會自動恢復(fù)到原來的狀態(tài)，在這一過程中，空氣的能量都會發(fā)生變化。壓縮空氣能是僅次于電力的第二大動力能源，又是具有多種用途的工藝氣源，其應(yīng)用范圍遍及石油、化工、冶金、電力、機械、輕工、紡織、汽車制造、電子、食品、醫(yī)藥、生化、國防、科研等行業(yè)和部門，但其能源利用率又受到自身設(shè)備選型、系統(tǒng)管路設(shè)計及運行條件等問題的限制，因此，在如今提倡“環(huán)保與節(jié)能”的社會下，研究其耗能與節(jié)能是很有必要的。

1 壓縮空氣系統(tǒng)的耗能分析

一般而言，壓縮空氣系統(tǒng)具有不同的組成、管道分布結(jié)構(gòu)以及使用環(huán)境，但大體的運用機制可以用如下的圖1來表示，通過其原理、組成等因素進行分析，一般壓縮空氣系統(tǒng)的能源消耗體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1 壓縮過程中的能量損失。壓縮空氣系統(tǒng)里，空氣的壓縮由于部件之間的摩擦，往往是伴隨著熱量的產(chǎn)生，這些熱量以散熱形式排放到環(huán)境當(dāng)中，對壓縮空氣系統(tǒng)的能源損失來說是主要的一個原因。以阿特拉斯科普柯GA 系列螺桿式壓縮系統(tǒng)為例，壓縮過程產(chǎn)生的熱能可高達 44% 左右。

1.2 系統(tǒng)入口空氣的溫濕度影響。壓縮空氣系統(tǒng)里，在相同條件下，濕空氣的壓縮比干燥空氣而言，由于水分子的勢能較大，壓縮起來所需要消耗的能量是比較大的；此外，如果空氣的濕度太大，會在壓縮過程中產(chǎn)生凝結(jié)的現(xiàn)象，對設(shè)備的損傷比較大，也會增加能源的損耗。在同樣的條件下，空氣的溫度越高，所需的能量也越大，能量的損耗也越大；經(jīng)實驗表明：空氣的溫度每降低3℃，可以減少2%的能源損耗。

1.3 不同壓力下的能源損耗。從表1中可以看出，在不同的工作壓力下，壓縮空氣系統(tǒng)的能量損失不同。在相同條件下，選擇工作壓力比較低的系統(tǒng)可以減少能量的損失。

1.4 傳輸管道的能源損耗。一般而言，對于一個壓縮空氣系統(tǒng)而言，管道方面的能源消耗存在兩種問題。一種是由于壓縮空氣系統(tǒng)的管道由于使用時間過久，加之企業(yè)對設(shè)備管理維護的不重視，管道老化而導(dǎo)致管道的泄漏，造成能源的損失；另一種是由于傳輸管道的分布不合理，出現(xiàn)較多壓力的沿程損失、局部損失等問題，這些問題主要由于管道存在過多的彎頭、三通、變徑、過濾網(wǎng)、閥門等問題，造成路徑壓力的損失，從而導(dǎo)致壓縮空氣系統(tǒng)的能源損失。

2 壓縮空氣系統(tǒng)的節(jié)能分析

2.1 壓縮空氣系統(tǒng)的能源回收利用。對于壓縮過程當(dāng)中，由于摩擦生熱受阻導(dǎo)致的能量損耗，目前采用最普遍的做法是用冷空氣或者冷水的方式，將這部分熱量通過熱泵技術(shù)加以回收和利用。熱泵技術(shù)是一種熱量的逆循環(huán)技術(shù)，它通過外界的其他輔助能量驅(qū)動壓縮機，驅(qū)動機內(nèi)制冷系統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)，將熱量從低溫源向高溫源傳遞。通過熱泵技術(shù)的熱量循環(huán)變化和傳遞，可以很好的為壓縮空氣系統(tǒng)達到降溫的需求。

2.2 改善入口空氣的溫濕度。壓縮空氣系統(tǒng)如果從室內(nèi)直接采集空氣，空氣的溫度會因為設(shè)備的工作時間長而溫度較高，我們可以直接采集室外的空氣，相對而言，室外的空氣的溫度變化不大，相對穩(wěn)定；也可以在機房內(nèi)增加通風(fēng)口，讓設(shè)備工作的溫度能及時的散出去，保持壓縮機采集的空氣溫度相對穩(wěn)定。對于濕度造成的能源損耗，我們可以在空氣采集之前，先進過一個簡單可逆吸收的干燥設(shè)備，在吸附水分的同時，也可以去除空氣中其他雜質(zhì)對設(shè)備造成的影響。

2.3 合理的管道設(shè)計與布局。在壓縮空氣設(shè)備安裝時，用設(shè)備單位應(yīng)該考慮自身的廠地，對管道作合理的設(shè)計與布局。原則上，管道布局應(yīng)當(dāng)以直接為主，減少不必要的轉(zhuǎn)接，即使需要轉(zhuǎn)接也盡量采取螺紋的接頭，方便以后的維護，從而保證空氣經(jīng)過管道時的正常壓力；對于管道的施工，應(yīng)該加強對施工質(zhì)量的監(jiān)管，減少設(shè)備系統(tǒng)中因焊渣、鐵屑、沙子等污染物污染用氣源。對于壓縮空氣設(shè)備經(jīng)常使用的情況，用設(shè)備單位應(yīng)該定期維護，如果使用時間過長，應(yīng)考慮更換或者整修。

2.4 采用變頻壓縮機或者設(shè)立專門的儲氣罐防止壓力帶來的能源損耗。通常來說，用氣單位應(yīng)該盡量采取低壓的系統(tǒng)來供自身使用，但是如果用氣單位存在對設(shè)備壓力有很高要求的情況下，可以專門配備一個專用的存蓄罐，這樣可以有效降低設(shè)備在高壓使用的情況下所遭受的損傷，也可以防止壓縮空氣系統(tǒng)回流問題造成的損失。

3 結(jié)語

在我國，壓縮空氣系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的需求量十分巨大，對于提高壓縮空氣系統(tǒng)的節(jié)能改進，是一個艱巨而重大的工程。對降低企業(yè)成本和緩解國家電力供應(yīng)緊張而言，壓縮空氣系統(tǒng)的節(jié)能改進具有一定重要的作用和意義。文章主要對壓縮空氣系統(tǒng)的耗能和節(jié)能兩個方面進行分析，對于常見的造成壓縮空氣系統(tǒng)耗能增加的原因提出針對性的措施。對于實際上造成壓縮空氣系統(tǒng)耗能的主要原因，還得根據(jù)用氣單位自身情況和實際設(shè)備運行條件來分析，并選擇出合理有效的對應(yīng)措施。合理降低能耗，爭取提高經(jīng)濟效益，這是每個企業(yè)應(yīng)該樹立的觀念，只有這樣，企業(yè)才能做到節(jié)能、減排、降耗的目標(biāo)。

參考文獻

[1] 何明勛，陳國娟.壓縮空氣系統(tǒng)耗能與節(jié)能分析[J].流體機械，2012 （02）：46-48.