玻璃工廠壓縮空氣應(yīng)用與優(yōu)化

潘弘 王金鵬 張明杰 李博 劉珂

（1. 金晶科技股份有限公司 淄博 255086；2. 滕州金晶玻璃有限公司 滕州 277500）

0 引言

空壓機(jī)作為玻璃生產(chǎn)中關(guān)鍵動(dòng)力設(shè)備之一，擔(dān)負(fù)著為脫硫脫硝噴吹系統(tǒng)、窯爐池壁、蓄熱室冷卻、冷端吹掃、儀控用氣、吸塵系統(tǒng)等用氣。空氣具有可壓縮性，經(jīng)空氣壓縮機(jī)做機(jī)械功使本身體積縮小、壓力提高后的空氣叫壓縮空氣。壓縮空氣是一種重要的動(dòng)力源。與其它能源比，它具有明顯的特點(diǎn)：清晰透明，輸送方便，沒(méi)有特殊的有害性能，沒(méi)有起火危險(xiǎn)，不怕超負(fù)荷，能在許多不利環(huán)境下工作，取之不盡。壓縮空氣作為能源雖具有上述特點(diǎn)，但其能耗的產(chǎn)出比約為1∶7，屬耗能大戶［1］。為節(jié)能降耗，首先了解車間后期增加的用氣位置、用氣量然后對(duì)用氣使用模式現(xiàn)狀分析，通過(guò)增加電磁閥、減少直吹損耗、優(yōu)化運(yùn)行模式及管路流量控制分配、調(diào)整排污控制方式、降低壓縮氣壓力等措施實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。本文針對(duì)我公司用氣情況進(jìn)行分析，探討優(yōu)化管路系統(tǒng)和運(yùn)行效率。

1 用氣點(diǎn)使用情況

我公司因窯齡老化及生產(chǎn)工藝需求，后期壓縮氣用量增加較多，主要用于窯爐池壁、蓄熱室冷卻，玻璃屑、防霉粉吹掃、脫硫脫硝噴吹等。壓縮氣使用量不斷升高，不僅嚴(yán)重影響空壓機(jī)運(yùn)行功效，同樣也使生產(chǎn)成本增加。當(dāng)時(shí)空壓機(jī)電耗已占企業(yè)總電耗的35%，必須進(jìn)行改造優(yōu)化，降低成本支出。三條生產(chǎn)線壓縮氣的運(yùn)行工況見(jiàn)表1。

表1 運(yùn)行三條生產(chǎn)線時(shí)壓縮氣的運(yùn)行工況

2 用氣分析

任何的傳輸都存在著壓力降，合理地控制壓力降有利于節(jié)能降耗。當(dāng)壓力降增加時(shí)為獲得所需要的壓力，空氣壓縮機(jī)就要多做功。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓縮氣使用情況進(jìn)行調(diào)研分析。主線非工藝用氣有以下特點(diǎn)：

①吸塵、耗用約300 m3/h，為間斷瞬時(shí)模式；

②脫硫脫硝噴吹儀控、耗用約1500 m3/h，為間斷瞬時(shí)模式；

③冷端玻璃屑及防霉粉吹掃，耗用約900～1200 m3/h，為連續(xù)直排模式；

④熱端蓄熱室冷卻用氣，耗用約1500～2100 m3/h，為連續(xù)直排模式；

⑤壓縮機(jī)、冷干機(jī)及儲(chǔ)氣罐的水分排放，為連續(xù)模式，帶走水分同時(shí)也增加了氣源的排放。

一根DN20mm管徑的壓縮氣在0.65 MPa時(shí)的直接排放流量達(dá)到了22 m3/min，接近一臺(tái)160 kW螺桿機(jī)（可產(chǎn)生27 m3/min氣量）的運(yùn)行功率，所以說(shuō)直排的使用工況是不節(jié)能的，耗氣量較高，對(duì)整個(gè)工藝管網(wǎng)的壓降影響大，需要綜合考慮能耗產(chǎn)出比的效率收益，是需要著重解決的重點(diǎn)。改善的重點(diǎn)是減少壓降的產(chǎn)生，減少壓降有兩種模式：一是擴(kuò)大管徑，增加流通量；二是減少輸送管路中間的耗用，以減少壓降。首先采取減少中間用量的措施，即將后期增加的吹掃用氣具備條件的由直排模式改為電磁閥間斷控制，實(shí)現(xiàn)瞬間用氣的改變；其次具備關(guān)停條件的位置盡量關(guān)停。

3 改進(jìn)措施

通過(guò)研究空壓機(jī)系統(tǒng)壓縮氣的產(chǎn)出耗用關(guān)系，驗(yàn)證每臺(tái)輸出的額定數(shù)值偏差，了解每條生產(chǎn)線每臺(tái)壓縮機(jī)的運(yùn)行功效，找到影響額定輸出的關(guān)鍵因素，確定管路走向與負(fù)荷用量的關(guān)系，基本形成了一套減少壓差，最大功效運(yùn)行的調(diào)節(jié)機(jī)制。

3.1 優(yōu)化壓縮空氣管路系統(tǒng)

在經(jīng)歷過(guò)單線分別控制和大系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)控制摸索后，確認(rèn)大系統(tǒng)控制可以優(yōu)化調(diào)整各線用氣量，集中補(bǔ)償功能彌補(bǔ)了多開(kāi)浪費(fèi)、少開(kāi)不足而造成的頻繁加卸載功耗。大系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)供氣的模式可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，降低運(yùn)行臺(tái)數(shù)。

3.2 增加電磁閥，減少直吹損耗

根據(jù)工藝需求，對(duì)需要吹掃玻璃屑的用氣點(diǎn)改造成電磁閥控制，平衡用量，增加末端局部壓降嚴(yán)重的增量供氣。

3.3 減少窯爐冷卻壓縮氣用量

通過(guò)綁磚等措施減少窯爐冷卻用氣。

3.4 優(yōu)化運(yùn)行模式及管路流量控制分配

根據(jù)管路輸送路程和壓縮機(jī)配置工況對(duì)系統(tǒng)氣源進(jìn)行合理的分配優(yōu)化，對(duì)供氣主管路實(shí)施聯(lián)通旁路，在分氣缸位置將氣量均衡的分布給各用氣工序，解決前后端不平衡的壓差問(wèn)題。

3.5 降低壓縮氣水含量

由于空氣濕度較大，經(jīng)壓縮后的空氣水分較多，尤其是1、2線壓縮機(jī)房距離循環(huán)水冷卻塔只有10 m左右，大量的水蒸氣擴(kuò)散后被壓縮機(jī)吸入，影響壓降，一是與空氣濾芯上的灰塵結(jié)合形成隔離膜，影響空氣的吸入暢通，造成產(chǎn)氣量下降；二是增加的水分需要排放，形成了直排損失。為了減少排量，驗(yàn)證過(guò)多種水汽分離措施，但都不理想，所以減少水分的含量至關(guān)重要。在壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，冷凝水必須引起高度重視［2］。

重點(diǎn)針對(duì)各線的設(shè)備排水、儲(chǔ)罐排水、冷干機(jī)后冷排水進(jìn)行了水分測(cè)定，確定了閥門的開(kāi)度，將常開(kāi)改為視空氣濕度確定開(kāi)關(guān)。進(jìn)氣通道的改變減少了壓縮機(jī)吸氣環(huán)境的空氣濕度，關(guān)閉涼水塔附近吸氣通道的入口，水分明顯減少。

3.6 調(diào)整常開(kāi)的排污控制方式

在無(wú)水或微量水汽的前提下，關(guān)掉控制閥門，利用儲(chǔ)氣罐出口底部的儲(chǔ)氣位置確定排水量的頻率，及時(shí)調(diào)節(jié)控制閥門，減少水汽排放。

3.7 降低壓縮氣壓力

壓縮氣壓力控制是能耗影響的重要因素，壓力每增加0.01 MPa時(shí)，功耗相應(yīng)增加0.03%～0.05%［1］。在滿足各方合理需求的情況下，低標(biāo)運(yùn)行是節(jié)能的優(yōu)選渠道。為了實(shí)現(xiàn)低標(biāo)運(yùn)行，首先就是根據(jù)設(shè)備的產(chǎn)氣參數(shù)和型號(hào)進(jìn)行合理優(yōu)化，結(jié)合27 m3機(jī)器可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加卸載功能，將加卸載范圍適當(dāng)縮小，實(shí)現(xiàn)輸出壓力控制在約0.62 MPa的運(yùn)行。

4 成效

通過(guò)上述改進(jìn)，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行參數(shù)點(diǎn)檢技術(shù)，系統(tǒng)優(yōu)化，取得了明顯成效，如表2所示。

表2 運(yùn)行四條線時(shí)壓縮氣的運(yùn)行工況（4線已點(diǎn)火投入運(yùn)營(yíng)）

通過(guò)提高用氣質(zhì)量，一定程度上減少了壓縮氣的含水量，保證了儀控儀表的穩(wěn)定運(yùn)行。降低了設(shè)備運(yùn)行成本，避免濕壓縮的形成，提高壓縮機(jī)效率，耗電耗水降低，提高了設(shè)備單位產(chǎn)氣量，避免多臺(tái)設(shè)備的啟動(dòng)和運(yùn)行，節(jié)能減排效果明顯。按照單線耗量計(jì)算：

式中：U——四條線每年合計(jì)節(jié)約費(fèi)用；

A——調(diào)整前單線耗用功率；

B——調(diào)整后單線耗用功率；

N——生產(chǎn)線數(shù)量；

T——時(shí)間；

E——電單價(jià)（按當(dāng)?shù)仄骄鶅r(jià)位0.67元/kW·h計(jì)算）。

通過(guò)以上改進(jìn)優(yōu)化，我公司四條線運(yùn)行時(shí)每年可以節(jié)約263萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

壓縮空氣系統(tǒng)的節(jié)能降耗任重道遠(yuǎn)，只有在工作中用心關(guān)注每一個(gè)細(xì)節(jié)，從點(diǎn)點(diǎn)滴滴做起做好，才能使壓縮空氣系統(tǒng)的耗能降低，為玻璃生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)氣源，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。