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一、壓縮空氣的成本到底有多高?
空氣來自大氣，取之不盡，用之不竭，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)很多人都認(rèn)為使用壓縮空氣是不需要成本的，對(duì)壓縮空氣成本認(rèn)識(shí)及其淺薄，這是導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)浪費(fèi)的一個(gè)主要原因。
工業(yè)空壓機(jī)的能耗指標(biāo)通常用“比能量”來表示。
比能量指標(biāo)表示的是輸出單位體積壓縮空氣所需的平均耗電量：KWh/m³(ANR)。該指標(biāo)在空壓機(jī)輸出壓力為0.7MPa(G)時(shí)在0.08～0.12KWh/m³(ANR)范圍內(nèi)，數(shù)值越小，表示效率越高。
空壓機(jī)的比能量因空壓機(jī)和輸出壓力而異。如按我國絕大多數(shù)地方的工業(yè)用電每度電費(fèi)0.6元計(jì)算的話，制造1m³(ANR)壓縮空氣所需電費(fèi)為1.8分錢～7.2分錢。
除電費(fèi)外，壓縮空氣制造成本中還有空壓機(jī)潤滑油、定期保養(yǎng)及設(shè)備折舊費(fèi)等。
以年工作時(shí)間4000小時(shí)的中型螺桿式空壓機(jī)為例，該部分成本與電費(fèi)各占19%和81%。如將這部分成本也計(jì)入的話，1m³(ANR)壓縮空氣的實(shí)際制造成本為6分錢～9分錢。
由此來看，壓縮空氣并不便宜，簡(jiǎn)歷壓縮空氣成本意識(shí)是氣動(dòng)節(jié)能的第一步。
二、石化行業(yè)高能耗現(xiàn)狀分析
(一)較高的設(shè)備能耗
石化行業(yè)既是能源生產(chǎn)大戶也是能源能耗大戶，石油加工過程中消耗大量能耗能源。其中設(shè)備能耗是煉油化工裝置能耗主要組成部分。
根據(jù)中國石化2005年的統(tǒng)計(jì)，中國石化2005年終能耗約合1020.58萬噸標(biāo)油，由設(shè)備消耗轉(zhuǎn)化的燃料油、燃料氣、電耗、蒸汽占了67.84%，其中電耗占18.44%，接近187.7萬噸標(biāo)油。
電能主要由動(dòng)設(shè)備，如泵、風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)等消耗，用于輸送分離各類介質(zhì)。
總的來說，設(shè)備用能占了煉油化工裝置用能的70%左右，提高設(shè)備及設(shè)備系統(tǒng)的能效是石化企業(yè)節(jié)能減排的主要途徑之一。
(二)空壓機(jī)的用能問題分析
以空壓機(jī)為例，設(shè)備能耗較高主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1、部分空壓機(jī)偏離設(shè)計(jì)工況
通過某石化煉油分布6000V空壓機(jī)效率測(cè)算得出，空壓機(jī)匹配的電機(jī)負(fù)責(zé)率平均值是77.3%，接近下限75%，有的甚至只有41%。空壓機(jī)運(yùn)行負(fù)荷偏離設(shè)計(jì)工況，動(dòng)力負(fù)載率有待提高。
2、工藝用空壓機(jī)缺少能效評(píng)價(jià)方法
一般動(dòng)力空氣壓縮機(jī)，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)方法、能效標(biāo)準(zhǔn)齊全。但節(jié)能檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)系1996年頒布實(shí)施，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)狀進(jìn)行修訂。
工藝用空壓機(jī)缺乏能效考核標(biāo)準(zhǔn)。由于工藝用空壓機(jī)種類繁多，型式各異，大部分功率大，難以監(jiān)測(cè)，目前還缺乏能效考核標(biāo)準(zhǔn)，掌握的能效數(shù)據(jù)少，難以判斷空壓機(jī)性能是否高效。
3、變負(fù)荷運(yùn)行調(diào)節(jié)急待改善
石化行業(yè)對(duì)于低負(fù)荷運(yùn)行常采用加卸載/回氣調(diào)節(jié)的方法，能耗很大，調(diào)節(jié)下來的氣量相當(dāng)于對(duì)于這部分做的功完全浪費(fèi)了。
系統(tǒng)低負(fù)載運(yùn)行，還帶來壓縮空氣后處理設(shè)備低效率運(yùn)行。在匹配不完全合理情況下，系統(tǒng)的多數(shù)設(shè)備處于部分低負(fù)載的狀態(tài)，能源使用效率地下現(xiàn)象十分嚴(yán)重。
壓縮空氣系統(tǒng)能耗的96%為工業(yè)空壓機(jī)的耗電。我國工業(yè)空壓機(jī)的耗電量約占全國總耗電量的6%。
三、當(dāng)前我國用氣企業(yè)空壓機(jī)系統(tǒng)的主要問題
在當(dāng)前我國用戶的壓縮空氣系統(tǒng)中，能源浪費(fèi)主要表現(xiàn)為泄露偏大、空壓機(jī)配置及運(yùn)行僅以保壓為目的、供給壓力不合理、噴嘴低效、設(shè)備用氣存在浪費(fèi)、現(xiàn)場(chǎng)工人用氣成本意識(shí)淺薄等問題。
1、壓縮空氣泄漏。
在泄露問題上，工廠中的泄露量通常占供氣量的10%～30%，而管理不善的工廠甚至可能高達(dá) 50%。
有時(shí)一個(gè)汽車組裝車間的泄漏點(diǎn)就有2萬個(gè)，其中，泄露量的90%以上來自設(shè)備使用中的零部件老化或破損。
2、現(xiàn)場(chǎng)管理人員低估泄漏造成的損失。
比如，在供氣壓力為0.7MPa下的氣管中一個(gè)直徑1mm的泄漏小孔，每年導(dǎo)致的損失高達(dá)約3525度電，幾乎相當(dāng)于兩個(gè)三口之家的全年家庭用電，如表2。
加強(qiáng)泄漏損失意識(shí)、普及泄漏檢測(cè)及預(yù)防手段是當(dāng)前工作重點(diǎn)。當(dāng)前國內(nèi)一些企業(yè)在開始利用ECOSO泄露檢測(cè)儀及泄露點(diǎn)掃描槍查漏堵漏，并已取得一些成效。
3、空壓機(jī)的不合理配置及運(yùn)行。
通常，為使輸出壓力波動(dòng)小，很多空壓機(jī)采用吸氣閥調(diào)節(jié)方式。這種方式在沒有供氣的情況下也仍需消耗40%～70%額定功率的電力，浪費(fèi)較嚴(yán)重。
為此，導(dǎo)入變頻控制、臺(tái)數(shù)控制，采用空壓機(jī)房節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)等措施對(duì)削減電力十分奏效。
而這些在工廠的實(shí)際操作中基本都被忽略，保證壓力成為大多數(shù)工廠對(duì)空壓機(jī)管理的唯一要求。
4、供氣壓力偏高造成浪費(fèi)。
由于管道壓力損失不確定，設(shè)備啟動(dòng)存在流量高峰等原因，空壓機(jī)的供氣壓力有時(shí)比現(xiàn)場(chǎng)要求壓力高出0.2MPa～0.3MPa。
而末端設(shè)備每提高0.1MPa，空壓機(jī)的耗電就提高4%～8%，造成了巨大的能源浪費(fèi)。
有時(shí)工廠也會(huì)為了少數(shù)幾臺(tái)壓力要求高的設(shè)備，而整個(gè)調(diào)高供氣的壓力，這在能源使用配置上極其不合理，非明智之舉。
5、噴嘴不正常使用造成浪費(fèi)。
噴嘴在噴氣織機(jī)、制造加工的精修及機(jī)加工等工藝現(xiàn)場(chǎng)被廣泛使用，其耗氣量在某些產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域達(dá)到總供氣量的50%。有的現(xiàn)場(chǎng)人員很容易為了追求大沖擊力而擅自擴(kuò)大噴嘴噴口、提高供給壓力，從而造成很大的用氣浪費(fèi)。
6、其他原因造成的浪費(fèi)。
在氣動(dòng)設(shè)備中存在用氣不合理的現(xiàn)象也比較突出，例如確定工件是否卡到位的氣體背壓檢測(cè)、真空發(fā)生器給氣等存在不工作也不間斷供氣現(xiàn)象。
尤其是化學(xué)藥液槽等用于攪拌目的的用氣、輪胎制造中的定型充氣等，從0.7MPa的高壓減壓到0.1MPa～0.2MPa使用的現(xiàn)象非常普遍，浪費(fèi)得令人痛心。
從工藝上把握設(shè)備的實(shí)際需要壓力和低耗氣量是使設(shè)備耗氣合理化的前提。由于設(shè)備用氣不合理導(dǎo)致的浪費(fèi)平均估計(jì)為供氣量的20%。
以上種種問題，表明當(dāng)前壓縮空氣系統(tǒng)的使用中用氣浪費(fèi)比較嚴(yán)重。 用氣設(shè)備的節(jié)能改造措施有：
使用新型氣動(dòng)噴嘴節(jié)能裝置和脈沖式氣槍，工件到位時(shí)噴嘴開始吹掃
工件到位時(shí)真空發(fā)生器開始供氣
高耗能氣動(dòng)設(shè)備改為電動(dòng)設(shè)備(工藝攪拌)
大型氣缸改兩節(jié)節(jié)能型氣缸
壓縮空氣滿足設(shè)備低需求壓力，增加合適儲(chǔ)氣罐緩沖瞬間大的用氣量
在特定行業(yè)采用專業(yè)氣動(dòng)設(shè)備，如電解鋁行業(yè)推廣使用的打殼缸專用節(jié)氣閥等
因此，只要對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)開展詳細(xì)調(diào)查，明確問題所在，采取合理有效的節(jié)能措施，整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)20%甚至更高的節(jié)能效果。
四、小結(jié)
2010年初，筆者對(duì)中國某輪轂企業(yè)進(jìn)行氣動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能改造，同樣實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能30%以上。
在我國如果能廣泛開展氣動(dòng)節(jié)能活動(dòng)、普及氣動(dòng)節(jié)能技術(shù)，每年可為國家節(jié)約用電約600億度，折合金額360億元，對(duì)于企業(yè)來說具有非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
本文雖然從石化行業(yè)說起，但耗能與節(jié)能措施是相同的：
針對(duì)我國化工、化纖、紡織、汽車、橡膠、電子半導(dǎo)體、加工機(jī)械等制造行業(yè)的大中型企業(yè)，以降低空氣壓縮機(jī)能耗為目的，結(jié)合各個(gè)行業(yè)特點(diǎn)研究切實(shí)可行的節(jié)能技術(shù)，制定一整套行之有效、易于實(shí)施、投資回收期小的節(jié)能實(shí)施流程，將節(jié)能措施行業(yè)化、系統(tǒng)化、具體化、可操作化、可視化并進(jìn)而規(guī)范化，可為企業(yè)的節(jié)能降耗和國家的節(jié)能目標(biāo)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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作者:德耐爾@德耐爾空壓機(jī) 空壓機(jī)修訂日期：2019-09-12
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