煤改电空气能热泵改造 节能案例压缩空气管网改造后

现代纺织业对压缩空气的应用越来越多，经济效益也日渐凸显。在气动加压、喷气织造、并网、加弹机网络、加弹吸枪、气动落纱、仪表自控等环节，压缩空气都发挥了重要作用。压缩空气的应用是一个高耗能的过程，空压系统五年的运行成本构成中，系统的初期设备投资及设备维护费用仅占到总费用的15%，而电能消耗构成的成本则高达85%！所以空压系统的节能显得特别重要。

某纺织厂的喷油空压机房内有7台寿力机器，其中6台空压机型号相同，为LS25S－350h型，其额定输出压力是0.8Mpa，额定排气量为44.5立方/min；另外一台空压机型号为TS32S－350h，其额定出压力是0.8Mpa，额定排气量为57.1立方/min。空压站布置如下图所示：

车间管道系统为枝状系统，如图：

空压站内空气管道系统的阀门、弯头等管道附件比较多，但是管线长度一般比较短。车间内管道则相对较长，设备管道附件相对比较少。这种特点导致空压站内阻力损失主要在局部阻力，车间阻力损失主要集中在沿程阻力。所以选择合适的管径，优化管道布置，尽量做到输送距离短，尽可能减少使用弯头，在保证工艺要求下，减少压力损失对空压管网的优化及节能有很大意义。压缩空气的流速υ采用8~12m/s；车间管道υ采用5~15m/s。管道内流速选取后，则可以确定管道的合适管径。

一

先计算管道阻力

压缩空气管道内流速υ：

式中：υ—压缩空气在工作状态下的管内流速，m/s；

Qg—压缩空气在工作状态下的体积流量，m3/min；dn—管道直径，mm。

压缩空气管道直径dn：

通过对压缩空气系统管径的优化，确定最优的管径大小。计算出压缩空气系统优化前和优化后的沿程阻力损失和局部阻力损失，将沿程阻力损失和局部阻力损失求和得到压缩空气系统优化前后的总阻力损失，即可得出压缩空气系统优化后的优化量。

沿程阻力计算公式为：

局部阻力计算公式为：

式中：L—线管段长度，m;ρ—工作状态下的压缩空气密度，kg/m3；λ—管道摩擦阻力系数；ξ—局部阻力系统。

总阻力计算公式为：

二

再对比优化前后的阻力数据

空压管道的管径要合理选择，当管径过大时，则增加了不必要的投资费用，同时管道压力降不足将导致末端用气设备工作压力过高，无法正常工作。然而管道管径过小则会导致压力损失过大、耗能增加等一系列问题。

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空压站内压缩气体管道阻力计算

首先确定有油空压站最不利环路，然后进行阻力计算。查表得，压力为0.75Mpa时，压缩空气的密度ρ＝8.233kg/m3；已知优化前空压系统管道管径，当dn＝0.1m，管材为无缝钢管，管道内壁绝对粗糙度Ra＝0.2mm，其摩擦阻力系数λ＝0.023；当dn＝0.25mm，管材仍为无缝钢管，管道内壁绝对粗糙度Ra＝0.2mm，其摩擦阻力系数λ＝0.018。各个管段的阻力计算结果见下表：

经计算空压站内优化前流速大部分都高于流速推荐值8~12m/s的范围，有些流速则低于推荐值。将计算结果汇总后，得出优化前管道总阻力为14016.5Pa，优化后总阻力为8880Pa。这一数据表明优化效果十分明显。

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车间压缩空气管道优化前后阻力计算

对于车间的压缩空气管道，选择最不利环路进行计算，具体计算不再赘述，计算结果见表2。表2显示，优化前阻力损失为68935Pa，优化后阻力损失为30758Pa。

空压管网阻力损失每降低14kPa，空压机功率可减小1%。

A）空压站内压缩空气管网，压力损失减小5.14kPa，管网能耗约降低0.37%。空压机组总功率为2100KW，空压系统改造后能耗可降低7.77KW,按照纺织厂每天运转24小时，全年运行360天计算，纺织厂每年可节电67132KW·h，按照浙江工业用电电价0.75元/KW·h，每年可节约电费5.04万元。

B）车间压缩空气管网压力损失降低38kPa，该压缩空气管网能耗约降低2.72%，空压系统改造后能耗可降低55.4KW，每年可节电478224KW·h，为纺织厂每年节约电费35.9万元。

管网优化后每年可以节电545356KW·h，即减少运行成本40.9万元。通过理论分析，管网改造费用为40万元，投资回收期为1年。