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3.2变频调速技术
空压机为恒转矩,其功率与转速可近似看成线性关系。目前,变频调速技术主要针对螺杆式空压机,采用变频调速技术的螺杆式空压机在加载时,变频器控制空压机的电机使其低速启动;正常工作时,变频器依据系统压力,计算电机所需频率调节转速,达到所需压力。该技术解决了空压系统负荷降低时,空压机仍满负荷运行造成的能源浪费问题。应用该技术时应该根据空压系统用气负荷波动范围来确定如何对无油螺杆式空压机组安装变频器。该纺织企业有2台额定功率分别为700kW和315kW的变频无油螺杆式空压机。本文对额定功率功率700kW、速度1700r/min的变频无油螺杆式空压机工作3050h运行情况进行测试,结果见表1。
通过分析,该无油螺杆式空压机负载率(电机实际速度与额定速度的比值)为60%~80%的运行时间最长,占总运行时间的45%。采用变频技术后空压机实际功率的加权平均值降低194.6kW,占额定功率的27.8%。该技术的应用使机组每年省电163.5万kW•h。
3.3空压机中央控制技术
空压机中央控制技术适用于多台空压机联合运行的空压系统,该技术根据系统压力和流量变化分析控制不同空压机启闭与加卸载。该技术使系统在保证用户正常用气的同时,降低了系统压力波动,提高了机组运行效率。该纺织企业空压系统使用AtlasCopco公司研发的ESC8000中央控制技术,对应用中央控制技术后的一套系统进行测试,测试结果见表2。
在测试时间段内,应用中央控制技术后的空压系统最大压差为0.044MPa,为储气罐平均压力的6.1%,波动较小;空压机组全效率最高为77.3%,且平均为74.7%,处于较高水平。应用空压机中央控制技术后,系统压缩空气压力波动小,质量提高,节能效益明显。
3.4余热回收技术
空压机生产出的高温压缩空气,无论采用风冷还是水冷方式将热量直接排至大气,都会造成能源的大量浪费。余热回收技术目前主要应用于螺杆式空压机,可利用换热设备将热量回收再利用,以达到节能、节支的目的。该纺织企业5台无油螺杆式空压机安装余热回收装置,并用回收的热量生产热水。该企业中间冷却器与后冷却器的冷却水系统串联连接,高温空气与冷却水换热采用逆流换热。
自由空气进入空压机气缸被压缩,变成高温空气进入中间冷却器、后冷却器被冷却,成为低温空气。本文对1台额定功率为630kW的无油螺杆式空压机和冷却器运行参数进行测试与计算,计算时假定中间冷却器与后冷却器的进出口冷却水温度相等,结果如下:冷却进出水量1.51kg/s,进口/出口水温24.2℃/63.6℃,中间冷却器进口/出口空气温度165.2℃/49.7℃,后冷却器进口/出口空气温度171.4℃/40.1℃。冷却水的热量可依据下式计算:
式中:cP为水的定压比热容,取4.183[kJ/(kg•k)];m为水的质量流量(kg/s);t′w、t″w分别为换热器冷却水的进出口温度(℃)。
该冷却器冷却水的热量Q为248.9kW,螺杆式空压机额定功率为630kW,取其输入功率系数为0.9,则该空压机的输入功率P为567kW,余热回收可利用率η=Q/P×100%=245.9/697×100%=43.9%。该纺织企业无油螺杆式空压机组输入功率为2421kW,假设机组余热回收可利用率均为43.9%,机组回收实际热量为956.5kW。按照该市非居民用热价格0.21元/kW•h计,该企业用热成本降低200.9元/h,每年可减少运行成本168.8万元。
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