舟山中远压缩空气系统节能研究及技改

1、立项背景

近几十年来，我国能源消费呈直线上趋势，在2014年能源消费总量就达到了世界第一，但能源利用效率显著低于发达国家，因此“节能减排”已成为工业领域能源利用发展的迫切需求。

压缩空气是仅次于电力的第二大动力源，修造船的打磨、喷涂等作业都是以压缩空气为动力，据统计压缩空气能耗能占到修造船企业全部电耗的30%以上。公司空压站全部采用大型离心压缩机，流量调节范围小，压缩空气系统存在长期的放空现象；干燥系统阻力大；空压站温度高；末端气包接头、风磨机接头等泄漏率较高，上述情况导致压缩空气电耗居高不下。

针对目前压缩空气系统高能耗及能量浪费的现象，为了响应国家号召，积极推动节能减排工作，公司与江苏科技大学开展了压缩空气系统节能项目合作，对压缩空气系统进行耗能分析与节能改造，既能保障作业需求又有效降低空压机电耗，减小公司运行成本。

2、内涵和主要做法

1）基于遗传算法的小容量机组优化选型

原离心压缩机调峰采用进气导叶小幅调节配合压缩空气放空，大量能源浪费。引入遗传算法优化理论，以压缩机历史运行数据为基础，建立优化模型，科学选择新增螺杆机组台数和容量。通过螺杆压缩机运行台数和运行频率的调峰方法，实现大范围无极调峰，显著节约压缩机耗电。

2）空压机组联合调控策略

原离心机组采用手动启停，经常排空，能源浪费极高。结合不同空压机机型参数与特点，建立数学模型，提出多台空压机组的联合调控策略，避免排空。

3）低阻力零气耗干燥装置

原压缩空气干燥机阻力较高且耗气再生，开发零气耗低阻力干燥装置，减小压缩机排气压力，无再生耗气，降低压缩机能耗。

4）压缩机进气系统优化

原压缩机进气口露天放置室外，现在压缩机进气口增设雨棚，降低吸气温度，防止雨滴进入空压机引起叶片水击，降低压缩空气含水量。

5）空压站通风降温

原空压站通风不畅，现在空压站一侧增加中悬窗，另一侧增加通风机，有效降低空压站温度，提高空压机的散热能力，提高压缩机效率，同时避免高温引起控制元件失效。

6) 末端泄露控制

针对末端压缩空气“跑、冒、滴、漏”的通病，引入高可靠性快速接头，降低压缩空气泄漏率和接头的更换率。

3、创新亮点

1）基于遗传算法的小容量机组优化选型

结合压缩机历史运行数据，采用遗传算法建立优化模型，科学选择新增螺杆机组台数和容量，使节能量最大化。新增螺杆机组可实现将原150 m?/min离心压缩机小范围的流量调节扩大至20~150 m?/min的流量无极调节。

2）空压机组联合控制策略

依据不同时间段作业用气量和用气压力的不同，结合各压缩机机型特点与参数所设计的空压机组联合控制策略，既能保障作业用气要求，还能做到压缩空气的零排空。

实施应用前后效果对比

压缩空气系统综合节能研究与技改完成后未发生压缩空气排空现象，离心机全部处于额定排气量运行，吨钢耗电（每年空压站总耗电量/每年加工钢材吨数）节约76.14度，同比2018年下降30.14%，按吨钢耗电计算年节约电费约830万元；

末端压缩空气泄漏率由原来的15%下降为1%（压缩空气快速接头总漏气量/压缩机总产气量），节约费用约300万元；固定气包接头的年更换率由33.15%降为0；母接头的年更换率由180%降为25%（气包或接头更换个数/气包和接头总数）。

可推广性

该项目全面分析原系统的运行特点，运用优化算法理论、工程热力学等理论，对压缩空气系统进行综合技改，分析方法科学、改造措施针对性强，工程可操作性高，实施后节能效果明显，经济及社会效益突出。可以在造船、桥梁/建筑钢结构、建材、纺织、钢铁等大规模应用压缩空气的企业推广，助力企业节能降耗、提高经济效益，对实现国家的能源消耗指标具有积极意义。