博革咨詢按：在新工廠布局規(guī)劃中，水電氣和含廠房的處理等輔助設(shè)施的合理規(guī)劃，對(duì)工廠的節(jié)能有非常重要的作用。對(duì)工廠后期運(yùn)營(yíng)和企業(yè)的利潤(rùn)有非常大的影響。我們將分幾期對(duì)我們?cè)谛鹿S規(guī)劃中，對(duì)廠房的處理、水電氣的合理設(shè)計(jì)對(duì)工廠的節(jié)能的作用及如何工廠輔助設(shè)施設(shè)計(jì)合理的設(shè)備選型給正在進(jìn)行新工廠規(guī)劃的企業(yè)一些建議，希望對(duì)大家有幫助。

    新工廠規(guī)劃中，壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與節(jié)能

    壓縮空氣設(shè)備是制造型企業(yè)廣泛應(yīng)用的一種重要?jiǎng)恿υO(shè)施，如何做到最經(jīng)濟(jì)地設(shè)計(jì)，既是貫徹節(jié)能減排政策的體現(xiàn)，同時(shí)也是為企業(yè)降本增效的一項(xiàng)舉措，優(yōu)化壓縮空氣供給工藝是動(dòng)力設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。

     1 空氣壓縮機(jī)的選型
 
    目前，我們選用的空氣壓縮機(jī)主要有三種機(jī)型：活塞式、螺桿式、離心式?？傮w來說三種空氣壓縮機(jī)（以下簡(jiǎn)稱空壓機(jī)）各自擁有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)工作中的設(shè)備選型不可一概而定，應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用需求選取適用機(jī)型。下面我們從性能、操作性、使用成本等對(duì)其進(jìn)行分析比較：

主要特點(diǎn)	活塞式	螺桿式	離心式
排氣形式	脈沖	連續(xù)	連續(xù)
排氣量	小	較大	大
流量調(diào)節(jié)范圍/%	0~100	40~100	70~100
結(jié)構(gòu)形式	大	小	小
基礎(chǔ)要求	堅(jiān)固	輕微	輕型
噪聲/dB	≤90（A）	≤85	≤85（A）（全罩）
效率	高	較高	低
造價(jià)	低	高	高
維修量	大	小	小
自控水平	低	高	高

    通過上表我們可以看出：活塞式空壓機(jī)具有價(jià)格低、效率高、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固的優(yōu)點(diǎn)，但是同樣具有活塞脈沖排氣、維修量大、壓縮空氣易含油水、自控水平低等缺點(diǎn)，一般應(yīng)用在環(huán)境惡劣、壓縮空氣質(zhì)量要求低的場(chǎng)所，如礦山開采環(huán)境；螺桿式空壓機(jī)連續(xù)排氣，雖然流量調(diào)節(jié)受到一定的限制，但是效率高，同時(shí)因未采用燃油驅(qū)動(dòng)，壓縮空氣的質(zhì)量較高，雖然價(jià)格較為昂貴，但維修較少，后期使用成本低，廣泛應(yīng)用在食品、醫(yī)藥、軍工、機(jī)械、紡織等行業(yè)；離心式空壓機(jī)各方面優(yōu)勢(shì)也很明顯，但是因流量調(diào)節(jié)范圍較小、效率較低等原因應(yīng)用范圍較小，如商店開業(yè)、婚慶等用的充氣壓縮機(jī)就是此類，但在大排氣量使用場(chǎng)合中，通過制造技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)，其效率已有大幅提高，綜合性價(jià)比具有明顯優(yōu)勢(shì)。

    1.1不同空壓機(jī)的使用成本對(duì)比

    下面我們主要對(duì)相同功率的活塞式、螺桿式兩種空壓機(jī)的使用成本進(jìn)行對(duì)比。 通過下表我們可以看出：相同功率的螺桿、活塞式空壓機(jī)在電能消耗上，螺桿式明顯比活塞式耗電；但是由于螺桿空壓機(jī)故障少、維修費(fèi)用低，加之排氣效率約為活塞式空壓機(jī)的1.5倍，而年總消耗折合費(fèi)用僅為活塞空壓機(jī)的1.08 倍，所以螺桿式空壓機(jī)的綜合使用成本更低。

類別	22 kW 螺桿式空壓機(jī)	22 kW 活塞式空壓機(jī)
產(chǎn)氣指標(biāo)	低壓 0.65 MPa， 高壓 0.80 MPa	低壓 0.6 MPa，高壓 0.75 MPa
排氣量	3.5（m3·min-1）	2.3（m3·min-1）
月平均用電量/度	8000	6600
月平均用油量	3.5kg（液壓油）	25.0kg （機(jī)油）
年平均維修費(fèi)用/元	1500	5000
年總計(jì)消耗折合/元	70000	65000

    1.2空壓機(jī)選擇方案

    通過以上分析，無論是從性能還是從綜合使用成本來說，螺桿式空壓機(jī)都是比較合理的選擇。有了這個(gè)對(duì)空壓機(jī)的定性確定之后，接下來很重要的工作便是對(duì)方案中空壓機(jī)的數(shù)量進(jìn)行確定，也就是我們的定量分析，以設(shè)計(jì)出最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案。

    本著最大化進(jìn)行生產(chǎn)的要求，為實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)的不間斷供氣，我們?cè)谶M(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮空壓機(jī)故障停機(jī)、維護(hù)保養(yǎng)等相關(guān)因素，所以通常在空壓機(jī)數(shù)量的確定上按高于額定排氣量 1~2 臺(tái)進(jìn)行配置空壓機(jī)，以實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)之間的交替供氣或維修替代。

     2 其他設(shè)備的選擇 

    2.1 儲(chǔ)氣罐的選擇

    儲(chǔ)氣罐的總?cè)萘?，如為工藝用途，?yīng)取所有空壓機(jī)每分鐘排氣總量的30 % 進(jìn)行配置；如為儀表氣用途，應(yīng)按如下公式計(jì)算得出：

V=Q_S×t×P₀/(P₁-P₂)

    式中：V：儲(chǔ)氣罐總?cè)萘浚?br />
    Q_S：供氣設(shè)計(jì)總?cè)萘浚琋M3/min；

    t：5~20min保持時(shí)間；

    P₀：大氣壓，絕壓；

    P₁：正常操作壓力，絕壓；

    P₂：最低送出壓力，絕壓。

    儲(chǔ)氣罐數(shù)量的配置沒有嚴(yán)格的規(guī)定，應(yīng)按照實(shí)際供氣需要進(jìn)行配置相應(yīng)數(shù)量的儲(chǔ)氣罐。一般來說，為保證供氣壓力的穩(wěn)定，方便維護(hù)使用，我們?cè)趦?chǔ)氣罐的配置上堅(jiān)持一個(gè)原則：在保證儲(chǔ)氣罐容量的同時(shí)，配置數(shù)量以盡量少為好，單個(gè)儲(chǔ)氣罐容量以盡量大為好。

    2.2 冷干機(jī)的選擇

    冷干機(jī)是壓縮空氣除油、除水的關(guān)鍵設(shè)備。在選擇冷干機(jī)時(shí)，應(yīng)先確定冷干機(jī)的露點(diǎn)溫度，一般為 2 ℃、-40℃、-70℃，依設(shè)計(jì)項(xiàng)目所在地氣候條件而定，在此基礎(chǔ)上選擇冷干機(jī)的處理氣量，計(jì)算公式如下： 

Q _e= Q _b× C _jp× C _jt× C _it× C _ht

    式中： Q _e ：冷干機(jī)額定壓縮空氣處理流量；

   Q _b ：所需處理的空氣流量，即空壓機(jī)排氣量；

   C _jp ：進(jìn)氣壓力修正系數(shù)；

    C _jt：進(jìn)氣溫度修正系數(shù)；

    C _it ：露點(diǎn)溫度修正系數(shù)；

    C _ht：環(huán)境溫度修正系數(shù)。

    2.3 其他設(shè)備的選擇

    除要選擇以上的設(shè)備外，我們還要選擇前置過濾器、后置過濾器。為了確保過濾器的處理能力，選擇的過濾器處理氣量約為空壓機(jī)的 150 %左右，處理精度應(yīng)按照終端需求的氣體質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)， 對(duì)氣源質(zhì)量要求高的需多配置幾道過濾器。此外應(yīng)按照不同部分的需氣量配置合適口徑的管道。

     3 總體方案設(shè)計(jì) 

    在三臺(tái)或以上空壓機(jī)組成的小型供氣站設(shè)計(jì)上，按照不同的生產(chǎn)用氣需要，我們一般可以采用兩種方案對(duì)其進(jìn)行管網(wǎng)連接：一種是對(duì)儲(chǔ)氣罐的串聯(lián)供氣，一種是對(duì)儲(chǔ)氣罐的并聯(lián)供氣。

    3.1 儲(chǔ)氣罐的串聯(lián)供氣方案

    見圖1，實(shí)際上就是把所有的小型儲(chǔ)氣罐串聯(lián)組合后，相當(dāng)于一個(gè)大型的儲(chǔ)氣罐的作用，這樣的連接方式主要應(yīng)用在集中供氣改造上，這樣可以不用再購置大型儲(chǔ)氣罐。但要注意采用這樣的連接方式必須滿足一個(gè)前提：各部分對(duì)壓縮空氣的壓力及質(zhì)量要求沒有很大的差別。

    1—空壓機(jī)；2—儲(chǔ)氣罐；3—前置過濾器；4—冷干機(jī)；5—后置過濾器

    圖 1 儲(chǔ)氣罐的串聯(lián)供氣方案圖

    3.2 儲(chǔ)氣罐的并聯(lián)供氣方案

    并聯(lián)供氣與串聯(lián)供氣唯一的不同就是在儲(chǔ)氣罐的連接上，各個(gè)儲(chǔ)氣罐不相互連通。一般來說， 這種連接方式大多用在那些對(duì)壓縮空氣的質(zhì)量有著明顯不同要求的場(chǎng)合。

    1—空壓機(jī)；2—儲(chǔ)氣罐；3—前置過濾器；4—冷干機(jī)；5—后置過濾器
 
    圖 2 儲(chǔ)氣罐的并聯(lián)供氣方案圖

     4 其他節(jié)能設(shè)計(jì)注意要點(diǎn) 

    （1）空壓機(jī)與儲(chǔ)氣罐的連接上，儲(chǔ)氣罐應(yīng)盡量靠近空壓機(jī)的地方布置。這主要是因?yàn)椋簝?chǔ)氣罐越靠近空壓機(jī)，在同樣的條件下，壓縮氣體達(dá)到上限壓力時(shí)，空壓機(jī)的加載時(shí)間越短，耗電越少。

    （2）供氣壓力的工藝設(shè)置上，在滿足基本的供氣壓力前提下，應(yīng)將低壓、高壓設(shè)置在最低范圍內(nèi)，盡量節(jié)省能耗。但是一定要注意，低高壓之差需大于 0.15 MPa，避免空壓機(jī)的頻繁啟動(dòng)，損傷設(shè)備。

    （3）空壓機(jī)放置上，應(yīng)首先放在通風(fēng)良好的環(huán)境中。此外，我們建議在空壓機(jī)的降溫上，可以實(shí)現(xiàn)水冷降溫的堅(jiān)決不用風(fēng)冷降溫。

    5 結(jié)語

    壓縮空氣系統(tǒng)因其使用的廣泛性和普遍性，在設(shè)計(jì)工作中優(yōu)化工藝，進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)具有重大的實(shí)踐意義，應(yīng)跟進(jìn)研究先進(jìn)技術(shù)，深挖技術(shù)潛能，從源頭上貫徹落實(shí)節(jié)能降耗工作。