Предыстория и значение энергосбережения в системах сжатого воздуха

Низкоуглеродный и безуглеродный фон

В настоящее время глобальная экологическая среда серьезно повреждена, поэтому часто происходят потепление климата и крупные геологические события; Выбросы углерода продолжают расти, что приводит к эффекту городского острова тепла и парниковому эффекту, а первоначальная структура производства сталкивается с глобальными проблемами. Дефицит энергии и неравномерное распределение привели к необходимости ускорить трансформацию энергетической структуры, в которой доминирует уголь.

В китайском «Плане современной энергетической системы «14-й пятилетки»» была предложена цель «двойного углерода», заключающаяся в достижении пика выбросов углерода и углеродной нейтральности.

Потребление энергии в промышленном секторе составляет около 65% от общего потребления страны. Это одна из основных областей энергосбережения и сокращения выбросов углекислого газа, а также важная область для достижения цели «двойного углерода». Среди них сжатый воздух, являющийся вторым по величине источником энергии после электричества, также является источником технологического газа многократного использования.

Он обладает характеристиками удобной транспортировки и хранения, богатыми источниками, прозрачностью, отсутствием загрязнения и т. д. и является незаменимым и важным компонентом процесса промышленного производства. Таким образом, сжатый воздух является одной из горячих точек исследований для реализации пневматической экономии энергии.

Энергосберегающая трансформация системы сжатого воздуха

Системы сжатого воздуха обычно включают в себя важные компоненты, такие как воздушные компрессоры, воздушные резервуары, воздушные фильтры и осушители воздуха. Энергосберегающее преобразование системы сжатого воздуха может включать в себя воздушную часть компрессора, систему управления и процесс сушки или фильтр, звенья транспортировки и использования и т. д.

В данной статье рассматриваются энергосберегающие технологии в трех аспектах: во-первых, предварительная обработка воздуха на всасывании в воздушных компрессорах , во-вторых, охлаждение и рекуперация тепла в воздушных компрессорах , и в-третьих, постобработка сжатого воздуха.

Изображение

Предварительная обработка всасывания воздушного компрессора

Основная идея предварительной обработки всасывания воздушного компрессора

Предварительная обработка всасывания воздушного компрессора в основном предназначена для условий с высокой температурой и высокой влажностью летом. Высокая температура окружающей среды на всасывании неизбежно приведет к ряду последствий, таких как повышенное энергопотребление, снижение эффективности и повышение температуры нагнетания. Чрезмерно высокая температура всасывания воздушного компрессора также может привести к частым выходам из строя.

Кроме того, очень серьезно противоречие между высоким потреблением электроэнергии, ограниченными энергоресурсами и высокой стоимостью электроэнергии. Исследования показывают, что температура всасывания воздушного компрессора оказывает значительное влияние на потребление энергии. При снижении температуры на 1°C потребление энергии может быть снижено на 0.65%. Поэтому, особенно в регионах с высокими температурами летом, изучение предварительной обработки всасывания воздушного компрессора имеет большое значение для экономии энергии.

Предварительная обработка всасыванием осуществляется охлаждением и осушением.

• Так нужно ли нам осушать?
• Насколько снижается температура?

Давайте проведем теоретический анализ. Предположим, что давление окружающего воздуха составляет 100 кПа, температура 38°C, содержание влаги 21.75 г/кг, изэнтропический КПД 0.72, КПД холодильного оборудования 3.4.

Как видно из рисунка выше, при уменьшении температуры всасывания с 38°C до 18°C ​​и уменьшении содержания влаги с 21.75 г/кг до 17.75 г/кг удельная мощность снижается с 6.98 кВт/(м3·мин. -1) до 6.27 кВт/(м3·мин-1).

С точки зрения влияния температуры и влажности на входе компрессора на энергопотребление, влияние температуры на мощность больше, чем содержание влаги. Основной целью предварительной обработки всасыванием является охлаждение, а стоимость осушения слишком высока.

Поскольку температура поверхности радиатора ниже температуры источника питания, скрытое тепло, вызванное конденсацией влаги, очень велико, а это означает, что равномерная нагрузка на охлаждение значительно увеличится.
Таким образом, основная идея предварительной обработки вакуумом заключается в основном в охлаждении, а не в контроле влажности. Преимущества снижения влажности очень слабы, что отличается от прямого использования обычных продуктов для кондиционирования воздуха. Регулируемая температура кондиционера относительно низкая, а это означает, что температура источника холода выше.
Например, исследования показывают, что использование кондиционера для охлаждения может легко снизить температуру окружающей среды с 35°C до 28 или 29°C, но не рекомендуется опускаться ниже 26°C.

Недостаточная предварительная обработка всасывания традиционного источника холода

В настоящее время в исследованиях по предварительной обработке воздуха на всасывании воздушных компрессоров имеются следующие недостатки :

(1) Традиционный метод подачи холодного источника имеет высокое энергопотребление, высокую стоимость и низкую точность управления;

(2) Существуют большие региональные различия в энергопотреблении оборудования предварительной обработки, а цели контроля неясны;

(3) Отсутствие теоретической поддержки для проектирования или выбора оборудования для предварительной обработки отсасыванием воздуха;

(4) Показатели оценки или методы оценки несовершенны и еще не коммерциализированы.

Сравнение решений предварительной обработки всасывания, обеспечиваемых различными источниками холода

Анализ энергосбережения

Решение для предварительной обработки всасывания с компрессией пара в холодильном оборудовании может напрямую использовать имеющиеся на рынке кондиционеры в качестве оборудования для предварительной обработки всасывания. Поскольку охлаждающая способность кондиционера ограничена, он подходит только для случаев с небольшой потребностью в охлаждении.

По сравнению с кондиционерами, представленными на рынке, чиллеры могут обеспечить большую холодопроизводительность и более высокую эффективность охлаждения, а рабочий эффект более стабильный и надежный. Однако они также увеличивают трубопровод циркулирующей воды, тем самым увеличивая сложность управления и обслуживания системы. Система относительно сложна.

Охлаждение воздушного компрессора/рекуперация тепла

Охлаждение распылением жидкости во время сжатия воздушного компрессора

Важным способом экономии энергии для воздушной части воздушного компрессора является распыление жидкости для охлаждения во время процесса сжатия. Жидкий спрей имеет три цели: охлаждение, герметизация и снижение шума. Фактически, сутью герметизации является повышение энергоэффективности, а охлаждение — улучшение контроля температуры. Машина для впрыска масла распыляет масло во время рабочего процесса, а безмасляная машина может распылять воду.

Рекуперация тепла воздушного компрессора

Рекуперация тепла воздушного компрессора в основном включает в себя тепло масла и газа. С точки зрения экологически чистого промышленного производства, одной из основных проблем, стоящих перед отраслью, являются вопросы сброса нефтяных загрязнений и очистки сточных вод. Чтобы решить эти проблемы, можно использовать некоторое количество тепла для испарения и осушения воздуха, что называется HDH.