摘要：本文以成都卷烟厂为例，通过系统分析空压系统能耗保供现状，并结合目前空压系统先进技术提出可行的节能保供改造措施，为企业节能降耗、提质保供提供思路和方向。
关键词：卷烟工艺、空压系统、节能、保供
一、背景
压缩空气作为工业生产中的第四能源，在工业系统中有着广泛的应用。参考下图中空压机系统的费用组成可以发现：空压机系统的初期设备投资及设备维护费用占到总费用的18%，而电能消耗(电费)占到77%，几乎所有的系统浪费最终都是体现在电费上。
二、现状描述
目前，成都卷烟厂空压站，共有四台空压机，均为英格索兰离心式空压机，机组型号分别是C35022MX3（1#、2#于2003年投入使用）、CV18MX2（3#于1997年投入使用）、C70023MX3（4#于2011年投入使用），具体参数如下表：
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现在使用有4台型号为DDH-2100的组合式干燥机，是2003年投入运行的，采用的是冷却吸附式工作原理。
三、能耗保供现状
1、主机系统分析
（1）系统电能利用率低
由于本站房配置的4台空压机均是离心式空压机，而且单机容量接近，没有形成梯度，负荷调节范围有限，在日常生产不饱和时，经常会出现供气大于生产用气，多余的气体只能通过卸载放空以维持正常的工作压力。这就导致空压机站的整体运行效率偏低，能源浪费严重。
通过工厂能源管理系统查询2018年空压机组能耗数据，并进行数据分析如下：
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2018年全年（5月全厂停产进行技术改造）空压站四台空压机组共计产气3708.74万方，共计用电516.94万度，机组年度平均气电比为7.17.运行效率远低于全站满负荷气电比9.21。
（9.4+9.4+7.96+10.06）/4=9.21 m3/KWh
（2）3#机组无法正常使用
3#空压机存在严重问题，目前作为备机使用。主要原因如下：
①：3#是1997年投入运行，机型为2级压缩的离心式空压机，满负荷额定气电比仅有7.96，比目前市场上先进的机组低20%以上。
②：经过20多年的长期运行，高速气流的冲刷，导致机组的零部件磨损老化。如齿轮箱出现渗油、大齿轮齿面磨损、扩压器磨损、管道接头渗油，冷却器积垢导致换热效率下降等问题。
③：3#空压机采用的是老款的CMC控制器，采用的是20年前的控制技术。已经不适应现代自动化运行的要求，不支持远程集中控制的要求，只能采用人工操作。
④：3#空压机很多零部件由于原厂已经停产，只能采用定制，采购成本上升，交货期很长。
（3）系统存在断料隐患
目前使用状态下，存在导致生产断料的隐患。在的日常使用中，机组运行状态如下：
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说明：由于夏季空气密度低，相同的质量流量对应更多的体积流量，因此夏季同样的生产需求，需要更多的压缩空气供给。空压机的参数标定都是按照体积流量标定的，单位为m3/min，所以夏季比冬季的需求大。
由于3号空压机存在以上缺陷，在日常生产中，为了严格保证车间生产用气，3号空压机几乎处于停用状态。在生产用气需求量大以及夏季受空气密度因素影响时会启用3台空压机同时投入生产，若此时1号、2号、4号空压机中的任意1台有故障或者在保养，3号空压机是不能完全保证投入使用的，这将严重影响车间生产用气，甚至发生断料或停产。
（4）压空需求量增大
近年来生产经营呈现良好的发展态势，产品市场不断扩大，产品销量增长，对压缩空气的需求也同步增长。预计在冬季白班可以达到140m3/min的需求量。
（5）柔性化生产能力不足
现有系统中没有大容量储气能力，导致突发用气状态时需要投运压缩机组，而压缩机组投运后满足突发用气后，却无法立刻停机，导致突发用气的不合理能耗产生。这部分为“不合理用气”，约占能耗的5%。
2、干燥系统分析
动力车间目前现有的4台DDH-2100组合式干燥机，目前干燥系统改造的必要性如下：
（1）自身损耗大
通过工厂能源管理系统查询2018年空压系统能耗数据，并进行数据分析如下：
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分析发现，2018年全年（5月全厂停产进行技术改造），空压站空压机组总计生产压缩空气3708.74万方，干燥后投入工厂生产的压缩空气2656.07立方，干燥过程共计损耗1052.68万方，损耗率达28.38%。2018年全年空压机组平均气电比为7.17，按每度电0.85元计算，共计浪费能源费用120.33万元。计算公式如下：
10526750/7.17*0.85=124.79万元
（2）难以满足工艺要求
作为干燥机最重要的指标输出的压力露点，目前只能保持在0℃ 至-10 ℃，不能满足原工艺设计要求,也不能满足现有《四川中烟工艺技术标准》2.8.2.3“压缩空气露点温度应达到3级指标”的要求；
（3）设备老化严重
现有干燥机系统因设备老旧，系统压力损失较大，导致后端用气压力波动不稳定，影响车间正常的生产。
为了从根本上解决现有问题，必须对组合式干燥机系统进行优化改造，满足现有《四川中烟工艺技术标准》“压缩空气露点温度应达到3级指标”的要求；同时干燥机在运行过程中没有压缩空气损耗，保证系统压力损失小，输出压力稳定，不会对后端用气设备的正常工作造成影响。
四、节能保供改造方向
（1）我厂一直致力于建设“绿色环保”工厂，坚持以科学发展观为指导，坚持贯彻落实环境保护基本国策，把节能减排作为一项重要工作来抓。
（2）3#机组已经是20年前的落后机型，近年来随着技术的发展，市场上已经有了效率更高，性能更好，自动化程度更先进的空压机机组，完全满足我们对空压机高品质的要求。
（3）为了严格保证车间生产用气，减少因供气不足带来的影响，拟将3号空压机更换为较大容量90m3的离心式空压机，以便调节空压机单机的排气量，从而控制整个管网的排气量，减少排空量。同时，通过改造可以改善加载和卸载频度。
（4）根据现有场地空间，拟采用与4号机组同类型的空压机组来替换3#机组，在同等占地面积尺寸的情况下，获得更大的空压机容量。在日常运行中，与剩余的3台机组任意搭配，均能满足现有生产需求。同时，预留了部分负荷，满足未来产能提升的需求。
（5）准备采用的压缩空气零损耗干燥机技术较为成熟，保证干燥机持续输出压力露点优于- 20℃高品质压缩空气，保障安全生产，提高了生产设备的安全性，从材料、方案到施工均切实可行、有效。