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東林煤礦壓風系統節能改造優化技術的應用

來源: 作者: 發布日期:2020-10-22 15:02:52

 摘要:為降低東林煤礦竟成壓風機房空壓機的比功率(電單耗)22%以上,大幅度降低運行與維護成本,礦在合理選型的基礎上,采用一級能效螺桿壓縮機替代能耗高的機型,結合變頻與多機組群控技術,實現非常優的供需匹配,達到非常優的節能效果。azl金屬管浮子流量計_金屬轉子流量計_玻璃管轉子流量計 - 淮安市三暢儀表有限公司

 
 引言 
東林煤礦空壓站的空壓系統包含英格索蘭、復盛螺桿空壓機各 2 臺,運行 2-3 臺,都是10 年前的空壓機;空壓機采用了單級壓縮,螺桿轉子采用 4:6 傳統型線螺桿型線,使得空壓機的能耗水平很高,運行效率較低;工藝流程:空壓站內螺桿空壓機把空氣壓縮成 0.7Mpa壓縮空氣,壓縮空氣管道把空壓站生產的壓縮空氣輸送至礦井管網。 
 
1 技術路線 
對于螺桿空壓機而言,國家能效標準共分為三級,能效級別越高,輸入比功率越低,運行起來就更為節能,早期的螺桿空壓機能效級別普遍不高,導致輸入比功率偏大,且隨著長期使用,螺桿空壓機出現較大的衰減,從而推高了壓縮空氣生產成本。 為降低東林煤礦竟成壓風機房空壓機的比功率(電單耗)22%以上,大幅度降低運行與維護成本。礦在合理選型的基礎上,采用一級能效螺桿壓縮機替代能耗高的機型,結合變頻與多機組群控技術,實現非常優的供需匹配,才能非常終達到非常優的節能效果。 
 
項目擬結合實驗測試與理論分析,按運行非常佳工況運行的原則,首先建立專業的氣體數學模型和參數采集標準,通過檢測復核當前運行的工況參數和設備額定參數,準確判斷引起高能耗的原因,準確找到非常佳工況點,提出非常佳匹配方案;然后通過整改不利因素,按非常佳運行工況參數定做高效節能空壓系統,替換目前處于不利工況、低效運行的設備,消除因系統配置不合理引起的高能耗,結合智能化控制系統的應用,滿足安全生產運行的條件下達到節能降耗的目的。 
流量計安裝示意圖
為確保節能效果分析,礦井現場測試方案如下:為了真實、準確評估節能改造效果,通過兩種方法分別進行統計與計算。(1)在總管上安裝了 0#流量計,通過總管流量計進行對比,即在一段時間內比較改造前后的總產氣量和總耗電量,計算平均單耗;
 
(2)安裝了 2#和 3#出口流量計,通過 2#和 3#出口流量計進行橫向對比,即在一段時間內分別統計新/原空壓機的單耗。
 
通過采用變頻或變容調節氣量,提高壓縮機滿載率(礦井安裝一臺 GR280-63-7-II 型一級能效定頻螺桿機及一臺 GR200-46-7-II 型一級能效變頻螺桿機)《壓縮空氣站設計規范》(GB50029-2014)要求當用戶為間歇性用氣時,壓氣站應采用變頻或變容調節氣量。實踐證明,采用氣量調節技術后,原有的進氣門加卸載調節耗能現象基本消除,對于機組滿載率在 80% 、用氣量波動的用戶,可節電 10% 以上;同時,現場應用表明:變頻調節有效應速度快的優勢,而變容調節有成本低的優勢。
 
2 改造效果分析
2.1 改造前基準數據的采集
1)對每臺空壓機加裝電表計量耗電量,電量單位為 kwh,一號機、二號機及三號機電表倍率為 600,四號機電表倍率為 1200;
2)在空壓站總管上加裝流量計,計量壓縮空氣量,氣量單位為 Nm3;
3)電單耗由采集期的總電量/總氣量計算,電單耗單位為 kWh/Nm3;
4)采集時間為 15 天,始于 2018 年 6 月 26 日 13:30,止于 2018 年 7 月 11 日 13:30
 
2.2 改造后數據的采集
1)數據的采集方案與使用儀表均與改造前相同。
2)采集時間為 14 天,始于 2018 年 9 月 1 日 7:30,止于 2018 年 9 月 15 日 7:30。
 
2.3 改造前后的對比
過改造前后數據的統計,總結改造前后的電單耗見下表 1。通過電單耗的對比,節能率=(改造前電單耗-改造后電單耗)/改造前電單耗=22.4%。
改造前后的電單耗對比
在高效節能 2 號空壓機未投運時,井下掘進面為 4 個,采煤面 2 個,共計 6 個工作面,日均用風 67592 Nm3,高峰期運行三臺壓力為 0.61-0.65MPa;2 號空壓機投運后,井下掘進面恢復至 7 個,采煤面 2 個,共計 9 個工作面,日均用風 86109Nm3。因此,改造后空壓機系統的供氣能力增加,提高了系統穩定性。
 
2.4 分管流量計測電單耗對比
空壓機實際運行電單耗對比
此外,新增工頻空壓機由于產氣能力更高,存在約 11%的空載率,另一臺變頻壓縮機投入運行后,預計進一步提高節能率至 28%以上。
 
3 效益分析
3.1 經濟效益分析
通過對壓縮空氣系統優化節能改造,當前工頻單機對比能耗下降 22%以上,變頻機器運行后節能率預計可達 28%以上。正常生產情況下,預計年節約電量 160 萬 kW.h 以上,按電價 0.607 元計算,每年節約電費 97.12 萬元以上。
 
3.2 社會效益分析
空壓機系統廣泛應用于煤礦、鋼鐵、水泥、化工、石化、冶金等行業,通過空壓機系統的設備更新換代和技術升級,提高了空壓系統的運行效率,可降低企業的運行成本,提高我礦在煤炭行業的競爭力。同時也響應了國家節能減排、保護環境的號召。
 
3.3 環保效益分析
目前,我國的火電、水電、風電、核電、光伏占有率分別為 70%、18%、5%、4%、3%。火電主要是通過燃燒煤炭,產生電力,煤炭在燃燒的過程中,產生的主要污染物是煙塵、SO2、CO2、NOx 等,煙塵會危及人類健康,SO2 產生酸雨,CO2 是溫室效應的主要誘因,NOx 會在紫外線照射下,形成光化學煙霧。所以提高設備運行效率,降低電力消耗,是當務之急。每年節約電量 160 萬 kW.h,每年可節約 640 噸標準煤,減少排放 435 噸碳粉塵、1595噸 CO2,48 噸 SO2,24 噸 NOx,環境效益非常可觀。
 
4 結論
通過更換非常新一級能效的空壓機,提高了空壓機運行效率;采用工頻加變頻的供氣模式,提高了空壓機系統運行效率。并通過實際測試研究發現,該項節能改造產生了很好的經濟效益、社會效益、環保效益。

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