電解鋁企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

馬得勝，占琦

（黃河鑫業(yè)有限公司，青海 西寧 810000）

1 概述

我公司生產(chǎn)中壓縮空氣使用量在所用能源消耗中居于第二位，在企業(yè)安全生產(chǎn)中有重要影響。在電解鋁生產(chǎn)車間用氣中，壓縮空氣的壓力、流量對生產(chǎn)的影響很大，輕度影響為短時間報警，重度影響會導(dǎo)致電解槽廢棄，對生產(chǎn)造成重大安全隱患。

電解鋁行業(yè)屬于重點(diǎn)能源消耗企業(yè)，能源消費(fèi)成本占生產(chǎn)成本比例高達(dá)40%左右，隨著國家的節(jié)能減排工作不斷深入，企業(yè)的節(jié)能任務(wù)指標(biāo)也越來越高，深挖潛力，減少浪費(fèi)，節(jié)能降耗，已成為電解鋁企業(yè)生存乃至制勝的根本。

2 改造設(shè)備概況

我公司電解生產(chǎn)系統(tǒng)、氧化鋁粉輸送系統(tǒng)、碳素生產(chǎn)系統(tǒng)用氣占比分別為35%、40%、25%。通過對主要用氣環(huán)節(jié)的節(jié)能改造可實(shí)現(xiàn)末端用氣的大幅度削減、減少壓損，通過空壓機(jī)供氣及用氣調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行匹配控制，實(shí)現(xiàn)既定節(jié)能目標(biāo)。

我公司空壓站房空壓機(jī)參數(shù)如下表：

序號 廠家 數(shù)量 使用狀態(tài) 額定功率（KW）1壽力 11臺 8開3備 1500合計 16500

3 節(jié)能技術(shù)改造方案

3.1 增加空壓機(jī)供氣及用氣調(diào)度系統(tǒng)

本系統(tǒng)通過專用通訊線路，把我公司的空壓機(jī)、干燥機(jī)、現(xiàn)場用氣量、壓力、單臺空壓機(jī)消耗電量等整體監(jiān)控起來，使企業(yè)內(nèi)部用氣狀況、空壓機(jī)及其附屬設(shè)備的運(yùn)行狀況全部納入到本系統(tǒng)中來。構(gòu)建空壓機(jī)供氣及調(diào)度系統(tǒng)，包含空壓機(jī)節(jié)能監(jiān)測系統(tǒng)及供氣管理單元，實(shí)現(xiàn)壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能改造后的產(chǎn)氣供氣平衡，通過精細(xì)化管理手段，降低空壓機(jī)房內(nèi)各硬件的維保成本，提高供氣管網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)及安全生產(chǎn)。除了保證企業(yè)整體節(jié)能外，還達(dá)到了對空壓機(jī)及其附屬設(shè)備的統(tǒng)一聯(lián)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能。

電解鋁行業(yè)中電解槽打殼氣缸的耗氣量對整個工廠能耗的影響至關(guān)重要。有效地降低電解槽打殼氣缸壓縮空氣的能耗、提高打殼氣缸的壓縮空氣使用效率是解決電解鋁行業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能的有效途徑。

圖1 空壓機(jī)供氣及用氣調(diào)度系統(tǒng)的原理圖

圖2 壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能改造概況示意圖

圖3 節(jié)能前后電解槽打殼氣缸氣量對比折線圖

圖4 節(jié)能型噴嘴（拉瓦爾噴管原理）測試對比圖

3.2 增加管道供氣節(jié)能管理單元，構(gòu)建流量計量管理系統(tǒng)

我公司供氣壓力全天波動范圍大，壓力波動頻繁；壓力波動頻繁直接導(dǎo)致空壓機(jī)負(fù)載波動大，產(chǎn)生額外電耗損失；加裝管道供氣節(jié)能管理單元，配合末端節(jié)氣措施后，將減小供氣壓力波動范圍，降低額外電耗損失。在空壓站房供氣管道及各用風(fēng)點(diǎn)安裝流量計，構(gòu)建流量計量管理系統(tǒng)，進(jìn)行精細(xì)化管理。通過安裝流量計，管理者就可以對企業(yè)能源消耗的全過程進(jìn)行跟蹤計量,進(jìn)一步提高生產(chǎn)力,既節(jié)能又得到理想的經(jīng)濟(jì)效益。

供氣管網(wǎng)之間的壓力調(diào)節(jié)與流量調(diào)度，穩(wěn)定管網(wǎng)的壓力，保證壓縮空氣在各壓力管網(wǎng)間的有效分配和利用，減少供氣管網(wǎng)的壓力波動及供氣盈余所造成的浪費(fèi)。同時對主要用氣工序進(jìn)行穩(wěn)壓穩(wěn)流調(diào)節(jié)，避免用氣過程中的壓力流量波動，減少重點(diǎn)用氣工序的用氣浪費(fèi)；實(shí)現(xiàn)恒壓恒流供氣。

3.3 使用節(jié)能型噴嘴

現(xiàn)有吹掃等用氣工序使用的噴嘴過于粗放且不合理，吹力小流量大，對于壓縮空氣的使用存在極大浪費(fèi)；通過拉瓦爾管式節(jié)能型噴嘴，可有效降低壓縮空氣使用消耗量，提高出口吹力。節(jié)能型噴嘴（拉瓦爾噴管原理）測試對比圖。下圖為普通噴嘴同節(jié)能型噴嘴的流量及沖擊力對比圖(藍(lán)色曲線為節(jié)能型噴嘴，紫色曲線為普通噴）。

3.4 空壓機(jī)優(yōu)化方案

考慮離心式空壓機(jī)負(fù)載調(diào)節(jié)能力不足及用氣波動的情況，保持原空壓機(jī)不變情況下，增加一臺小排氣量低壓螺桿空壓機(jī)進(jìn)行氣量調(diào)節(jié)，具體規(guī)格為10KV、355KW、60m3/min、額定排氣壓力0.8Mpa。確保即使在用氣高峰時也可以在減少空壓機(jī)運(yùn)行情況下保證用氣平衡。

4 應(yīng)用效果

我公司采用最新前沿技術(shù)對工廠內(nèi)壓縮空氣系統(tǒng)改造后，每年實(shí)際節(jié)約電量1246萬kW.h，年節(jié)約能源4112tce（折標(biāo)系數(shù)3.3tce/萬kW.h），節(jié)能效果顯著。改造后構(gòu)建了一套科學(xué)先進(jìn)的壓縮空氣系統(tǒng)供氣及用氣調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)壓縮空氣消耗的精細(xì)化管理，達(dá)到壓縮空氣系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行。