Trường hợp sửa đổi kỹ thuật tiết kiệm năng lượng cho hệ thống khí nén
1, khí nén là một trong những nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp, nhưng để có được khí nén đáp ứng các yêu cầu cơ bản và chất lượng tuyệt vời cần tiêu thụ năng lượng đáng kể. Trong hầu hết các doanh nghiệp sản xuất, tiêu thụ năng lượng của khí nén chiếm 10%~40% tổng tiêu thụ điện, ngành công nghiệp đóng tàu lên tới 50%, đồng thời khí nén cũng là nguồn năng lượng tương đối cao trong bốn nguồn năng lượng chính (nhiệt, điện, thủy lực, khí nén), giá cả khá đắt.
Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành sản xuất Trung Quốc trong gần 30 năm, tiêu thụ năng lượng và ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng và công suất dư thừa, cạnh tranh ác tính, dẫn đến các công ty phải đối mặt với áp lực lớn về tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải, đồng thời cũng mang lại động lực mới cho việc quảng bá công nghệ tiết kiệm năng lượng hiệu quả cao. SAMAN MACHINERY (Shanghai) CO., LTD. Bộ phận tiết kiệm năng lượng và công nghệ đã khởi động dự án sửa đổi kỹ thuật tiết kiệm năng lượng của hệ thống khí nén đúng lúc, nhằm vào hệ thống khí nén Tang Steel tiêu thụ năng lượng cao, rò rỉ khí thải lớn hai vấn đề để tiến hành nghiên cứu và đánh giá trước, và phát triển các chương trình khắc phục sự cố tương ứng: một là để đạt được sự phân chia áp suất cao và thấp, theo nhu cầu thực tế, áp suất xả của máy nén khí được chia thành 6 bar và 4,5 bar, và áp dụng nén ba giai đoạn tương ứng và nén hai giai đoạn, động thái này có thể tiết kiệm 10%~15% năng lượng tiêu thụ điện năng nén bị lãng phí bởi áp suất khí thải cao ảo; Thứ hai, loại bỏ máy sấy vi sưởi tiêu thụ năng lượng cao và sử dụng máy sấy mới với công nghệ không phát thải từ việc sử dụng nhiệt dư của hệ thống khí nén và tái tạo chu trình đẳng áp. Điều này hứa hẹn sẽ giảm hơn 80% chi phí vận hành của máy sấy vi sưởi ban đầu; Thứ ba, sửa đổi van xả ngưng tụ của máy nén và thiết bị làm sạch xử lý sau, lắp đặt van xả tự động tiêu thụ không khí mới để ngăn chặn hiện tượng rò rỉ trong nhà ga. Hai tổn thất không khí sau có thể đạt 20%~30% lượng khí đầu ra của máy nén khí, tổn thất không chỉ trực tiếp dẫn đến tổn thất năng lượng, mà còn thúc đẩy máy nén khí và thiết bị phụ trợ tăng số lượng bàn khởi động hoặc thời gian hoạt động, điều này sẽ ảnh hưởng đến việc bảo trì và tăng chi phí tiêu thụ hàng ngày.
3. Tư duy và biện pháp cải tạo
3.1 Tối ưu hóa quy trình hệ thống khí nén để đạt được áp suất cao/thấp, phân luồng khô/ẩm chia hệ thống thành 3 loại hệ thống cấp khí. Hệ thống độ ẩm áp suất cao: 0,55 MPa cung cấp khí cho một thép 3 #, 4 # đúc liên tục, cung cấp khí từ trạm nén khí tấm nóng; Hệ thống độ ẩm áp suất thấp: 0,45 MPa, cung cấp phần còn lại của nhu cầu độ ẩm, được cung cấp bởi 3 máy nén khí ly tâm áp suất thấp mới; Hệ thống khí khô: 0,6 MPa, cung cấp nhu cầu khí cho nhà máy tấm lạnh, cung cấp khí từ trạm máy nén khí tấm lạnh; Cung cấp tất cả các nhu cầu khí khô còn lại, cung cấp không khí từ trạm máy nén khí 3200. Ba máy ly tâm áp suất thấp hai giai đoạn mới sẽ được đặt tại trạm áp suất không khí tấm lạnh, sau đó từ trạm áp suất không khí tấm lạnh sẽ bố trí ống dẫn khí ẩm áp suất thấp mới đến các điểm sử dụng khí như thép một, thép hai và bộ phận luyện sắt. Hệ thống khí khô áp suất thấp sử dụng ống dẫn khí ẩm ban đầu để cung cấp không khí và cấu hình bốn máy sấy tái sinh nhiệt thải mới tại trạm áp suất không khí tấm lạnh, bốn máy nén khí 3200 cấu hình không phát thải nhiệt thải trong máy sấy khí. Mỗi hệ thống cung cấp không khí độc lập thông qua điều chỉnh không khí nối tiếp một chiều, hệ thống khí khô áp suất cao hướng tới hệ thống khí khô áp suất thấp, hệ thống khí khô áp suất thấp hướng tới hệ thống độ ẩm áp suất thấp mỗi van điều chỉnh không khí chéo, tất cả đều được kiểm soát chính xác áp suất ngược dòng, nhận ra hệ thống khí khô áp suất cao, hệ thống độ ẩm áp suất thấp và hệ thống khí khô áp suất thấp kiểm soát tải cân bằng, giảm hoặc loại bỏ sự xuất hiện của hiện tượng phân tán của đơn vị và tối ưu hóa khả năng điều chỉnh của hệ thống. Do áp suất không khí cao hơn áp suất không khí khô sau khi sửa đổi trong phòng máy gió của bộ phận luyện sắt, trạm dầu bôi trơn đường cao của bộ phận vật liệu dài và máy đóng gói đường cao, thiết bị tăng áp được cấu hình tương ứng để đáp ứng nhu cầu sử dụng khí của áp suất cao cục bộ.
3.2 Tối ưu hóa quá trình sấy khí nén
Tháo cũ thay mới, giảm mạnh mức tiêu thụ năng lượng của máy sấy gia nhiệt ban đầu. Trong quá trình nén khí, khoảng 70% năng lượng cơ học được chuyển đổi thành năng lượng nhiệt, được chuyển ra khỏi hệ thống bằng máy làm mát giữa các giai đoạn và cuối, trong khi máy ly tâm thuộc về máy không dầu, nhiệt nén cuối cùng của nó có thể được sử dụng bởi máy sấy như năng lượng tái tạo, nhiệt này mặc dù chỉ có thể đáp ứng khoảng 70% năng lượng cần thiết cho quá trình tái tạo máy sấy hấp phụ, nhưng nếu các biện pháp bổ sung năng lượng đúng cách, điểm sương thấp vẫn có thể thu được. Nếu không khí mát thổi có thể được tái chế, nó có thể tiết kiệm hơn 90% chi phí vận hành so với máy thế hệ ban đầu (không có nhiệt, máy sấy tái tạo hơi nóng), sau khi nghiên cứu và đấu thầu, dự án chọn tiêu thụ không khí, máy sấy hấp phụ tái tạo nhiệt thấp điểm sương, quá trình này được mở rộng từ công nghệ cấp bằng sáng chế của thiết bị khử nước khí tự nhiên, tăng làm mát thứ cấp của đầu vào, sau đó nó có thể thích ứng với các điều kiện làm việc khác nhau (nhiệt độ xả thấp hơn, nhiệt độ môi trường cao hơn), điểm sương áp suất có thể đạt -40 lợi ích. Quạt tuần hoàn áp suất cao được sử dụng, có thể tái tạo khí khô nhiệt độ cao thứ cấp cho chất hấp phụ ở phần trên của tháp, và chất hấp phụ có thể làm mát dòng chảy lớn và tất cả các chu kỳ phục hồi, trong đó tiêu thụ điện chỉ chiếm 1%~1,5% công suất đầu vào của máy nén khí, 100% không tiêu thụ khí.
3.3 Tối ưu hóa quy trình xả nước ngưng tụ
Sử dụng loại trừ tự động ngưng tụ mới, có độ tin cậy cao, tỷ lệ bảo trì thấp và rò rỉ không khí nén và các tính năng khác, có thể thoát nước ngưng tụ kịp thời và đáng tin cậy, cải thiện đáng kể sự ăn mòn của chất ngưng tụ đối với máy nén khí và thiết bị phụ trợ, tránh tác động, hư hỏng của thiết bị không khí do dòng chảy của chất ngưng tụ xuống cấp thấp hơn, khi có vấn đề, tín hiệu báo động được phát ra để dễ dàng theo dõi, phát hiện vấn đề kịp thời, tránh tổn thất không cần thiết, và được trang bị với chất tẩy cặn, cống sẽ không bị chặn, cống có thể loại trừ tạp chất 5~8 mm.
4. Hiệu quả kinh tế và xã hội
4.1 Lợi ích kinh tế
(1) Tiết kiệm năng lượng cho hệ thống áp suất thấp: thể tích không khí trung bình 36.000 Nm3/h; Vận hành 8000 giờ mỗi năm; Tối ưu hóa tỷ lệ khí điện 0,032 kW · h/m3 (0,083 kW · h/m3 đơn điện áp thấp; 0,115 kW · h/m3 đơn trước khi chuyển đổi). Giảm tiêu thụ năng lượng hàng năm 9.216.000 kW · h; Giá điện tương đương: 5,16 triệu tệ.
(2) Tiết kiệm năng lượng cho việc sửa đổi máy sấy: tất cả các máy sấy ở cuối trạm tấm nóng và thép thứ hai đều ngừng hoạt động (tiêu thụ khí tái tạo 4500 m3/h), tất cả các trạm tấm lạnh và trạm 3200 đều được cập nhật thành máy sấy tái tạo nhiệt thải (giảm tiêu thụ khí tái tạo 10500 m3/h). Giảm tổn thất không khí trong liên kết tái sinh của máy sấy: 15.000 m3/h; Tỷ lệ khí-điện được tính theo 0,12 W · h/m3; Giảm tiêu thụ năng lượng hàng năm của hệ thống 14,400,000 kW · h; Tiền điện tương đương: 8,06 triệu tệ.
(3) Tiết kiệm năng lượng trong quản lý ngưng tụ: cải thiện công suất riêng lẻ, tổng cộng 68 điểm, dự kiến tiết kiệm khí 3000 Nm3/h, tỷ lệ khí điện được tính theo 0,12 kW · h/m3, giảm tiêu thụ năng lượng hàng năm 2880.000 kW · h; Tiền điện tương đương: 1,61 triệu tệ.
Như tổng hợp các lợi ích tiết kiệm năng lượng của 3 lý thuyết trên, giảm tiêu thụ năng lượng hàng năm: 26,496 triệu kW · h; Chi phí điện tương đương tiết kiệm 14,83 triệu tệ.
4.2 Lợi ích xã hội
Kể từ khi thực hiện dự án, độ chính xác kiểm soát và tỷ lệ sử dụng khí nén đã được cải thiện, hoạt động ổn định và đáng tin cậy của hệ thống, hoạt động giám sát linh hoạt và thuận tiện, tránh số lần khởi động và ngừng hoạt động thường xuyên, tiết kiệm đáng kể thời gian vận hành, đồng thời giảm cường độ lao động của người vận hành và cải thiện hiệu quả sản xuất. Theo tiêu chuẩn điện 1 độ 0,123 kg, tiêu chuẩn điện hàng năm của dự án này là khoảng 3260 tấn. Đào thải máy sấy nhiệt nén thế hệ thứ hai vốn có. Trong khi đó, Hangang, cùng thuộc Tập đoàn Công nghiệp Thép Hà Bắc, cũng bắt đầu mua cùng loại thiết bị máy sấy tiêu thụ khí nén nhiệt và không khí vào năm 2016, một loạt các động thái của Tang Steel cũng ảnh hưởng đến nhiều nhà máy thép doanh nghiệp tư nhân ở Hà Bắc cũng như các đối tác trên khắp đất nước.
5.1 Xuyên suốt tiết kiệm năng lượng kỹ thuật thay đổi toàn diện, toàn bộ quá trình đầu tiên là ý tưởng, khái niệm thay đổi, chẳng hạn như hương vị năng lượng và giá trị, cụ thể đến chuyên môn cụ thể là khí/điện không tương đương. Trong dự án này, đặt tiết kiệm khí ở một vị trí quan trọng, điều này chính xác là do sự đồng thuận trong nghiên cứu và trao đổi với các đối tác trong và ngoài nước về hóa đơn điện chiếm 40% chi phí khí nén khô không dầu; Thứ hai, mô hình kinh doanh, dự án này sử dụng hợp đồng quản lý năng lượng (EMC) phương pháp, trong ngành công nghiệp thép không khí trạm tiết kiệm năng lượng thay đổi kỹ thuật ví dụ điển hình, có hiệu quả huy động tiềm năng và động lực của người sử dụng, EMC và thiết bị cung cấp ba bên, với các sản phẩm cao cấp, kỹ thuật xuất sắc để có được không gian tiết kiệm năng lượng bền vững của người dùng; Trong khi đó, dự án đã mở ra sự thay đổi thứ ba trong ngành, đó là đấu thầu mua sắm đã được trao với giá cao, một động thái cũng được hưởng lợi từ việc học hỏi và thực hiện phân tích chi phí trọn đời sản phẩm (LCC), do đó làm cho lợi ích tiết kiệm năng lượng lớn hơn; Điểm thay đổi thứ tư là loại bỏ thông lệ của các doanh nghiệp nhà nước cũ không thể dỡ bỏ trong thời gian khấu hao thiết bị, trực tiếp loại bỏ máy sấy vi sưởi thế hệ đầu tiên tiêu thụ năng lượng cao bằng máy sấy tái tạo nhiệt thải thế hệ thứ tư.
B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)
Máy sấy vi sưởi ban đầu tiêu thụ cả điện và khí đốt, sau khi thử nghiệm tại chỗ, tỷ lệ tiêu thụ khí đạt 15%, vào mùa hè gần 20% trở lên, kết quả thử nghiệm phù hợp với nội dung sửa đổi tiêu chuẩn sản phẩm máy sấy khí nén hiện đang được tiến hành. Các loại máy nén khí được sử dụng trong nhà máy thép chủ yếu là máy ly tâm không dầu, trước đây đã có nhiều trường hợp sử dụng máy sấy nhiệt nén, nhưng sau khi điều tra, người ta phát hiện ra rằng tỷ lệ thất bại gần 50% (chẳng hạn như chi nhánh thép không gỉ Tang Steel), tỷ lệ không đạt tiêu chuẩn đạt trên 80% (điểm sương áp suất thường cao hơn -20 ℃, loại máy làm mát kép của máy sấy tái tạo nhiệt dư thậm chí cao hơn 0 lợi ích; tiêu thụ năng lượng tái tạo rõ ràng lớn hơn 6%, lưu lượng tức thời đạt hơn 12%), ở vùng lạnh phía bắc hiện tượng này nghiêm trọng hơn. Hiện nay trong ngành công nghiệp máy sấy nhiệt dư trong một số trạm áp suất không khí đã hoặc đang trong quá trình sửa đổi thứ cấp và phải trả giá đắt, đó là bởi vì nhiệt nén thuộc về năng lượng cấp thấp, đặc biệt là trong gần 10 năm máy nén khí ly tâm do tiến bộ công nghệ, nhiệt độ xả từ 120~140 ℃ xuống 80~120 ℃, nhưng đồng thời cũng gây ra tác động tiêu cực đến máy sấy hấp phụ sử dụng nhiệt nén, do đó, không gian của nhiệt thải giảm đáng kể, tức là nhiệt nén được cung cấp bởi máy nén khí chỉ có thể đáp ứng khoảng 70% năng lượng tái tạo cần thiết của máy sấy hấp phụ, việc bổ sung phần còn lại của năng lượng tái tạo trở thành một vấn đề khó khăn trong nghiên cứu và phát triển công nghệ.
5.3 Mô tả bổ sung
Việc tính toán hiệu quả của dự án này chỉ được thực hiện trên hóa đơn điện, nhưng chi phí phát sinh thực tế cũng nên bao gồm khấu hao tài sản cố định, chi phí tài chính, chi phí quản lý, chi phí bảo trì và chi phí tiêu thụ hàng ngày, v.v., tức là chi phí điện chỉ chiếm khoảng 40% chi phí thực tế của khí nén khô không dầu, tính toán giá trị nhiệt 1 độ điện than 0,123 kg, nhưng không ai nghĩ rằng tiết kiệm 1 độ điện là chi phí của than, vì chi phí của 1 độ điện (theo nhân dân tệ 0,6) là 8 lần so với 0,123 kg than tiêu chuẩn (theo nhân dân tệ 600/t). Như vậy, nếu chi phí điện chiếm 50% chi phí khí đốt, tiết kiệm khí đốt của máy sấy tạo ra chi phí thực tế là 8,06 triệu RMB 2=16,12 triệu RMB/năm, nhưng ngay cả khi chỉ tính phí điện 8,06 triệu RMB, thời gian hoàn vốn của nó là 8~10 tháng, trong nhiều dự án cải tiến kỹ thuật tiết kiệm năng lượng hiện nay là rất hiếm.
Điều đáng nói là máy sấy của dự án này áp dụng công nghệ giám sát từ xa, các kỹ sư chuyên nghiệp của Công ty TNHH Máy móc Saman (Thượng Hải) không chỉ tham gia vào các hành vi như giám sát hoạt động của thiết bị, dự đoán sự cố, phân tích sự cố và khắc phục sự cố, mà các nhà nghiên cứu và phát triển thiết kế của nó cũng được hưởng lợi rất nhiều. Thông qua công nghệ Internet+IoT, dữ liệu vận hành tại chỗ và đường cong vận hành tích lũy đã thu được, từ đó có thể đánh giá hiệu quả độ chính xác của thiết kế và sự phù hợp của các thành phần của các hệ thống con, thực sự được tích hợp vào thời đại của trí tuệ lớn, dữ liệu lớn và hệ thống lớn.
6 Kết luận
Hiệu quả cao, tiết kiệm năng lượng, giảm phát thải và giảm sương mù là một trong những chính sách quốc gia quan trọng của Trung Quốc hiện nay, và chuyển đổi kinh tế, nâng cấp công nghiệp và thay thế sản phẩm là ưu tiên hàng đầu của doanh nghiệp, doanh nghiệp dù lớn hay nhỏ phải tuân theo chính sách quốc gia, để tồn tại và phát triển trong trạng thái bình thường mới, đứng ở thế bất bại.
