工业实用效率

在旧造纸厂建立基线

This paper mill currently spends $1,747,000 annually on energy to operate the compressed air system at their plant located in the southwestern region of the U.S. The set of projects recommended, in this system assessment, could reduce these energy costs by $369,000 or twenty-one percent (21%). Estimated costs for completing the projects total $767,900, representing a simple payback of 25 months. More importantly, these projects will improve productivity, quality and maintenance costs - many associated with poor compressed air quality.

这个纸浆和造纸厂运行着三台造纸机,完全集成,从纸浆生产到成品。主要的压缩空气供应由五台600马力的埃利奥特3级无油离心压缩机和一台阿特拉斯·科普柯300马力润滑旋转螺杆机组处理。压缩空气干燥器要么不存在(磨空气)或仪器空气部分的无热干燥剂空气干燥器的分类。

双赢

这家造纸厂目前每年在能源上的花费为174.7万美元。在这个系统评估中,推荐的一系列项目可以减少369,000美元或21%的能源成本。”

- Hank van Ormer,美国空军

由于空间限制,本文将向读者展示我们团队在这个旧造纸厂所做的初步观测和测量。这个想法是为了向读者展示理解一个大型和老化的压缩空气系统所需的一些信息。

一、对空气压缩机的观察

主空气系统由五台600马力埃利奥特三级离心压缩机组成。年龄从43岁到19岁不等。有两套1970年的,一套1980年的,一套1988年的和一套1994年的。这些空气压缩机多年来一直非常耐用和可靠。

额外的压缩空气供应来自两个电动机驱动的350马力级,两级,无油旋转螺杆单元之一,目前正在租用。另外还有4个柴油发动机驱动的旋转螺钉,仅供紧急使用。通常情况下,工厂运行在五个埃利奥特单元和其中一个无油电力租赁连同300马力的润滑旋转螺杆机。

1号离心式(1970机组)

  • 自可能访问以来,冷却后的冷却后的较较差的较差,请注意水中的高温(30˚F),但排出空气是139˚F。该冷却器的尺寸尺寸在进入冷却水(76μF)上以10˚F提供空气(76μF)等于86˚F。100˚F是空气的临界温度,进入任何烘干机处于正常额定值。
  • 可能原因,冷却水流量不足
  • 单位是在爆发的一些时间,但大部分时间都充分加载

2号离心式(1970机组)

  • 这个机组的水冷后冷却器的情况与1号机组相同,只是它似乎有一个更大的问题。
  • 可能原因,冷却水流量不足
  • 在进入第三阶段之前,第二阶段中间冷却器似乎不正确地冷却空气。第三阶段的入口温度应更接近100˚F。
  • 可能的原因:有很多事情可以导致这一点,低冷却水流量是其中之一。
  • 中间冷却器排水阀之一是不断吹水和空气。这不仅是压缩空气的浪费(20 CFM = 2500美元/年),而且还创造了可能的失败情景。由于水或冷凝液连续吹来,因此似乎从未完全排出。我们不知道真正的冷凝水平是什么。如果冷凝水分变得太高,水可以前往佩戴或破裂叶轮和扩散器的下一级。这可以是“裂纹”或切割闸阀。
  • 我们还发现其他手动排水阀关闭。这是非常冒险出于同样的原因。
  • 建议:我们建议您安装高质量,耐酸,水平激活电动或气动激活自动冷凝排水管艾略特内部和后冷却器排水管。
  • 在这个州,如果你想畅通无阻,必须继续监测这些排水渠的性能。这应该是维护计划中突出的一部分。

排水问题适用于所有离心者。

  • 2号离心机组有一个中间冷却器垫圈泄漏。这不仅浪费了空气,也对效率产生了负面影响。
    双赢

    “该项目的策略是将空气压缩机合并到一个地方,并尽可能减少租用压缩机的使用。”

    - Hank van Ormer,美国空军

    3号离心式(1980机组)

    • 机组不是在满负荷运行。它是在90%的流量。吹脱管道中较高的温度表明:
    • 排污阀(BOV)开启过早
    • 一个泄漏或无阀座BOV
    • 中间冷却器密封处有严重泄漏。已经尝试用密封胶来修复它——这不会起作用,需要正确修复。

    #4离心机(1988单位)

    • 2级中冷器性能不佳。第三级进口温度是132⁰F
    • 水冷后冷却器分离器和排水管根本不工作,没有水/没有空气。所有的水都被凝结留在系统里吗
    • 参见2号离心下的自动冷凝水排水注意事项。

    #5离心机(1994单位)

    • 该机组被阿特拉斯·科普柯6号机组推回到大量卸载状态。
    • 注:IBV(进口蝶阀)为100%开启。
    • BOV(吹出阀)开启18%
    • 第三阶段的温度仅为143˚F(通常为225-275˚F)。这可以表示叶轮尖端处的非常低的压力,因为空气通过BOV快速移动。
    • 爆炸线的温度是179⁰F(室温80⁰F)。这表明流量很大绕过空气达到这个温度。
    • 旁路空气:您支付了压缩它,但它不会进入系统(146 SCFM)。
    • 这个单位有15%的退租率。这意味着通过关闭IBV和相应减少功率消耗,流量应该减少15% (355 scfm)。在这次旅行结束时,BOV应该会开始开放。对于减少的流量,根本没有能源节约。
    • 今天,BOV和IBV全面开放。空气被吹散,电力仍在满负荷运行。我们估计卸货量为40%。这可能是非常保守的,实际上可能更高。
    • 以目前的效率,节约355 cfm (27.67 kW)每年将减少16,955美元的电力费用。
    • 推荐项目:必要时修理/调整5号离心上的进口控制阀,使其正常工作。
    • 27.67千瓦——每年节省的电能相当于16,955美元/年。
    双赢

    “我们相信这厂的一个项目,此时,这次是将所有压缩空气(磨机空气和仪器空气)造成植物。”

    - Hank van Ormer,美国空军

    #6润滑冷却旋转螺杆:

    • 应该是作为5号离心装置的配平装置。不幸的是,在今天的控制设置和管道设计,“积极置换”润滑冷却旋转螺杆推动离心卸载!由于需求和管道,系统压力下降到86 psig到87 psig,这反映在单元的排放压力。

    运行一个85 psig的润滑油冷却的旋转螺杆压缩机,配有标准的空气/油分离器和扫气管线几乎总是会导致大量的石油残留进入系统(烘干机)。

    今天,这导致了油进入两个干燥剂干燥器,破坏干燥剂,污垢过滤器,造成过高的压降,破坏干燥剂的干燥能力。

    根据工厂人员的说法,当烘干机旁路关闭时,所有的空气都被强制通过烘干机压力损失明显增加,压力露点升高显著。

    随后,在旁路部分开启的情况下运行烘干机。这意味着大部分湿空气会绕过烘干机,将湿空气注入系统

    推荐-重新配置压缩机对中、管道接收器位置和控制设置,以阻止阿特拉斯·科普柯(Atlas Copco)螺杆将离心机推入卸载状态。在较高压力下运行阿特拉斯·科普柯或改进空气/油分离系统以处理较低压力。

    当前空压机额定值的比较

    当前空压机额定值的比较

    *所有数据来自OEM工程表。
    **以每年8,760小时的混合电费每千瓦时0.07元计算。

    夏季乘法器

    *** Atlas Copco全部负载kw @ 95 psig = 360.8 bhp,100 psig x .98(95 psig)x .746÷.954 me = 276.49

    II。建立当前的系统能源基线

    下表反映了当前空气系统的能源和经济性能。按目前的运行情况,每年电厂生产空气所需的电费为1,755,788美元。该厂每周7天、每天24小时运行,混合电力成本为每千瓦时0.07美元。

    关键空气系统特点 - 电流系统*

    空气系统主要特性

    *混合电费为每千瓦时0.07元,为8,760小时/年。

    压缩机运行能源成本与租赁单位的评论

    关于安装压缩空气供应与租赁单位相比的运行能源成本的评论(这只是能源成本——不包括维护、更换机油等,这些在柴油发动机上可能会经常发生)。

    值得注意的是,出租单位允许在旧的压缩空气系统不允许生产继续的时候,工厂继续不停歇地运行。

    • 柴油机出租单位有运营能源成本为$260.00 cfm/年即每8,760小时(1,600 cfm)每年416,000美元,柴油每加仑$2,50。
    • 电气租赁单位具有运行能源成本cfm 123.02美元/年或每年8,760小时/年(1,600 CFM)或196,837美元。
    • 现有的1970年离心机(1号和2号机组)是工厂中效率最低的设备。他们的最佳运行电能成本是cfm 112.60美元/年或8,760小时/年(1,600 cfm)为$ 180160。
    • 新型离心(5号机组)和Atlas Copco润滑旋转螺杆的年运行能源成本分别为100.27 scfm/年和100.23 scfm/年,或8760小时/年的160368美元。

    压缩机使用概况-电流系统

    压缩机使用配置文件

    查看压缩机使用配置文件表显示五个椭葱单位之间的能效差异,特定功率($ / SCFM / YR)随着单位更新而越来越低。1970 250 DA3到1994年2700A3的改进是11%。这反映了制造能力和基本航空改进的改进。新的当前单位可能几乎具有类似的改进。

    GA315单级阿特拉斯·科普柯的效率水平与较新的埃利奥特不相上下,但它是一个润滑压缩机,而不是无油机组。所安装的离心机在其基本设计上的折射率非常有限。更新的单位也可以改善这一点。当与进口导叶结合时,应进行评估。

    双赢

    “在任何项目中,重要的第一步是建立基线。要了解目前的情况,需要大量详细的信息。”

    - Hank van Ormer,美国空军

    3压缩质量和空气干燥器的观察

    这是一个旧造纸厂,过去已经升级过几次了。和其他许多工厂一样,它传统上有两个压缩空气系统:

    • 磨空气压缩空气系统没有干燥或任何类型的压缩空气处理
    • 仪表空气压缩空气系统与干燥剂空气干燥器提供-40°F压力露点

    压缩空气通过额定额定的各种无磁性双塔干燥剂干燥器的集合而干燥,以处理100°F入口空气的额定负载,在100psig压力下。在植物中的十二台干燥器中,四个被关闭。在关闭的四台烘干机中,一个是租赁,这对于应用来说太小了。在剩下的八个操作烘干机中,两个被绕过,但租金仍在付费。

    像大多数其他工厂,压缩空气质量已经退化多年,直到有无热干燥剂干燥器在整个工厂尝试和摆脱水污染。这些小型干燥剂干燥器使用大量的净化空气来再生干燥剂床。在今天的运行中,总吹扫空气等于380马力压缩机(380 x .746 ÷ 95 x .07 x 8760)的全流量输出,预计每年的成本为每年182,979美元

    总的来说,核电站存在严重的水污染问题。由于在美国南部的高环境温度和高湿度水平,未经处理的Mill Air是非常沉重的负载水。在管道系统中,许多交叉和反馈实际上会导致饱和的磨机空气污染仪表空气系统。目前许多染发厂都超负荷运转或被绕过。

    我们认为,此厂的一款项目在此目前,是将所有压缩空气(轧机空气和仪器空气)烘干到工厂。多年来压缩空气管路中的显着含水量已经建立了许多负面情况。

    • 所有西部航线的锈迹和水垢不仅使它们受到液态水的污染,而且还造成了更小、更粗糙的内部管道直径,妨碍了压缩空气的有效分布。
    • 来自无油装置的大量侵略性酸性水迅速充满了接收器、过滤器、立管、立管等。整个工厂区域都有裂缝(严重泄漏);或者使用电动计时器激活的排水管,这种排水管会浪费空气,但不一定会完全排空。一些区域被留下,然后要么被及时排出,要么液体冷凝物进入压缩空气管道。
    • 酸性冷凝水腐蚀出密封,隔膜,螺线管等,大大增加维护成本和停机时间。
    • 为了在更高的压力下进行干净和干燥的压缩空气,工艺人员加入了大量的小型单级润滑油冷却旋转螺杆压缩机,随附无磁体干燥器,而不考虑对整个系统经济学的影响。已经观察到但不包含在本报告中的额外空气压缩机和烘干机包括:
    • 2楼2号造纸厂的一个200 scfm额定Pall无热干燥器:压缩空气吹扫等于30 scfm
    • 两个新的气动产品DH90造纸厂的无磁气干燥机#2):压缩空气吹扫等于16个SCFM
    • 4台20马力油箱安装的加德纳丹佛润滑,单级旋转螺杆压缩机。在造纸厂两端安装三个,现在运行100 - 105 psig(注:造纸厂空气现在88 psig或更少)
    • 7号线上的一台40马力Gardner Denver润滑旋转螺杆压缩机与Mill空气(风冷后冷却器和水冷后冷却器)相连,显然没有空气进入系统
    • 许多,如果不是大多数你的旧闸阀不会完全关闭,因为垃圾在槽。即使是一个很小的漏洞,不仅会让湿空气漏过去,而且水蒸气本身也会从湿侧(饱和)迁移到干侧(弗里克蒸汽扩散定律),而不管空气流动情况如何

    该工厂有十二台烘干机,其中八个运行。这些烘干机中的三个是租赁单位 - 目前可操作的两个租赁单位,一个租赁单位无法运行。所有这些干燥器都是双塔干燥剂型干燥器,当正确施用时,将提供-40°F的压力露点或更低。其中大多数是无丝型,需要约15%的压缩空气,以便吹扫以再生湿塔。其中许多单位都有一个不使用的吹扫控制器(称为AMLOC)。如果部署,该吹扫控制器可能将净化空气量降低50%(50%)。

    这些压缩空气干燥机运行可靠,多年来良好。问题是,工厂管道设计和整体压缩空气系统布局的演变,造成了现有的干燥机只是试图挽救一个困难的情况。

    安装干燥剂压缩空气干燥器

    安装干燥剂压缩空气干燥器

    结论

    在任何项目中,重要的第一步是建立基线。需要大量的详细信息来了解目前的情况。该项目的策略是将空压机合并到一个地点,并尽可能减少租用压缩机的使用。接下来,我们将用一个超大的循环冷冻干燥机干燥所有的压缩空气。在需要-40压力露点的情况下,某些干燥剂空气干燥器仍将用于仪表空气,这些设备将启动其节气控制器。

    如需更多信息,请联系汉克·范·鲍鱼,美国空军力量

    阅读更多空压机技术的文章,请访问www.epcgrp.com/technology/air-compressors。