工业空气压缩机系统节能技术研究

【摘要】：空压机作为一种在工矿企业应用极其广泛的一种设备，是企业的能源消耗大户。近年来，随着企业竞争的激烈与能源供应紧张，同时也为了降低生产成本与相应国家节能减排号召，对存在节能潜力的生产工艺环节进行优化调整变得十分必要可行。 本文对现有空压机系统进行了深入分析，通过查阅相关资料对空压机系统有了一个全面的认识，指出现行系统在运行方面存在诸如吸气、排气温度波动范围大，冷热抵消等诸多不足。为了更好的满足生产工艺的需求，提出了空压机系统改进运行方案。 首先，建立空压机系统关键设备的数学物理模型，分析影响空压机系统运行能耗的主要因素。指出相对于其他因素而言，吸气温度对空压机的能耗影响更为巨大，尤其在室外气象参数不理想的条件下，降低空压机的吸气温度能显著的降低空压机的功耗，验证了每降低3℃能降低空压机功耗1%的结论。由于空压机台数多，耗电基数大，长时间运行等工作特点，其节能效益是十分可观的。 其次，对在压缩后输气管路加装旁通管以降低输送压力损失进行原理性分析，指出了其操作的可行性与应用条件，阐述了室外气象条件与调节旁通流量的关联因素。得到在旁通流量最小的条件下，仍能降低空压机出气压力设定值的0.3%的结论，这种系统优化措施不需要对原系统做过多更改，操作性强，便于调节，具有明显的节能效果。 通过改变室外空气处理流程，把湿空气的冷却、除湿过程放在系统的前端，在用户需求的含湿量值确定后，通过后续增设的固体干燥机处理到与要求含湿量相适应的空气状态点，其过程是含湿量降低，相对湿度降低的等焓过程。这样既避免了空压机吸气夹杂水滴又创造了良好的压缩环境。另与原系统相比节省了后部再加热的耗能，对于能源的充分利用起到了很好的示范效果。 为满足用户对压缩空气用气参数指标如压力、温度、含湿量、相对湿度的使用要求，对空压机吸气参数的选择进行了必要性研究，并在焓湿图上进行了处理过程展示。 最后通过对典型城市室外气象参数的统计分析，选择计算的标准工况，借助实例计算分析了原系统与系统改进后主要部件的能耗，并进行了数据比对，得出了系统的节能比。 希望本文应用的计算方法与得到的计算数据对实际工程应用具有一定的借鉴意义。 【关键词】：压缩空气 空压机 能耗 旁通 冷却除湿
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH45
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.2.3 国内外研究总结13-14
• 1.3 空压机系统运行方案14-16
• 1.3.1 现行空压机系统运行方案14-15
• 1.3.2 空压机系统改进运行方案15-16
• 1.4 本课题研究内容16-18
• 第2章 空气压缩机系统耗能设备数学模型18-32
• 2.1 空气压缩机功耗数学模型19-20
• 2.2 表冷器数学模型20-25
• 2.2.1 表冷器运行工况21-22
• 2.2.2 干工况表冷器22-23
• 2.2.3 湿工况表冷器23-25
• 2.3 冷却塔数学模型25-26
• 2.4 水泵数学模型26-27
• 2.5 空气冷却器换热数学模型27-30
• 2.6 冷水机组能耗数学模型30-31
• 2.7 本章小结31-32
• 第3章 吸气参数对空压机系统功耗影响分析32-42
• 3.1 吸气预处理对空压机功耗的影响32-34
• 3.2 干、湿空气对空压机功耗的影响34-35
• 3.3 空压机吸气参数35-41
• 3.3.1 室外气象参数对空压机功耗的影响36-39
• 3.3.2 吸气预处理对冷水机组功耗的影响39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 出气压力对空压机功耗影响分析42-54
• 4.1 空压机排气压力选择42-43
• 4.2 旁通原理43-45
• 4.3 旁通流量比选择45-47
• 4.4 旁通比与室外气象参数关联47-53
• 4.5 旁通对系统参数影响53
• 4.6 本章小结53-54
• 第5章 实例对比分析系统改进前后耗能状况54-71
• 5.1 室外气象参数统计54-55
• 5.2 空压机系统能耗计算流程图55
• 5.3 空压机系统设备能耗55-64
• 5.3.1 原系统空压机能耗55-57
• 5.3.2 系统改进后空压机能耗57-60
• 5.3.3 原系统空气冷却器能耗60-63
• 5.3.4 系统改进后空气冷却器能耗63-64
• 5.4 原系统再热式换热器能耗64-66
• 5.5 水泵功耗与选择66-67
• 5.6 系统改进前后总功耗对比67-68
• 5.7 影响系统总功耗关键参数68-69
• 5.8 本章小结69-71
• 结论71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77

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