电解铝压缩空气系统节能方案

铝业股份有限公司

电解铝压缩空气系统节能改造项目

技

术

方

案

四、改造内容

4.1、打壳节气

电解铝行业中打壳缸的耗气量对整个工厂能耗的影响至关重要。有效地降低打壳缸压缩空气的能耗、提高打壳缸的压缩空气使用效率是解决电解铝行业压缩空气系统节能的有效途径。打壳专用节气单元可有效节省电解打壳用气30%以上。

4.2、管道供气节能管理单元

供气管网之间的压力调节与流量调度，稳定管网的压力，保证压缩空气在各压力管网间的有效分配和利用，减少供气管网的压力波动及供气盈余所造成的浪费。同时对主要用气工序进行恒压恒流控制调节，避免用气过程中的压力流量波动，减少重点用气工序的用气浪费；实现恒压恒流供气。

4.3、空压机供气及调度系统

构建空压机供气及调度系统，包含空压机节能监测系统及供气管理单元，实现压缩空气系统节能改造后的产气供气平衡；对空压机附属设备的干燥机、过滤器及冷却水泵等进行监测管理；通过精细化管理手段，降低空压机房内各硬件的维保成本，提高供气管网运行的稳定性，实现精益生产及安全生产。

4.4、局部增压

铸造车间对于压缩空气的需求流量较低，但需要较高压力以满足堆垛机工作。大流量增压柜可实现最高2倍增压，可解决目前用气压力需求。

4.5、节能型喷嘴应用

电解车间吹扫用风仍然是造成局部管道瞬时用气波动较大的原因之一；而现有吹扫等用气工序使用的喷嘴过于粗放且不合理，吹力小流量大，对于压缩空气的使用存在极大浪费；通过拉瓦尔管式节能型喷嘴，可有效降低压缩空气使用消耗量，提高出口吹力。

4.6、流量计量监测系统

构建流量计量系统，对各生产车间及使用环节等进行流量监测，实现各工段的实时流量监测。开展培训，协助企业进行精细化现场管理、提升员工节能意识、杜绝浪费。

4.7、输料节气

1）采用输料专用节气单元解决输料过程中对管网压力波动较大的影响，削峰平谷，减少输料过程的浪费；

2）将输料点前移至电解车间较近区域，进一步缩减输送距离，减少输送损失及后期输送管路维护费用等。

五、项目实施主要方案

5.1、空压机供气及用气调度系统

5.1.1空压机供气及用气调度系统原理图

图1空压机供气及用气调度系统的拓扑示意图

图1是空压机供气及用气调度系统连接示意图。本系统通过专用通讯线路，把企业中的空压机、干燥机以及用气现场整体监控起来，使企业内部用气状况、空压机及其附属设备的运行状况全部纳入到本系统中来。因此，空压机供气及用气调度系统，除了保证企业整体节能外，还达到了对空压机及其附属设备的统一联控、远程监控的功能。

5.1.2空压机供气及用气调度系统功能及特点

监测功能：

a.全天候无间断全自动智能远程和本地监控、操作设备；

b.采用 15 寸工业触摸屏，将系统监测的实时数据及历史曲线等以直观、友好的形式显示；

c.大容量的存储器记录，提供三个月以上的管网供气压力、空压机状态历史信息存储功能；

d.专家控制器内有大量的保养与维修帮助向导，用户能够预防保养、诊断服务和定期检

修设备，为用户节省人力和节省成本；

预测控制功能：

甲方空压站采用的是离心式空压机群供气，大功率的离心式空压机，存在长时间空载（进气导叶阀完全关闭）而不停机的浪费问题，原因是离心式空压机不能频繁启停以及启动时间较长，在不能预测当前点之后较长时间内没有较大用气需求时绝不能停机，以免停机后较短时间内有较大供气需求造成离心式空压机供气滞后或频繁启停。

乙方自主研发的节能监控系统具有用气预测学习控制功能，系统通过满足精确性和时效性的预测信息并结合压力反馈共同作为空压站安全经济运行调度的依据，来控制螺杆机的排气量或提醒相关工作人员到现场对离心机组进行启停操作，达到空压系统源头上节能降耗的目的，给企业带来可观的经济效益。

扩展功能：

a.自动控制螺杆机运行以配合离心机运行；

b.

c.主、备机自动切换功能；

d.防止单机长时间运行功能；

e.启动机器时，连续启动多次无反应时，进行报警提醒，跳过该机启动其它备机的功能；

f.各空压机按时间均衡运行，以保证各空压机的运行时间基本一致功能；

参数设置功能:

a.系统安装时设置系统输出压力上、下限并配置各台空压机的额定参数；

b.系统运行中也可对各种参数进行修改并长期保存以备查询；

c.根据参数的重要性，可用密码进行修改授权的分级管理；

自检机运行状态显示、控制功能:

a.系统自行检测各空压机等是否联网；

b.在显示器上实时空压机的工作状态；

c.根据运行时间均衡空压机运行，使各台设备劳逸均衡；

远程/本地控制功能:

a.安装系统后，操作员可在控制器上根据需要远程操作任意一台联网设备的启、停、加、卸载等，也可设置为本地状态；

b.系统安装后，操作员可在空压机本体上直接操作，也可在主控室上位机上远程操作，控制空压机的运行状态，本地/远程两处操作对设备而言完全等同处理；

报警处理及自动保养功能:

a.若任意一台空压机出现故障，系统立即弹出故障原因的报警画面，且报警指示灯亮起；

b.根据预设设备各部件的保养期限，在部件保养期限到期前 10 天，系统自动弹出画面

进行保养提醒；

历史数据查询功能:

a.实时采集、保存和显示瞬时压力等历史数据；

b.用户可以追溯查询 3 年以内任意时间的数据；

空压机供气及用气调度系统特点：

5.2、打壳专用节气单元

5.2.1 打壳专用节气单元安装图示及产品展示

产品图片：

安装前图示：

电解槽气路图

安装后图示：

5.3、管道供气节能管理单元

5.3.1 功能及特点

在气动系统中，一般要求管网中供气压力满足用气设备的需求压力，当供气压力高于用气设备需求压力时，设备的单位时间耗气量将会增大，同时管网中的空气泄漏也会增大，结果造成了压缩空气的惊人浪费。

本智能高精度流量控制单元（管道供气节能管理单元）为压缩空气系统的单端压力稳定及稳定流量装置，该产品具有安装方便，经久耐用，控制可靠等特点。应用于现有打料系统，可实现恒压恒流控制调节效果。本产品的控制柜采用西门子PLC，依据压缩空气特性，实现流量的精密控制算法，保证了供气系统压力的稳定可靠。本产品主要有以下特点： 稳定管道压力及流量保证控制端压力高压或低压的稳定；

显示压力/流量自动检测压力信号，实时显示管网压力，计算实时气体流量及累计流量；

降低空压机运行功率通过稳定空压机输出管网压力，减轻空压机运行负载，使控制端管网上的所有空压机运行功率降低；

提高产品质量全自动调节压缩空气输送量，为用气设备提供压力稳定的压缩空气，提高产品质量。

该产品能够对参数进行自由调节，能够自动采集高压管道中的供气压力。通过对管网压力的闭环控制，在保证单端管网压力稳定的基础上，使得高压管网中多余的压缩空气流入低压管道，减少系统的压缩空气浪费。该产品适合于双压或多压气动系统，是高低压管网优化的精细化节能产品。其功能界面如下：

5.4、节能型喷嘴应用

节能型喷嘴的现场应用，能大幅度降低喷嘴出口压损，减小流量的同时增大吹力。

节能型喷嘴（拉瓦尔喷管原理）测试。下图为普通喷嘴同节能型喷嘴的流量及冲击力对比图(蓝色曲线为节能型喷嘴，紫色曲线为普通喷嘴)

5.5、流量计量监测系统

5.5.1功能及特点

运行状况实时显示功能：

可以实时地对工业现场待测点的压缩空气的使用流量进行数据采集，并将采集到的数据传输到中控室的中心节点上，显示在界面上，便于观察。

历史数据查询功能：

本系统可以将实时采集到的瞬时流量数据进行保存，并按照所需进行历史数据的查询和绘图，便于进行流量的使用分析与判断，操作员可追溯显示10 年以内任意时间的数据并进行报表打印。

报警功能：

在运行的过程中，如果出现工作异常，系统会按照之前设定的方式进行长时间的报警显示，并将报警数据进行记录存储。

5.5.2监测点：

根据实际需要监测点数进行监测点配置。

5.6、输料专用节气单元

氧化铝粉卸料用气占全厂用气比重仅次于电解车间用气；同时其利用压缩空气进行输送动力的特点会产生大幅压力波动，直接导致压缩机运行数量的间歇性开启，从而带来压缩机运行耗电增加。

原因主要有：用气计划不合理，导致上游压力源不稳定；管路长度大和管径设计不合理造成压损较大，使流量难以维持稳定；下游物料堆积造成堵管压力，此时需要更大的流量吹扫，但由于管道压差降低流量反而变小，造成堵管恶化；输料完毕前后管道阻力减小，流量过大；

针对这些问题，输料专用节气单元具有如下功能：

1）扼流环节可以使下游压力在一定范围内波动时具有恒流效果，只要保持上游压力稳定，流量便稳定且可控；

2）高的管道临界压力比对下游物料堆积具有抑制作用，在高堵管压力下仍可保持恒定流量；

3）输料完毕前后可通过压力检测降低输出流量，节省用气。

输料专用节气单元可以解决卸料输送过程中压力波动频繁的现状，减小输送用气损失，达到削减用气量的同时，保持正常输送时的压力稳定，减少压力波动损失。