【綠色轉(zhuǎn)型】從「高耗」到「高效」 ——螺桿空壓機(jī)在工業(yè)鍋爐領(lǐng)域的碳中和實(shí)踐

隨著國(guó)家"雙碳"戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，工業(yè)制造企業(yè)正加速推進(jìn)綠色低碳轉(zhuǎn)型。作為工業(yè)動(dòng)力核心設(shè)備之一，螺桿空壓機(jī)的能效提升已成為企業(yè)節(jié)能降碳的重要抓手。本文將以華東某知名工業(yè)鍋爐制造企業(yè)為例，詳細(xì)介紹其在全國(guó)多地工廠實(shí)施的螺桿空壓機(jī)系統(tǒng)升級(jí)項(xiàng)目，重點(diǎn)分析螺桿空壓機(jī)在工業(yè)鍋爐制造領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及節(jié)能效果，為同行業(yè)企業(yè)提供參考借鑒。

項(xiàng)目背景與行業(yè)需求：

工業(yè)鍋爐制造作為高耗能產(chǎn)業(yè)，其生產(chǎn)流程中壓縮空氣系統(tǒng)能耗占比高達(dá)15%-30%，是僅次于電機(jī)系統(tǒng)的第二大能耗源。華東某大型工業(yè)鍋爐制造集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱"A集團(tuán)"）作為行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，積極響應(yīng)國(guó)家"雙碳"戰(zhàn)略，將生產(chǎn)設(shè)備的節(jié)能改造列為綠色制造體系建設(shè)的重要內(nèi)容。

A集團(tuán)主營(yíng)業(yè)務(wù)涵蓋燃用固體廢棄物的流化床鍋爐研發(fā)制造、環(huán)保能源裝備生產(chǎn)等，擁有多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電力、化工、市政等領(lǐng)域。該企業(yè)近年來(lái)新建了智能化制造基地，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的能效水平提出了更高要求。在壓縮空氣系統(tǒng)方面，原有設(shè)備存在能效低下、氣量調(diào)節(jié)能力差、維護(hù)成本高等問(wèn)題，亟需升級(jí)換代。

此次設(shè)備更新旨在通過(guò)采用永磁變頻技術(shù)和高效主機(jī)設(shè)計(jì)，降低空壓系統(tǒng)能耗，同時(shí)提升供氣穩(wěn)定性和智能化水平，為鍋爐制造工藝提供更可靠的動(dòng)力支持。

基于集團(tuán)"十四五"節(jié)能規(guī)劃，A集團(tuán)決定對(duì)黑龍江和內(nèi)蒙古工程的空壓系統(tǒng)進(jìn)行全面改造：

1) 黑龍江項(xiàng)目：采購(gòu)3套185KW螺桿空壓機(jī)（BAE-185A*2套、BAE-185PM*1套）

2) 內(nèi)蒙古項(xiàng)目：采購(gòu)2套110KW螺桿空壓機(jī)（BAE-110A*2套）

螺桿空壓機(jī)在工業(yè)鍋爐制造中的關(guān)鍵應(yīng)用

工業(yè)鍋爐制造工藝對(duì)壓縮空氣有著多元化需求，不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)氣量、壓力及空氣質(zhì)量的要求各異。工業(yè)鍋爐制造行業(yè)生產(chǎn)流程主要包括下料切割、焊接成型、熱處理、裝配測(cè)試等環(huán)節(jié)，螺桿空壓機(jī)系統(tǒng)主要服務(wù)于以下關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)景：

1) 焊接與切割氣動(dòng)系統(tǒng)：為自動(dòng)化焊接機(jī)械手、等離子切割機(jī)提供動(dòng)力源，要求氣壓穩(wěn)定在0.6-0.8MPa，避免影響焊接質(zhì)量。

2) 鍋爐部件噴砂處理：用于清除金屬表面氧化層和雜質(zhì)，需要高壓(0.7-1.0MPa)、大流量壓縮空氣。永磁變頻空壓機(jī)可根據(jù)實(shí)際用氣量自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，避免傳統(tǒng)工頻機(jī)頻繁加卸載造成的能源浪費(fèi)。

3) 氣動(dòng)夾具與裝配工具：驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)扳手、吊裝設(shè)備等，壓力要求0.4-0.6MPa。變頻空壓機(jī)的穩(wěn)定壓力輸出可提高裝配精度和效率。

4) 儀表控制與檢測(cè)系統(tǒng)：為精密檢測(cè)儀器提供潔凈干燥的壓縮空氣，需達(dá)到ISO 8573-1 Class 2.2.1標(biāo)準(zhǔn)。配置高效空壓機(jī)后處理設(shè)備確?？諝赓|(zhì)量。

5) 余熱回收利用：空壓機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的熱量占輸入功率的80%以上，通過(guò)熱回收裝置可將這部分能量用于車(chē)間供暖或工藝熱水，實(shí)現(xiàn)能源梯級(jí)利用。某些礦業(yè)企業(yè)類(lèi)似項(xiàng)目顯示，余熱回收效率可達(dá)80%以上。

針對(duì)這些應(yīng)用特點(diǎn)，A集團(tuán)選擇的BAE系列螺桿空壓機(jī)采用大轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)，可在較寬的壓力范圍內(nèi)（如 0.4-1.3MPa）穩(wěn)定工作，對(duì)氣體中的粉塵、油氣雜質(zhì)耐受性較好，且能適應(yīng)高溫、高濕等復(fù)雜工況，可滿足工業(yè)生產(chǎn)中各種壓縮空氣需求，配備智能控制系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行參數(shù)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、化工、電子、紡織、冶金、礦山、食品、醫(yī)藥、建筑等行業(yè)，尤其適合需要連續(xù)供氣、用氣量大的場(chǎng)合（如生產(chǎn)線、氣動(dòng)工具、自動(dòng)化設(shè)備等）。這種設(shè)計(jì)特別適合工業(yè)鍋爐制造這種連續(xù)生產(chǎn)、負(fù)荷波動(dòng)大的工況。

技術(shù)方案與設(shè)備選型分析

基于對(duì)A集團(tuán)各生產(chǎn)基地用氣需求的詳細(xì)調(diào)研，技術(shù)團(tuán)隊(duì)制定了差異化的空壓系統(tǒng)解決方案，重點(diǎn)考慮了*負(fù)載特性、氣候條件和未來(lái)擴(kuò)展等因素。

黑龍江項(xiàng)目方案：主要生產(chǎn)大型循環(huán)流化床鍋爐，用氣量大且波動(dòng)顯著。選配設(shè)備如下：

n 兩套臺(tái)BAE-185A工頻螺桿空壓機(jī)：作為基礎(chǔ)負(fù)載機(jī)組，采用高效螺桿主機(jī)和IP54防護(hù)電機(jī)，額定排氣量28.3m3/min@0.8MPa，滿足持續(xù)高負(fù)荷需求。

n 一套臺(tái)BAE-185PM永磁變頻螺桿空壓機(jī)：作為調(diào)峰機(jī)組，配備IE4能效等級(jí)的永磁同步電機(jī)，效率高達(dá)96%，防護(hù)等級(jí)IP54，退磁溫度達(dá)350℃，適應(yīng)東北嚴(yán)寒環(huán)境。變頻調(diào)節(jié)范圍13%-100%，根據(jù)管網(wǎng)壓力實(shí)時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速，避免不必要的能源浪費(fèi)。

*表：BAE-185PM永磁變頻螺桿空壓機(jī)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)*

該方案通過(guò)工頻+變頻組合運(yùn)行模式，既保證了系統(tǒng)可靠性，又實(shí)現(xiàn)了最佳能效。實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，相比原有設(shè)備，新系統(tǒng)節(jié)能率達(dá)30%以上。

內(nèi)蒙古項(xiàng)目方案

內(nèi)蒙古項(xiàng)目用氣需求相對(duì)穩(wěn)定，選配2臺(tái)BAE-110A工頻螺桿空壓機(jī)，采用單機(jī)頭大排量設(shè)計(jì)，配備智能控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)多機(jī)聯(lián)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控。該機(jī)型特別針對(duì)北方風(fēng)沙大的環(huán)境特點(diǎn)，強(qiáng)化了空氣過(guò)濾系統(tǒng)，預(yù)過(guò)濾+主過(guò)濾雙重保護(hù)，有效延長(zhǎng)濾芯使用壽命。

A集團(tuán)螺桿空壓機(jī)系統(tǒng)升級(jí)項(xiàng)目體現(xiàn)了多項(xiàng)行業(yè)領(lǐng)先的節(jié)能技術(shù)，為工業(yè)鍋爐制造業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型提供了示范。

n 顯著的節(jié)能效益

     1) 永磁變頻技術(shù)節(jié)能：BAE-185PM采用的永磁同步電機(jī)相比普通異步電機(jī)效率提升5%-8%，加上變頻調(diào)速避免空載損耗，綜合節(jié)能35%以上。按年運(yùn)行8000小時(shí)、電價(jià)0.7元/kWh計(jì)算，單臺(tái)年節(jié)電費(fèi)：185kW×8000h×0.7×35%=36.26萬(wàn)元（理論數(shù)值）。

    2) 系統(tǒng)匹配優(yōu)化節(jié)能：通過(guò)管網(wǎng)優(yōu)化、儲(chǔ)氣罐容量調(diào)整和泄漏控制等措施，減少壓力損失和無(wú)效運(yùn)行，提升整體能效約10%以上。

突出的技術(shù)創(chuàng)新

    3) 智能群控系統(tǒng)：通過(guò)壓力傳感器、流量計(jì)等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用氣需求，自動(dòng)調(diào)整各空壓機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，保持管網(wǎng)壓力穩(wěn)定在±0.01MPa范圍內(nèi)，避免壓力帶過(guò)寬造成的能源浪費(fèi)。

    4)  全生命周期成本優(yōu)化：設(shè)備選型不僅考慮采購(gòu)成本，更注重運(yùn)行能耗、維護(hù)費(fèi)用等長(zhǎng)期支出。BAE系列采用精細(xì)化運(yùn)營(yíng)設(shè)計(jì)，從研發(fā)設(shè)計(jì)、配件采購(gòu)到組裝測(cè)試都有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，延長(zhǎng)使用壽命，大幅降低故障停工損失。

A集團(tuán)螺桿空壓機(jī)系統(tǒng)升級(jí)案例為工業(yè)鍋爐乃至整個(gè)裝備制造業(yè)提供了寶貴的綠色轉(zhuǎn)型經(jīng)驗(yàn)，具有廣泛的推廣價(jià)值。

對(duì)工業(yè)鍋爐行業(yè)的啟示

1) 能效優(yōu)先的設(shè)備選型原則：工業(yè)鍋爐制造企業(yè)應(yīng)建立以全生命周期成本為核心的設(shè)備采購(gòu)評(píng)估體系，優(yōu)先選擇列入國(guó)家節(jié)能技術(shù)裝備推薦目錄的產(chǎn)品，如一級(jí)能效永磁變頻螺桿空壓機(jī)等。

2) 系統(tǒng)化節(jié)能思維：空壓系統(tǒng)節(jié)能不僅是單臺(tái)設(shè)備更新，更需要考慮管網(wǎng)優(yōu)化、儲(chǔ)氣罐配置、余熱利用等系統(tǒng)因素，實(shí)現(xiàn)整體能效提升。

3) 智能化運(yùn)維管理：通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)空壓系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和預(yù)測(cè)性維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏、濾芯堵塞等問(wèn)題，保持系統(tǒng)高效運(yùn)行。

推廣價(jià)值與應(yīng)用前景

n 高耗能行業(yè)的普適性：該案例的技術(shù)路線適用于鋼鐵、化工、機(jī)械制造等高耗能行業(yè)，特別是在需要大流量壓縮空氣的場(chǎng)合，185KW及以上功率的永磁變頻螺桿空壓機(jī)優(yōu)勢(shì)明顯。

n 區(qū)域示范效應(yīng)：項(xiàng)目覆蓋東北、華北等不同氣候區(qū)，驗(yàn)證了解決方案在各種環(huán)境下的適應(yīng)性，如黑龍江的嚴(yán)寒天氣和內(nèi)蒙古的風(fēng)沙環(huán)境。

n 政策契合度高：項(xiàng)目直接響應(yīng)國(guó)家"雙碳"戰(zhàn)略和《工業(yè)能效提升行動(dòng)計(jì)劃》，為行業(yè)提供了可復(fù)制的節(jié)能降碳實(shí)踐案例。

隨著國(guó)家"以舊換新"政策的推進(jìn)和能效標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，工業(yè)領(lǐng)域空壓系統(tǒng)升級(jí)改造將迎來(lái)新一輪高潮。采用一級(jí)能效永磁變頻技術(shù)、優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和智能化管理，工業(yè)鍋爐企業(yè)完全可以在保證生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)顯著的節(jié)能減排和成本降低，為行業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展注入新動(dòng)力。