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[摘 要]压缩空气用户较为单一且间断使用制度时，可利用小型移动式空压机配带合适的储气罐，代替较大的空压站，机组考虑放置在厂房或用气点附近。可以考虑取消新建空压站房。此方案可大幅降低投资成本，降低运行成本，减少浪费，提高用气效率，节能环保。
[关键词]空压机；压缩空气；压力；体积；节能环保
中图分类号：F224-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0267-01
1 引言
我国能源消耗高、浪费大、利用率低的重要原因是技术装备和工艺落后，降低能耗首先应从设计做起[1]。因此在设计系统的时候对设备的选型尤其关键。
压缩空气是冶金厂中重要的动力源，主要用于风动工具、气动机械、物料运输、气动仪表及设施的冷却和吹扫。空气压缩机的型号、台数和不同空气品质、压力的供气系统，应根据供气要求、压缩空气负荷，经技术经济比较后确定[2]。压缩空气站设计的主要内容包括：工艺系统和空气压缩机选择、辅助设施、干燥与除油以及站房布置等。
2 设计方案及设备选型
2.1 设计方案
压缩空气设计方案的确定是站房设计中一个重大原则问题，在选择时，既应满足使用要求，又应求得技术经济上的先进性和合理性。
但在实际生产中，常常遇到压缩空气用户较为单一且间断使用制度。如按照通常设计，可以满足生产，但是由于间断使用，在不需要压缩空气时，产生的压缩空气或许排空，或许低负荷运转。造成浪费、利用率低。如果按照用户间断频率频繁的开关设备以满足间断生产，又会对设备造成损伤。
所以，如何从设计方面着手降低能耗、减少浪费是本文讨论的重点。
3 具体实例和新方案的提出
某铁合金厂压缩空气使用情况，11Nm？/min，0.3～0.5MPa無油无水压缩空气，间断使用，每两个小时开启一次，每次开启半小时。
3.1 一般方案
新建空压站，选取两台12 Nm3/min，0.8MPa（g）空压机，一用一备，一台12 Nm3/min微热再生干燥器，配备相应的过滤装置、除油器及1.5m3储气罐，可以满足生产，但由于压缩空气使用单一而且间断用气，当生产不需要压缩空气时，空压机产生的压缩空气只得排空，造成资源浪费。
3.2 新方案构想
可以选择一个较小的空压机和一个或多个储气罐，当生产不用气时，空压机所产生的压缩空气可以储存在储气罐中。但此时，空压机可以不间断运转，当生产用气时，打开已储存的压缩空气，满足生产用气。
如下图所示，B+C区域面积为11 Nm3/min空压机30min内所产生压缩空气量，总产气量330Nm3，如A+B区域面积=B+C区域面积=330Nm3，可以推出2.75 Nm3/min空压机两小时内产生的压缩空气与11 Nm3/min空压机30min内所产生压缩空气量相等。
选取合适的储气罐将A区域压缩空气储存，假设气罐体积Xm3，温度不变，根据理想气体状态方程PV=nRT，可以计算出压缩空气罐体积。
可以推出，可以选择60m3储气罐，当生产需要时可将储气罐阀门打开满足生产。以上仅为理论计算，实际可选略大于2.75Nm3/min的空压机。
根据以上计算，可选取3Nm3/min移动式空压机，1.2MPa（g），一用一备，一台3Nm3/min微热再生干燥器，配备相应的过滤装置、除油器及60m3储气罐。机组考虑放置在厂房或用气点附近，无需新建空压站。如60m3储气罐过大，不利于放置，可选取3×20m3储气罐代替（见图1）。
4 经济性分析
通常情况下，传统方案会选择两台12Nm3/min空压机及其附属设备，一用一备。设备投资41.7万元，而且需要新建厂房。
本文讨论的新方案可以考虑选择两台3Nm3/min空压机及其附属设备，一用一备。3台20m3储气罐。新方案在设备方面投资仅30.3万元，比一般方案41.7万元少11万元，而且新方案设备小，放置在其它设备厂房或用气点附近，可以不考虑新建厂房，大幅度减少投资。
5 新方案的优缺点及讨论
5.1 新方案优缺点
优点：
（1）采用新方案不需要新建空压站房，可以根据现场情况定。这使得建设成本大幅度降低。
（2）空压机规格减小，12 Nm？/min空压机仅用3Nm？/min移动式空压机代替，投资成本大幅降低。
（3）对水、电等资源需求减少，减少了运行成本。提高使用效率，避免浪费。
（4）空压机可连续操作，避免不必要的停机。
（5）便于操作和维修。
缺点：
由于工艺生产间断，要求储气罐储存更多的压缩空气，所以需要选择较大储气罐，增大占地面积。
5.2 新方案进一步讨论
以上方案压缩空气的工作压力为1.2MPa，但在生产过程中，压缩空气压力也要达到0.3～0.5MPa或0.4～0.6MPa，考虑到一定的阻损，储气罐中始终要保持至少0.6MPa的压力。这需要增加储气罐的体积或适当增大空压机的產气量，可能会用到比较多或大的储气罐，增加用地。所以，此种新方案尽量选用压缩空气用户压力较低的情况更为合适。
当罐内压力达到1.2MPa而生产并不需要用气时，可在储气罐加设排气阀，将多余气体排出即可。
要想储气罐选的小一些，就需要提高压缩机的产气压力。但空压站规范规定，常用空压机压力一般不超过1.25MPa[2]。
6 总结
通过以上讨论，在进行空压站设计时，可根据具体情况选用合适的机型和设计方案，避免设计上的千篇一律。空压站是个耗能大户，要将工艺过程当作一个有机结合的整体来看待，如果能对用能过程进行能耗和技术经济的综合分析，使整体设计最优化，必将带来更好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 苗广宙. 常用的压缩空气站设计[J]. 广东化工，2007，34（9）：119-121）
[2] GB50029-2003，压缩空气站设计规范[S]. 北京：中华机械工业联合会，2003.
[3] 压缩空气站设计手册[M]. 北京：机械工业出版社，1993.
[关键词]空压机；压缩空气；压力；体积；节能环保
中图分类号：F224-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0267-01
1 引言
我国能源消耗高、浪费大、利用率低的重要原因是技术装备和工艺落后，降低能耗首先应从设计做起[1]。因此在设计系统的时候对设备的选型尤其关键。
压缩空气是冶金厂中重要的动力源，主要用于风动工具、气动机械、物料运输、气动仪表及设施的冷却和吹扫。空气压缩机的型号、台数和不同空气品质、压力的供气系统，应根据供气要求、压缩空气负荷，经技术经济比较后确定[2]。压缩空气站设计的主要内容包括：工艺系统和空气压缩机选择、辅助设施、干燥与除油以及站房布置等。
2 设计方案及设备选型
2.1 设计方案
压缩空气设计方案的确定是站房设计中一个重大原则问题，在选择时，既应满足使用要求，又应求得技术经济上的先进性和合理性。
但在实际生产中，常常遇到压缩空气用户较为单一且间断使用制度。如按照通常设计，可以满足生产，但是由于间断使用，在不需要压缩空气时，产生的压缩空气或许排空，或许低负荷运转。造成浪费、利用率低。如果按照用户间断频率频繁的开关设备以满足间断生产，又会对设备造成损伤。
所以，如何从设计方面着手降低能耗、减少浪费是本文讨论的重点。
3 具体实例和新方案的提出
某铁合金厂压缩空气使用情况，11Nm？/min，0.3～0.5MPa無油无水压缩空气，间断使用，每两个小时开启一次，每次开启半小时。
3.1 一般方案
新建空压站，选取两台12 Nm3/min，0.8MPa（g）空压机，一用一备，一台12 Nm3/min微热再生干燥器，配备相应的过滤装置、除油器及1.5m3储气罐，可以满足生产，但由于压缩空气使用单一而且间断用气，当生产不需要压缩空气时，空压机产生的压缩空气只得排空，造成资源浪费。
3.2 新方案构想
可以选择一个较小的空压机和一个或多个储气罐，当生产不用气时，空压机所产生的压缩空气可以储存在储气罐中。但此时，空压机可以不间断运转，当生产用气时，打开已储存的压缩空气，满足生产用气。
如下图所示，B+C区域面积为11 Nm3/min空压机30min内所产生压缩空气量，总产气量330Nm3，如A+B区域面积=B+C区域面积=330Nm3，可以推出2.75 Nm3/min空压机两小时内产生的压缩空气与11 Nm3/min空压机30min内所产生压缩空气量相等。
选取合适的储气罐将A区域压缩空气储存，假设气罐体积Xm3，温度不变，根据理想气体状态方程PV=nRT，可以计算出压缩空气罐体积。
可以推出，可以选择60m3储气罐，当生产需要时可将储气罐阀门打开满足生产。以上仅为理论计算，实际可选略大于2.75Nm3/min的空压机。
根据以上计算，可选取3Nm3/min移动式空压机，1.2MPa（g），一用一备，一台3Nm3/min微热再生干燥器，配备相应的过滤装置、除油器及60m3储气罐。机组考虑放置在厂房或用气点附近，无需新建空压站。如60m3储气罐过大，不利于放置，可选取3×20m3储气罐代替（见图1）。
4 经济性分析
通常情况下，传统方案会选择两台12Nm3/min空压机及其附属设备，一用一备。设备投资41.7万元，而且需要新建厂房。
本文讨论的新方案可以考虑选择两台3Nm3/min空压机及其附属设备，一用一备。3台20m3储气罐。新方案在设备方面投资仅30.3万元，比一般方案41.7万元少11万元，而且新方案设备小，放置在其它设备厂房或用气点附近，可以不考虑新建厂房，大幅度减少投资。
5 新方案的优缺点及讨论
5.1 新方案优缺点
优点：
（1）采用新方案不需要新建空压站房，可以根据现场情况定。这使得建设成本大幅度降低。
（2）空压机规格减小，12 Nm？/min空压机仅用3Nm？/min移动式空压机代替，投资成本大幅降低。
（3）对水、电等资源需求减少，减少了运行成本。提高使用效率，避免浪费。
（4）空压机可连续操作，避免不必要的停机。
（5）便于操作和维修。
缺点：
由于工艺生产间断，要求储气罐储存更多的压缩空气，所以需要选择较大储气罐，增大占地面积。
5.2 新方案进一步讨论
以上方案压缩空气的工作压力为1.2MPa，但在生产过程中，压缩空气压力也要达到0.3～0.5MPa或0.4～0.6MPa，考虑到一定的阻损，储气罐中始终要保持至少0.6MPa的压力。这需要增加储气罐的体积或适当增大空压机的產气量，可能会用到比较多或大的储气罐，增加用地。所以，此种新方案尽量选用压缩空气用户压力较低的情况更为合适。
当罐内压力达到1.2MPa而生产并不需要用气时，可在储气罐加设排气阀，将多余气体排出即可。
要想储气罐选的小一些，就需要提高压缩机的产气压力。但空压站规范规定，常用空压机压力一般不超过1.25MPa[2]。
6 总结
通过以上讨论，在进行空压站设计时，可根据具体情况选用合适的机型和设计方案，避免设计上的千篇一律。空压站是个耗能大户，要将工艺过程当作一个有机结合的整体来看待，如果能对用能过程进行能耗和技术经济的综合分析，使整体设计最优化，必将带来更好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 苗广宙. 常用的压缩空气站设计[J]. 广东化工，2007，34（9）：119-121）
[2] GB50029-2003，压缩空气站设计规范[S]. 北京：中华机械工业联合会，2003.
[3] 压缩空气站设计手册[M]. 北京：机械工业出版社，1993.