संपीड़ित वायु प्रणाली की ऊर्जा बचत का सारांश और संशोधन

औद्योगिक क्षेत्र में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले ऊर्जा स्रोत के रूप में, संपीड़ित वायु औद्योगिक उत्पादन में कुल ऊर्जा खपत का 10% से 35% हिस्सा है। संपीड़ित वायु प्रणाली की ऊर्जा खपत का 96% हिस्सा औद्योगिक कंप्रेसर की बिजली खपत है, और चीन में औद्योगिक कंप्रेसर की वार्षिक बिजली खपत राष्ट्रीय कुल बिजली खपत के 6% से अधिक है। खरीद लागत, रखरखाव लागत और ऊर्जा परिचालन लागत को ध्यान में रखते हुए, पूर्ण जीवन चक्र मूल्यांकन के सिद्धांत के अनुसार, एयर कंप्रेसर की परिचालन लागत लगभग 10% है, जबकि ऊर्जा लागत 77% तक है। इससे पता चलता है कि चीन को औद्योगिक और आर्थिक पुनर्गठन करते हुए संपीड़ित वायु प्रणाली की ऊर्जा उपयोग दक्षता में तेजी से सुधार करने की आवश्यकता है।

संपीड़ित वायु और ऊर्जा बचत तथा उत्सर्जन कटौती की आवश्यकताओं के बारे में उद्यमों की समझ बढ़ने के साथ, सर्वोत्तम ऊर्जा बचत परिणाम प्राप्त करने के लिए मौजूदा प्रणाली में ऊर्जा-बचत परिवर्तन हेतु उपयुक्त प्रौद्योगिकी का चयन करना अत्यंत आवश्यक हो गया है। पिछले दो वर्षों में, चीन के औद्योगिक उद्यमों पर किए गए शोध से पता चला है कि ऊर्जा-बचत नवीनीकरण की मांग मुख्य रूप से निम्नलिखित तीन पहलुओं से उत्पन्न होती है:

एयर कंप्रेसर की ऊर्जा खपत उद्यम की कुल बिजली खपत का एक बड़ा हिस्सा है; संपीड़ित वायु प्रणाली की आपूर्ति में अस्थिरता, दबाव में उतार-चढ़ाव और अन्य समस्याएं उपकरण के सामान्य कामकाज को प्रभावित करती हैं; उत्पादन पैमाने के विस्तार के साथ, उद्यम को बढ़ती मांग के अनुरूप मूल संपीड़ित वायु प्रणाली में अनुकूलन और परिवर्तन करने की आवश्यकता है। उद्यम की संपीड़ित वायु प्रणाली की विशेषताओं और लागू ऊर्जा-बचत तकनीक के भिन्न होने के कारण, परिवर्तन की सफलता दर को बढ़ाने के लिए, ऊर्जा-बचत परिवर्तन को अंधाधुंध लागू नहीं किया जा सकता है। संपूर्ण प्रणाली के व्यापक विश्लेषण, परीक्षण और मूल्यांकन के आधार पर उपयुक्त ऊर्जा-बचत उपायों का चयन करना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। लेखकों ने बड़ी संख्या में औद्योगिक उद्यमों में संपीड़ित वायु के उपयोग की जांच करके कुछ मौजूदा और उभरती ऊर्जा-बचत तकनीकों की विशेषताओं और अनुप्रयोग के दायरे का विश्लेषण और अन्वेषण किया है।

सिस्टम ऊर्जा बचत रणनीति

न्यूमेटिक सिस्टम की ऊर्जा खपत मूल्यांकन और ऊर्जा हानि विश्लेषण के सिद्धांत के आधार पर, सिस्टम संरचना के विभिन्न पहलुओं से शुरू करते हुए, समग्र ऊर्जा-बचत उपाय निम्नानुसार किए गए हैं:

संपीड़ित वायु का उत्पादन। विभिन्न प्रकार के कंप्रेसरों का उचित विन्यास और रखरखाव, संचालन मोड का अनुकूलन, वायु शोधन उपकरणों का दैनिक प्रबंधन। संपीड़ित वायु का परिवहन। पाइपलाइन नेटवर्क विन्यास का अनुकूलन, उच्च और निम्न दाब आपूर्ति पाइपलाइनों का पृथक्करण; वायु खपत वितरण की वास्तविक समय निगरानी, ​​दैनिक निरीक्षण और रिसाव को कम करना, जोड़ों पर दाब हानि में सुधार। संपीड़ित वायु का उपयोग। सिलेंडर ड्राइविंग सर्किट में सुधार, इस उद्योग के लिए विकसित ऊर्जा-बचत उत्पादों का उपयोग, जैसे इलेक्ट्रोलाइटिक एल्यूमीनियम उद्योग में शेलिंग सिलेंडरों के लिए विशेष वायु-बचत वाल्व, साथ ही ऊर्जा-बचत एयर गन और नोजल। कंप्रेसर अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति। वायु संपीड़न के दौरान उत्पन्न ऊष्मा को ऊष्मा विनिमय आदि के माध्यम से पुनर्प्राप्त किया जाता है और सहायक तापन और प्रक्रिया तापन आदि के लिए उपयोग किया जाता है।

संपीड़ित हवा का उत्पादन

1. सिंगल एयर कंप्रेसर ऊर्जा बचत

वर्तमान में, उद्योग में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले एयर कंप्रेसर मुख्य रूप से रेसिप्रोकेटिंग, सेंट्रीफ्यूगल और स्क्रू कंप्रेसर में विभाजित हैं। रेसिप्रोकेटिंग प्रकार के कंप्रेसर अभी भी कुछ पुराने उद्यमों में बड़ी मात्रा में उपयोग किए जाते हैं; सेंट्रीफ्यूगल प्रकार के कंप्रेसर स्थिर संचालन और उच्च दक्षता के कारण कपड़ा उद्यमों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, लेकिन सिस्टम के दबाव में अचानक परिवर्तन होने पर इनमें अचानक उछाल आने की संभावना होती है। ऊर्जा-बचत के लिए उपयोग किए जाने वाले मुख्य उपाय हैं: आयातित हवा की स्वच्छता सुनिश्चित करना, विशेष रूप से कपड़ा उद्यमों में मोटे फिल्टरेशन का अच्छा कार्य करना, ताकि हवा में मौजूद बड़ी संख्या में छोटे रेशों को फिल्टर किया जा सके। दक्षता में सुधार के लिए एयर कंप्रेसर के इनलेट तापमान को कम करना। सेंट्रीफ्यूज रोटर के कंपन पर चिकनाई वाले तेल के दबाव का बड़ा प्रभाव पड़ता है, इसलिए झाग रोधी और ऑक्सीकरण स्टेबलाइजर युक्त चिकनाई वाले तेल का चयन करना आवश्यक है। शीतलन जल की गुणवत्ता पर ध्यान देना, उचित शीतलन जल निकासी और नियोजित जल पुनर्भरण करना आवश्यक है। एयर कंप्रेसर, ड्रायर, भंडारण टैंक और पाइप नेटवर्क के संघनन निकास बिंदुओं से नियमित रूप से संघनन किया जाना चाहिए। वायु की मांग में तेजी से बदलाव आदि के कारण होने वाली घरघराहट को रोकने के लिए, यूनिट द्वारा निर्धारित आनुपातिक बैंड और इंटीग्रल समय को समायोजित करने पर ध्यान दें और वायु की खपत में अचानक कमी से बचने का प्रयास करें। उल्लेखनीय ऊर्जा-बचत प्रभाव वाले तीन-चरण सेंट्रीफ्यूज का चयन करें और लाइन हानि को कम करने और वायु दाब स्टेशन के तापमान में वृद्धि को कम रखने के लिए उच्च दाब वाले मोटरों का उपयोग करने का प्रयास करें।

स्क्रू एयर कंप्रेसर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। निम्नलिखित में स्क्रू एयर कंप्रेसर के नियंत्रण मोड की तुलनात्मक समीक्षा की गई है: वर्तमान एयर कंप्रेसर के लोडिंग/अनलोडिंग और स्थिर दबाव विनियमन संबंधी समस्याओं का विश्लेषण करने पर यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि इनलेट वाल्व को यांत्रिक रूप से नियंत्रित करने पर वायु आपूर्ति को त्वरित और निरंतर रूप से समायोजित नहीं किया जा सकता है। गैस की मात्रा में निरंतर परिवर्तन होने पर आपूर्ति दबाव में भारी उतार-चढ़ाव होना स्वाभाविक है। कारखाने में वायु खपत के उतार-चढ़ाव से मेल खाने के लिए, एयर कंप्रेसर के वायु उत्पादन को समायोजित करने के लिए एक आवृत्ति कनवर्टर जोड़कर शुद्ध आवृत्ति नियंत्रण का उपयोग किया जाता है। इसकी कमी यह है कि यह प्रणाली केवल उन स्थितियों के लिए उपयुक्त है जहां कारखाने की वायु खपत में उतार-चढ़ाव अधिक नहीं होता है (उतार-चढ़ाव एकल मशीन के वायु उत्पादन की मात्रा का 40% से 70% तक होता है और ऊर्जा बचत का प्रभाव सबसे अधिक होता है)।

2 एयर कंप्रेसर समूह विशेषज्ञ नियंत्रण प्रणाली

एयर कंप्रेसर ग्रुप एक्सपर्ट कंट्रोल सिस्टम, एयर कंप्रेसर ग्रुप के नियंत्रण और ऊर्जा बचत की नई तकनीक बन गई है। यह नियंत्रण प्रणाली दबाव की मांग में बदलाव के अनुसार, विभिन्न एयर कंप्रेसरों के चालू और बंद होने, लोडिंग और अनलोडिंग आदि को नियंत्रित करती है, जिससे सिस्टम में हमेशा सही संख्या और क्षमता के कंप्रेसर चालू रहते हैं।

होम कंट्रोल सिस्टम, फैक्ट्री के लो-प्रेशर गैस सप्लाई सिस्टम में एक एयर कंप्रेसर की गति को फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर के नियंत्रण के माध्यम से नियंत्रित करता है, जिससे एयर कंप्रेसर यूनिट द्वारा गैस उत्पादन के समय को नियंत्रित किया जा सकता है और गैस की मात्रा में होने वाले उतार-चढ़ाव को कम करते हुए फैक्ट्री के लो-प्रेशर गैस सप्लाई सिस्टम के साथ तालमेल बिठाया जा सकता है। आमतौर पर, किस एयर कंप्रेसर फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर का चयन करना है, यह तय करने के लिए एक पेशेवर द्वारा व्यापक परीक्षण और गणना की आवश्यकता होती है। उपरोक्त विश्लेषण और तुलना से पता चलता है कि हमारे कई कंप्रेस्ड एयर सिस्टम की ऊर्जा दक्षता में सुधार की काफी गुंजाइश है। कंप्रेसर फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर केवल उद्यम के अपने कंप्रेस्ड एयर सिस्टम के संचालन के साथ मिलकर ही ऊर्जा बचत प्रभाव प्राप्त कर सकता है, जिसके उपयोग से पहले पेशेवरों द्वारा पूर्ण परीक्षण और मूल्यांकन की आवश्यकता होती है। एयर कंप्रेसर ग्रुप एक्सपर्ट कंट्रोल सिस्टम विशेष रूप से एक ही समय में चलने वाले कई एयर कंप्रेसर के लिए उपयुक्त है, स्टेप कॉम्बिनेशन कॉन्फ़िगरेशन को लागू करने से उद्यमों की आवश्यकताओं को अच्छी तरह से पूरा किया जा सकता है।

3. संपीड़ित वायु सुखाने की प्रक्रिया में सुधार

वर्तमान में, उद्यमों द्वारा सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले संपीड़ित वायु सुखाने और प्रसंस्करण उपकरण प्रशीतित प्रकार, बिना ऊष्मा पुनर्जनन प्रकार और सूक्ष्म-ऊष्मा पुनर्जनन मिश्रित प्रकार के हैं, मुख्य प्रदर्शन तुलना नीचे दी गई तालिका में दर्शाई गई है।

ऊर्जा-बचत के लिए रक्षा प्रणाली में निम्नलिखित सिद्धांतों का पालन किया जाना चाहिए: यदि वायु उपचार की मूल प्रणाली में उच्च शुद्धता की आवश्यकता हो, तो उसे कम शुद्धता वाली प्रणाली में परिवर्तित करें। सुखाने की प्रक्रिया में सुधार करें, सुखाने की प्रक्रिया में दबाव हानि को कम करें (कुछ प्रणालियों के ड्रायर में दबाव हानि 0.05 ~ 0.1 MPa तक होती है), और ऊर्जा खपत को कम करें।

संपीड़ित वायु का परिवहन

1. पाइपिंग प्रणाली में पाइपिंग दबाव कार्यशील दबाव के 1.5% से अधिक नहीं होना चाहिए। वर्तमान में, कई वायु दाब स्टेशनों में प्राथमिक और द्वितीयक पाइपलाइनें नहीं हैं, अनावश्यक रूप से बहुत सारे एल्बो और बेंड हैं, बार-बार दबाव में उतार-चढ़ाव होता है, और दबाव में गंभीर हानि होती है। कुछ वायवीय पाइपलाइनें खाई में दबी हुई हैं और रिसाव की निगरानी नहीं की जा सकती। किसी भी स्थिति में सिस्टम के दबाव की मांग को सुनिश्चित करने के लिए, संचालन प्रबंधन कर्मी पूरे सिस्टम के परिचालन दबाव को 0.1~0.2MPa तक बढ़ा देते हैं, जिससे कृत्रिम दबाव हानि होती है। एयर कंप्रेसर के निकास दबाव में प्रत्येक 0.1MPa की वृद्धि के लिए, एयर कंप्रेसर की बिजली खपत 7%~10% तक बढ़ जाती है। साथ ही, सिस्टम के दबाव में वृद्धि से वायु रिसाव भी बढ़ जाता है। ऊर्जा-बचत नवीनीकरण उपाय: शाखा व्यवस्था की पाइपलाइन को लूप व्यवस्था में बदलना, उच्च और निम्न दाब वायु आपूर्ति का पृथक्करण लागू करना, और उच्च और निम्न दाब परिशुद्धता ओवरफ्लो इकाई स्थापित करना; ऊर्जा-बचत नवीनीकरण के दौरान अधिक स्थानीय प्रतिरोध वाली पाइपलाइन को बदलें, पाइपलाइन के प्रतिरोध को कम करें और एसिड वाशिंग, जंग हटाने आदि द्वारा पाइप की आंतरिक दीवार को शुद्ध करें, ताकि पाइप की दीवार चिकनी हो।

2 रिसाव, रिसाव का पता लगाना और उसे रोकना

कारखानों में होने वाले अधिकांश रिसाव गंभीर होते हैं, रिसाव की मात्रा 20% से 35% तक पहुंच जाती है, जो मुख्य रूप से वाल्व, जोड़ों, ट्रिपलेट्स, सोलनॉइड वाल्व, थ्रेडेड कनेक्शन और प्रत्येक गैस-उपयोग करने वाले उपकरण के सिलेंडर के सामने के कवर में होती है; कुछ उपकरण अतिदबाव में काम करते हैं, स्वचालित रूप से अनलोड होते हैं और बार-बार गैस निकालते हैं। रिसाव से होने वाली क्षति की कल्पना करना लगभग असंभव है। उदाहरण के लिए, एक ऑटोमोबाइल स्पॉट वेल्डिंग स्टेशन में गैस पाइप में वेल्डिंग स्लैग के कारण 1 मिमी व्यास का एक छोटा सा छेद हो जाने से, प्रति वर्ष 355 किलोवाट घंटे तक बिजली की हानि होती है, जो लगभग दो तीन सदस्यीय परिवारों की वार्षिक घरेलू बिजली खपत के बराबर है। ऊर्जा-बचत उपाय: मुख्य उत्पादन कार्यशाला की गैस आपूर्ति पाइपलाइन के लिए एक प्रवाह मापन प्रबंधन प्रणाली स्थापित करें ताकि प्रक्रिया उपयोग की सीमा निर्धारित की जा सके। प्रक्रिया गैस की खपत को समायोजित करें, वाल्व और जोड़ों की संख्या कम से कम करें और रिसाव बिंदुओं को कम करें। प्रबंधन को मजबूत करें और नियमित निरीक्षण के लिए पेशेवर उपकरणों का उपयोग करें। संक्षेप में, उद्यम कुछ पेशेवर परीक्षण उपकरणों जैसे कि समानांतर पहुंच बुद्धिमान गैस रिसाव डिटेक्टर, रिसाव बिंदु स्कैनिंग गन आदि का उपयोग करके संपीड़ित वायु प्रणाली के चलने, जोखिम, टपकने और रिसाव को रोकने के उपाय कर सकते हैं, और तदनुसार रखरखाव कार्य और घटक प्रतिस्थापन कार्य कर सकते हैं।

संपीड़ित हवा का उपयोग

एयर गन का उपयोग विनिर्माण, परिष्करण, मशीनिंग और अन्य प्रक्रिया स्थलों में व्यापक रूप से किया जाता है, और कुछ औद्योगिक क्षेत्रों में इनकी वायु खपत कुल वायु आपूर्ति का 50% तक पहुँच जाती है। उपयोग के दौरान, वायु आपूर्ति पाइपलाइन की अत्यधिक लंबाई, आपूर्ति दाब का अत्यधिक होना, नोजल के रूप में सीधी तांबे की पाइप का उपयोग और फ्रंट-लाइन श्रमिकों द्वारा अनधिकृत रूप से कार्य दाब में वृद्धि जैसी समस्याएं उत्पन्न होती हैं, जिससे वायु की भारी बर्बादी होती है।

न्यूमेटिक उपकरणों में गैस के उपयोग से जुड़ी अनुचित घटनाएं भी अधिक प्रमुख हो रही हैं, जैसे कि गैस बैक प्रेशर डिटेक्शन द्वारा वर्कपीस के फंसने का पता लगाना, वैक्यूम जनरेटर की गैस आपूर्ति आदि। काम न करते समय गैस की आपूर्ति में रुकावट आना। ये समस्याएं विशेष रूप से रासायनिक टैंकों और मिश्रण के लिए उपयोग की जाने वाली अन्य गैसों में, और टायर निर्माण में, जैसे कि एक ही प्रकार की हवा भरने की समस्या में पाई जाती हैं। ऊर्जा-बचत सुधार उपाय: नए न्यूमेटिक नोजल ऊर्जा-बचत उपकरणों और पल्स-टाइप एयर गन का उपयोग। विशिष्ट उद्योगों में विशेष न्यूमेटिक उपकरणों का उपयोग, जैसे कि एल्युमीनियम उद्योग में शेलिंग सिलेंडर के लिए विशेष एयर-सेविंग वाल्व का उपयोग।

एयर कंप्रेसर अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति

संपूर्ण जीवन चक्र मूल्यांकन के अनुसार, एयर कंप्रेसर द्वारा खपत की गई विद्युत ऊर्जा का 80% से 90% भाग ऊष्मा में परिवर्तित होकर नष्ट हो जाता है। एयर कंप्रेसर की विद्युत ऊष्मा खपत का वितरण नीचे दिए गए चित्र में दर्शाया गया है। इसमें पर्यावरण में विकीर्ण होने वाली और संपीड़ित हवा में संग्रहित ऊष्मा को छोड़कर, शेष 94% ऊर्जा को अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

अपशिष्ट ऊष्मा का पुनर्चक्रण ऊष्मा विनिमय यंत्र और वायु संपीडन प्रक्रिया की अन्य उपयुक्त विधियों के माध्यम से किया जाता है, जिसका उपयोग वायु या जल को गर्म करने के लिए किया जाता है। इसके विशिष्ट उपयोग सहायक तापन, प्रक्रिया तापन और बॉयलर के लिए आवश्यक जल पूर्व-तापन में होते हैं। उचित सुधारों के साथ, 50% से 90% तक ऊष्मा ऊर्जा को पुनर्प्राप्त और उपयोग में लाया जा सकता है। ऊष्मा पुनर्चक्रण उपकरणों की स्थापना से वायु संपीडन के परिचालन तापमान को इष्टतम परिचालन तापमान पर प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे चिकनाई वाले तेल की कार्य स्थिति बेहतर होती है और वायु संपीडन से निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा में 2% से 6% की वृद्धि होती है। वायु-शीतित वायु संपीडन के लिए, आप स्वयं वायु संपीडन के शीतलन पंखे को बंद कर सकते हैं और ऊष्मा को पुनर्प्राप्त करने के लिए परिसंचारी जल पंप का उपयोग कर सकते हैं; जल-शीतित वायु संपीडन का उपयोग ठंडे पानी को गर्म करने या कमरे को गर्म करने के लिए किया जा सकता है, और इसकी पुनर्चक्रण दर 50% से 60% है। विद्युत तापन उपकरणों की तुलना में अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्चक्रण में लगभग कोई ऊर्जा खपत नहीं होती है; ईंधन गैस उपकरणों की तुलना में शून्य उत्सर्जन होता है, जो ऊर्जा बचत का एक स्वच्छ और पर्यावरण के अनुकूल तरीका है। संपीड़ित वायु प्रणाली के ऊर्जा हानि विश्लेषण के सिद्धांत के आधार पर, उद्यम में गैस के अनुचित उपयोग की मौजूदा समस्या और ऊर्जा बचत उपायों का विश्लेषण और सारांश प्रस्तुत किया गया है। उद्यम के ऊर्जा-बचत परिवर्तन में, सबसे पहले विभिन्न प्रणालियों का विस्तृत परीक्षण और मूल्यांकन किया जाता है, जिसके आधार पर ऊर्जा बचत लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए उपयुक्त अनुकूलन उपायों को लागू किया जाता है, जिससे संपूर्ण संपीड़ित वायु प्रणाली की परिचालन दक्षता में सुधार हो सकता है।