壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)在制藥行業(yè)的應(yīng)用分析

周楓

(杭州中美華東制藥江東有限公司，浙江 杭州 310000）

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展和能源的持續(xù)供給有著直接聯(lián)系，在能源日益枯竭的背景下，如何在確保穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，減少能源損耗，也成為各行業(yè)發(fā)展需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。在制藥行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，壓縮空氣系統(tǒng)屬于基礎(chǔ)設(shè)施之一，主要負(fù)責(zé)制藥原材料的輸送、原料處理等。與此同時(shí)，壓縮空氣系統(tǒng)也是制藥行業(yè)生產(chǎn)期間，耗能量較高的系統(tǒng)，其耗能最高可達(dá)全部耗能的40%，可見(jiàn)，進(jìn)行空氣壓縮系統(tǒng)節(jié)能改造，對(duì)于提高制藥行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著積極地意義。

1 壓縮空氣系統(tǒng)的工作原理

制藥行業(yè)常用的壓縮空氣系統(tǒng)由空壓機(jī)主機(jī)，后處理設(shè)備（干燥機(jī)和過(guò)濾器），儲(chǔ)氣罐以及末端用氣設(shè)備所組成?？諝馔ㄟ^(guò)空氣過(guò)濾器進(jìn)入到空壓機(jī)主機(jī)內(nèi)，空壓機(jī)主機(jī)內(nèi)的陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子會(huì)壓縮空氣體積，對(duì)這部分空氣做功，使其勢(shì)能增加。同時(shí)后處理設(shè)備通過(guò)不間斷向主機(jī)內(nèi)噴淋冷卻油，對(duì)螺桿進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑。主機(jī)腔內(nèi)產(chǎn)生的高溫油氣混合物在油氣分離筒體內(nèi)實(shí)現(xiàn)壓縮空氣與冷卻油的分離。冷卻油和壓縮空氣隨后通過(guò)后冷卻器進(jìn)行冷卻降溫。此時(shí)的壓縮空氣中含有大量的水氣、冷卻油微油滴以及粉塵等雜質(zhì)。需要通過(guò)多重過(guò)濾器對(duì)雜質(zhì)和微油滴進(jìn)行過(guò)濾及干燥機(jī)除水后，進(jìn)入儲(chǔ)氣罐進(jìn)行存儲(chǔ)，以備末端用氣隨時(shí)使用。

2 壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 余熱回收系統(tǒng)

根據(jù)壓縮空氣系統(tǒng)的工作原理中的介紹可以得知，壓縮空氣系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生許多的熱量，常規(guī)情況下，這些熱量會(huì)直接通過(guò)冷卻系統(tǒng)排出到外界，這也在一定程度上增加了資源浪費(fèi)。對(duì)此，在節(jié)能技術(shù)應(yīng)用背景下，可以在冷卻系統(tǒng)前加裝一組熱交換機(jī)，這樣冷卻系統(tǒng)內(nèi)冷卻油進(jìn)入系統(tǒng)前，可以在熱交換機(jī)中進(jìn)行短暫停留，完成熱量交換，多余的熱量會(huì)存儲(chǔ)在循環(huán)水當(dāng)中，對(duì)于循環(huán)水進(jìn)行加熱。而已經(jīng)加熱的循環(huán)水可以用作鍋爐預(yù)熱時(shí)的所需用水，也可以經(jīng)過(guò)過(guò)濾后和員工浴室連接在一起，用于員工洗浴用水。另外，在系統(tǒng)安裝過(guò)程中，也需要做好反滲透水系統(tǒng)安裝位置的選擇，從而提高余熱回收系統(tǒng)的運(yùn)行效果，起到提升能源利用效率，減少運(yùn)行成本支出的作用。

2.2 變頻節(jié)能改造

在制藥行業(yè)生產(chǎn)加工的過(guò)程中，需要利用到壓縮空氣的系統(tǒng)較多，在不同設(shè)備中所需要的壓縮空氣總量也存在著不同，若依舊沿用傳統(tǒng)的調(diào)控方式，很容易出現(xiàn)壓力供給不穩(wěn)定的情況。并且傳統(tǒng)壓縮空氣系統(tǒng)所采用的“加載—卸載”模式，即便是處于卸載狀態(tài)，也會(huì)消耗正常工作期間30%的能耗，造成較大的資源浪費(fèi)。對(duì)此，結(jié)合此類情況，需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化處理，將變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)融入到其中，從而提高系統(tǒng)供壓狀態(tài)的靈活性，延長(zhǎng)壓縮空氣系統(tǒng)的使用壽命。在具體的工作過(guò)程中，可以通過(guò)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的方式，使系統(tǒng)的供氣壓力、供氣量得到調(diào)節(jié)，在系統(tǒng)所需壓縮空氣量較少時(shí)，利用變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以將空壓機(jī)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整到“軟啟動(dòng)”模式，避免突然啟動(dòng)對(duì)電機(jī)造成影響；在系統(tǒng)所需壓縮空氣量較大時(shí)，利用變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以將空壓機(jī)調(diào)整到最大功率狀態(tài)，結(jié)合需要啟動(dòng)備用設(shè)備，以此來(lái)滿足系統(tǒng)運(yùn)行需求，提高資源的利用效率。

2.3 集控系統(tǒng)應(yīng)用

在對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，也可以利用集控系統(tǒng)來(lái)輔助整個(gè)運(yùn)行管理過(guò)程，以此來(lái)提高資源的利用效率。在集控系統(tǒng)的運(yùn)用過(guò)程中，首要任務(wù)便是對(duì)壓力梯度進(jìn)行合理控制，結(jié)合制藥行業(yè)生產(chǎn)期間不同階段，對(duì)于物料的需求量，進(jìn)行啟停壓力的調(diào)節(jié)，以此來(lái)降低系統(tǒng)運(yùn)行期間的能耗，提升系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的節(jié)能性。在實(shí)際應(yīng)用中，可以設(shè)置兩組或三組空壓機(jī)，其中一組為主力機(jī)，在運(yùn)行期間保持滿負(fù)荷運(yùn)行的狀態(tài)，滿足常規(guī)狀態(tài)下的生產(chǎn)需求。當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷超過(guò)常規(guī)狀態(tài)時(shí)，會(huì)啟動(dòng)備用空壓機(jī)，以此來(lái)穩(wěn)定整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。在此過(guò)程中，所有的控制都依靠集中控制系統(tǒng)來(lái)完成。結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)分析可以得知，在系統(tǒng)運(yùn)行期間，運(yùn)行壓力和能耗有著直接關(guān)聯(lián)，每降低1bar的運(yùn)行壓力，那么便可以減少7%的能源損耗，從而起到節(jié)約能源的作用。另外，在集中控制系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，也會(huì)對(duì)機(jī)械運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，以此來(lái)下達(dá)啟停指令，提高系統(tǒng)工作過(guò)程的可靠性。

2.4 空氣壓縮機(jī)優(yōu)化

在壓縮空氣系統(tǒng)中，空氣壓縮機(jī)屬于核心設(shè)施，其工作質(zhì)量、工作效率也將直接影響到系統(tǒng)的運(yùn)行情況。在對(duì)其進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化時(shí)，可以將原有的雙螺桿空壓機(jī)，更換為兩級(jí)壓縮節(jié)能型螺桿空壓機(jī)，在具體的工作過(guò)程中，第一，位于兩級(jí)壓縮節(jié)能型螺桿空壓機(jī)中的第一級(jí)主機(jī)，會(huì)把進(jìn)入的空氣壓縮到一定程度，借助冷卻系統(tǒng)處理之后，會(huì)將攜帶一定壓力的空氣推送到第二級(jí)主機(jī)進(jìn)行處理。第二，在第二級(jí)主機(jī)中，空氣會(huì)被壓縮到所需要的壓力狀態(tài)，隨后借助冷卻系統(tǒng)處理之后，按照需求將其輸送到對(duì)應(yīng)設(shè)備當(dāng)中進(jìn)行使用。相較于以往的雙螺桿空壓機(jī)，兩級(jí)壓縮節(jié)能型螺桿空壓機(jī)在對(duì)空氣進(jìn)行壓縮處理時(shí)，可以分兩次進(jìn)行降溫，根據(jù)熵值理論可以得知，溫度越高，分子的運(yùn)動(dòng)越激烈，而經(jīng)過(guò)降溫處理后的“半成品”，其熵值會(huì)大幅度降低，從而起到了降低壓縮過(guò)程中能源損耗的作用。

2.5 冷卻系統(tǒng)優(yōu)化

在壓縮空氣系統(tǒng)中，冷卻系統(tǒng)的主要作用便是進(jìn)行壓縮空氣的降溫，目前在制藥行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常使用的冷卻系統(tǒng)主要以油冷為主，即利用冷卻油來(lái)達(dá)到既定的降溫效果。但是冷卻油的比熱容相對(duì)較低，在通過(guò)空氣溫度較高時(shí)，很難達(dá)到既定的冷卻效果，增加了資源損耗。對(duì)此，在對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化處理時(shí)，可以從優(yōu)化冷卻方式方面入手。目前可供選擇的冷卻方式主要有水冷和氣冷兩種方式。氣冷是以冷空氣作為冷卻介質(zhì)，以此來(lái)達(dá)到既定的冷卻效果，適用于一些小型制藥企業(yè)的生冷卻需要。水冷則是以水作為冷卻介質(zhì)，相較于氣體和油體，水的比熱容較大，單位體積所吸收的熱量也更多，因此在冷卻系統(tǒng)優(yōu)化中，可以將其更換成水冷模式，起到節(jié)能減排的作用。

2.6 采用分壓供氣

為了滿足壓縮空氣系統(tǒng)運(yùn)行期間的供壓要求和節(jié)能要求，在實(shí)際處理的過(guò)程中，可以對(duì)系統(tǒng)供壓方式進(jìn)行優(yōu)化，采用分壓供氣的方式來(lái)降低系統(tǒng)運(yùn)行期間的負(fù)荷，減少能源方面的損耗?，F(xiàn)階段，在分壓供氣方面，經(jīng)常使用到的處理方法可以分為以下兩種：（1）采用分組供氣的方法來(lái)完成系統(tǒng)供氣需求，可以對(duì)以往的生產(chǎn)資料進(jìn)行總結(jié)，將系統(tǒng)壓縮空氣分為幾個(gè)等級(jí)，在運(yùn)行期間根據(jù)實(shí)際需求來(lái)提供不同供壓空氣，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的節(jié)能性；（2）利用局部增壓的方式，對(duì)氣源所需要的壓縮空氣進(jìn)行局部增壓處理，該供壓方式的靈活性相對(duì)較強(qiáng)，能夠根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而避免“空載”問(wèn)題的出現(xiàn)，提高系統(tǒng)資源的利用效率。

2.7 供能系統(tǒng)優(yōu)化

在供能系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化處理方面，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一，在供能系統(tǒng)中，主要由主電源和備用電源兩部分構(gòu)成，其中備用電源可以使用UPS電源（斷電后后持續(xù)工作3到4個(gè)小時(shí)），在主電源出現(xiàn)問(wèn)題之后，可以利用及時(shí)跳轉(zhuǎn)到備用電源上來(lái)保持持續(xù)供能的狀態(tài)。第二，做好儲(chǔ)能準(zhǔn)備工作，電網(wǎng)在供電期間，在不同用電時(shí)間段所收取的電費(fèi)也存在著不同，對(duì)此制藥企業(yè)可以充分利用電價(jià)差，在電價(jià)較低的時(shí)間段，將電能儲(chǔ)存到儲(chǔ)能設(shè)備當(dāng)中，在電價(jià)較高的區(qū)間，則可以將儲(chǔ)能設(shè)備中的電能進(jìn)行釋放，輔助生產(chǎn)活動(dòng)的進(jìn)行，以此來(lái)降低制藥生產(chǎn)過(guò)程的成本，提高系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能性。

2.8 管路泄漏管理

除了上述提及到的應(yīng)用內(nèi)容外，在空氣壓縮系統(tǒng)節(jié)能處理的過(guò)程中，做好管路泄漏管理也是非常重要的工作。在科學(xué)技術(shù)體系不斷完善的背景下，除了依靠人工巡查的方式來(lái)找出系統(tǒng)存在的滲漏問(wèn)題外，還可以借助無(wú)損探傷技術(shù)（如超聲波檢測(cè)技術(shù)、渦流檢測(cè)技術(shù)等）來(lái)完成系統(tǒng)管路完整性的檢查。針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題做出及時(shí)處理，同時(shí)也需要做好檢修記錄工作，對(duì)于故障位置、故障原因、故障處理流程等內(nèi)容做好統(tǒng)計(jì)，從而為智能檢修體系的建立提供可靠的數(shù)據(jù)支持，減少能源的浪費(fèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，從目前發(fā)展情況來(lái)看，我國(guó)的能源產(chǎn)出比相對(duì)較低，部分行業(yè)在生產(chǎn)期間存在著較為嚴(yán)重的資源浪費(fèi)問(wèn)題?？諝鈮嚎s系統(tǒng)作為制藥生產(chǎn)過(guò)程中的重要設(shè)施，通過(guò)將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到空氣壓縮系統(tǒng)運(yùn)行中，不僅可以減少資源損耗，提高資源利用效率。而且對(duì)于促進(jìn)醫(yī)藥企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展也有著積極地意義。