零食食品制造商可节省50％|manbetx王者荣耀压缩空气最佳实践

Ron Marshall，CET，CIM，Manitoba Hydro

	本月审计

在哪里：	Manitoba，加拿大
工业:	快餐食品制造业
问题：	氮气系统和不适当的吹出空气
审计类型：	氮和压缩空气系统

系统评估双赢结果*
减少能源使用:	784922千瓦时
减少二氧化碳排放：	560公吨
相当于家庭的二氧化碳:	74家
车辆等效CO2：	103辆
总计$储蓄：	32285美元
投资	84091美元
能源退税	N / A.
简单的投资回报率	2.5年

^{*年度能源消耗}

	评估前的压缩机系统	压缩机系统后Assesment
营业时间：	8760小时	8760小时
动力费用千瓦/小时	$ 0.02590.	$ 0.02590.
Avg的气流。	319 CFM.	242 CFM.
植物空气压力	120 psi	120 psi
氮系统压力	139 psi.	-
组合植物/氮气压力	-	130磅
压缩空气比功率	44.38 kW / 100 cfm	20.8 kW / 100 cfm
氮特定权力	355千瓦/ 100 cfm	83.2千瓦/ 100立方英尺
年度能量	1225804千瓦时	440,882 kwh.
每年的能源成本	$ 65,949	33,664美元

Manitoba Hydro.

存在的氮和压缩空气系统

小吃食品设施采用两个通常分离的压缩空气生产系统运行：主要植物系统和氮系统。

主要植物空气系统通过由各种尺寸管道组成的径向饲料分配系统提供压缩空气。该系统由100 HP，VSD控制，风冷，润滑的螺旋压缩机组成，带有两个存储接收器，系统过滤器，非循环冷藏干燥机和流量控制器。紧急情况存在备用60 HP压缩机，但通常不像条件差一样运行。在氮气系统中存在常闭紧急的连接连接，以便在氮压缩机失效的情况下使用。空气系统在120psi设定点处加压，平均每年7,455小时。系统在周末和假期期间关闭，因为生产或清理操作停止后不需要空气。

氮气系统为包装区域提供氮气，并用于储存烹饪油的覆盖。该系统由负载/卸载控制，固定速度55千瓦（75 HP），风冷，润滑，螺杆压缩机，具有单个存储接收器，系统过滤器和非循环冷藏干燥机。压缩空气由两种压力摆动吸附（PSA）型氮气发生器使用，其在纯度水平为99.5％或更高的纯度水平上吸收氧气和输出氮气。
该系统在每年24×7的平均压力下为139psi的平均压力加压，为8,760小时提供连续的氮气储存。

基于现场测量的空气系统的估计的总系统存储接收机电容是1260加仑或每psi11.6立方英尺。对于在空气侧的氮系统所估计的电容为240加仑每psi2.2立方英尺。氮排放侧有2×240为缓冲器占空比加仑接收机但这不是由系统的输出可以看出，随着存在由于压力调节分离。有基本上在氮放电零的存储容量，只需大约200英尺的2英寸管当量至约40加仑。

现有制度的一般评估

该设施空气和氮气系统的一般评估的是，有非常低的系统效率，因为运行的两个分开的空气生产系统，以在具有有限的存储容量的低效加载/卸载模式之一上运行。主空气系统具有被以良好的效率运行的高效VSD式压缩机，但也有是在整个系统的过滤和空气干燥器过度的压降。

分配系统尺寸非常好，没有发现问题。系统管道似乎具有足够大的容量来防止任何系统压力损失。主设备的空气压力通过流量控制器，该流量控制器应调节压力，以限制由人工需求引起的增加的载荷。控制器故障，需要修复。植物中的空气泄漏消耗估计所有空气的22％。植物中似乎没有常规泄漏控制程序。

氮气是工厂中使用压缩空气最多的一种。由于不正确的调整或其中一个单元的故障，该系统显示非常低的效率。尽管两个氮气库只需要26%的时间，但两个单元消耗的净化空气却占了40%到50%的时间。这是一个问题，因为每个装置需要约70 cfm的固定吹扫流量，即使该装置可能不产生氮。进一步,一个单位,由于内部问题和/或由于缺乏下游氮储存,继续清洗在非生产时间平均77 cfm输入流,导致相关的空气压缩机连续运行在一个非常低效的特性曲线的一部分。

系统的可靠性是目前值得怀疑由于压缩机控制的手动性质以及缺乏足够的系统备份。无论是系统目前具有对承受任何压缩机的损失没有出现系统中断的能力。

有一些最终用途可以归类为不适当的用途。一个不恰当的使用是压缩空气负荷，它可以使用更有效的备用电源供电。到目前为止，在连续锅生产线上吹压缩空气是最糟糕的最终用途，在测试期间消耗150cfm。如果这个测试水平代表其平均消耗，它将代表平均生产流的一半左右。每个25 cfm的两个柜式冷却器，估计15 cfm的传送带擦拭器，和12 cfm的盐是可以研究转换的其他终端用途。

空气系统的具体功率为25.96千瓦/ 100碳酸酯。对于氮系统，空气侧系统的特定功率为44.38kW / 100 CFM，氮系统355 kW / 100 cfm。正常水平在22kW / 100 CFM范围内，空气和110kW / 100 CFM用于氮气。这些数字表示可以为空气系统制造一些小增益，并且可以在氮侧实现一些主要的收益。

由于文章篇幅的限制，我们将着重于优化氮气生成系统和吹气应用。

氮基本情况

未来计划要求增加氮气能力以使所有装袋机使用氮气操作。这将使氮气系统成本增加到较高的水平，而不是由于两个额外的氮气发生器引起的空气需求而存在。此外，将加入干燥剂干燥器将发电机堤的入口添加以更好地调节空气以防止发电机中干燥剂的污垢。这些添加将进一步提高氮系统的运营成本。本节估计，为效用激励目的创建新的基本案例，估计这种增加的成本。

下面的配置文件显示了当前氮需求的需求使用型材。此配置文件表示需求平均为15个CFM，并且产生的生产需求发生约45％的时间。两个氮气发生器（每个额定为30碳CFM）需要26％的时间。需要一个氮气发生器的剩余时间，但是，可以看出，对于55％的时间，氮流量非常低，可能喂养泄漏。

这些数据是在圣诞节前产品需求较高的时期得出的。假期后的读数显示，平均需求已降至平均约10立方英尺，但在计算时，15立方英尺的流量将用作保守估计。

由于一个发电机之一的故障和控制单元的压力开关的目前协调，输入空气装载轮廓形状与氮气显着不同于控制单元的压力开关（其意味着它不会线性跟踪）。从图中可以看出，两个发生器在线消耗约40％的时间在线消耗输入空气，并且即使氮气输出非常低，也可以连续地保持在约80cfm的情况下。

氮输出配置文件

现有氮气发生器的压缩空气输入剖面

提出了系统

总的来说，这些策略包括将两个系统组合成一个井控系统，更换效率低下的冷冻干燥器，将压缩空气过滤器升级到低差，减少由于排水和泄漏造成的空气浪费，减少在高于要求的压力下操作造成的人工需求，优化或消除不适当的使用。

通过修复故障的氮气发生器，加入更有效的氮气发生器单元和添加氮气储存，可以获得进一步的效率改进。可以通过在非生产时间将饲料关闭到包装机并向机器调节压力来保持氮气的有效使用，以确保恒定的流量，即使具有不同的氮气发生器输出压力。

压缩空气需求的成分

所提出的系统将以20.8kW / CFM的特定功率产生空气。氮气将以每100 CFM的83.2kW生产。从目前的操作模式，这将是效率的大幅增加。

第1条表2

减少用于吹气的压缩空气

由于在生产压缩空气中涉及的显着能量强度，使用压缩空气使用压缩空气进行清洁，干燥或移动产品是昂贵的。在可以升级的工厂中发现了一些吹风应用。对系统产生最大影响的一个应用是将输送机吹在连续炊具的输入上。此应用程序先前安装了一台鼓风机，但该单元在某个时间点失败。替代压缩空气供应用于通过整个测量期供应该端的使用，这显着征税压缩空气系统，并在峰值流动期间将压缩机推向最大容量。测试是在此应用程序上完成的，发现它被发现耗费约150厘米。球阀对压缩空气供应的调节非常敏感，具有轻微的调整，使流动变化。实际的平均流程有点疑问。由于该流程用于计算目的。估计每年喂养这款鼓风机的成本为每年4,970美元。 Blower costs would be about $500.

使用压缩空气的各种其它应用吹发现：

传送带在盐湖附近吹动，估计生产小时15 cfm，每年仅花费500美元
在芯片上的存储吹输送机 - 估计为15 CFM 200小时花费每年$ 25
吹气将晶片输送到水壶-估计峰值为95 cfm，但较低的平均水平约为14 cfm，每年的成本为460美元。
吹撒盐片-估计12立方英尺每年花费400美元。

吹零食食品制造商

安装循环冷冻空气干燥机

在大多数地方，需要某种类型的空气干燥，因为压缩机产生的空气通过后冷却器，通常被水蒸气饱和。如果让这些空气在工厂的管道中冷却，水蒸气就会凝结，导致相关的机械和工艺出现问题。

冷冻干燥机已安装在空气和氮气系统两者。这些干燥器使用保持制冷压缩机不断加载即使平均水分装载或空气由干燥处理可以是低的热气体旁路控制。这使得机通过充分的操作范围，这是低效消耗恒定的功率。

循环、VSD或热质量干燥机将改变制冷压缩机的负荷与水分负荷成正比。建议拆除现有的干燥机，更换一台新的大型热质干燥机。如果选择一个能够处理两个现有压缩机的综合能力的干燥机，将有一个额外的好处，即更低的压差，因为一个更大的干燥机被应用到负载，平均而言，将远远低于干燥机的能力。

烘干机的估计为烘干机的节省为每年2,430美元，烘干机运营和每年约500美元才能考虑压力差异。

减少氮气发生器吹扫空气的方法

氮系统供应商正在推荐干燥剂空气干燥器在输入到氮银行空气安装。提出必须在所有时间恒定的90 CFM抽取流量如果不露点控制它的无热除湿干燥机。露点依赖交换系统（DDS），建议在此机。这将导致节省显著由于氮系统的低于额定平均流速。

现有的氮气发生器是变压吸附式单位额定功率为每单位约30立方英尺输出供给纯度为99.5％的气体或更好。从一个角度能量点这些单位消耗的空气的量显著时不是处于待机因为清除分子筛的内部到干燥器床（称为干燥剂本报告中）所需的空气的恒定供给。当这些发电机是不处于待机约70至80立方英尺空气的消耗，即使发生器可以仅产生少量的氮。正是出于这个原因，应采取措施控制这些单位，以确保尽可能少的发电机银行在同一时间网上和正在操作仅在需要的单位。一旦网络系统应保证单位保持充分的流动，这是他们最节能的点尽可能长的时间。同样重要的是，确保单位进入待机状态，当系统压力满足。

系统供应器表明，如果使用大存储器接收器容量，则可以实现这种类型的操作。应安装大存储1,060加仑存储接收器，以实现有效的控制，并充当在OFF小时内储存氮气的缓冲区。该尺寸的存储接收器，用30psi压力频带储备操作，将包含约9.5分钟的容量，30 CFM需求（一个氮气组的容量）。这将是足够的存储储存，以乘坐最坏的情况3分钟延迟，当氮气银行出现待机时发生。

控制新的氮发生器对保持系统效率是很重要的。需要建立一个协调系统，以确保在任何时候只有必要数量的银行在线。这将减少70至80 cfm的空气，目前正在净化的银行，产生近零流量。在氮气发生器的下游增加一个大的系统存储，可以使发电机按要求开关，并且仍然有足够的氮气储备，在发电机启动的时间延迟期间保持恒定的输出压力。

这种控制的增强可能是安装电动阀位于中心或每个机器，使得氮需求可以尽可能地低，在非生产时间被减小以限制的次数，系统必须开始以补足压力。同样可以与空气系统来完成，与阀安装，以使植株压缩空气在夜间或在不需要时周末被关闭，无需供气泄漏。

对氮气系统进行进一步的增强，可以将氮气压力调节到尽可能低的水平，以减少通过变化条件对本地机器流量调节的影响。以不同的方式安装本地流量计也可以保持流量的准确性，并允许本地操作将氮气需求降至最低。

生产机械氮气计量系统，使用流量计和手动计量调节阀对压力变化非常敏感。通过将氮气压力调节到恒定的较低水平，可以获得更精确的流动。在这种高压下测量流量也更准确，因为所使用的流量计量对压力变化敏感。

新型空气压缩机，用于更高峰值流动和备份

目前，瞬态事件期间的总峰值设施气流达到估计的640 CFM，包括氮系统。这靠近安装的压缩机的总容量，并且当两个系统没有捆绑在一起时，允许植物压力下降到瞬态峰值期间的较低水平。可靠的系统应具有足够的容量，在自动启动备份服务中，提供该流程加，能够承受最大的压缩机的损失，在一年中最热的一天（压缩机产生最少）的情况下没有赤字的缺陷。

在提议的流量下，添加了新的氮气系统和空气干燥器，峰值为776 cfm，无论如何都需要一个新的压缩机，以使系统在峰值流量下运行时没有压力损失。如果要购买一个新机组，最好安装一个比现有的100 HP更大的压缩机，使系统能够在只有两个压缩机运行的情况下提供峰值流量。如果安装了一个90kw的机组，峰值流量可以使用现有的任何一台压缩机提供，在平均流量期间，只需要90kw的机组。

表2小吃食品制造商