零食食品制造商节省50% |压缩空气最佳做法manbetx王者荣耀

Ron Marshall, CET, CIM, Manitoba Hydro

	本月审计

在哪里：	Manitoba，加拿大
行业：	休闲食品制造
问题:	氮气系统和不适当的排放空气
审计类型：	氮气和压缩空气系统

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
家庭二氧化碳当量：	74个家庭
车辆的等效二氧化碳：	103辆车
总计$储蓄：	$32,285
投资	$84,091
能源回扣	N/A
简单投资回报率	2.5岁

^{*年度能耗}

	评估前的压缩机系统	准确后压缩机系统
营业时间：	8760小时	8760小时
功率成本kW/h	0.02590美元	0.02590美元
平均空气流量	319 cfm	242 cfm
植物气压	120磅/平方英寸	120磅/平方英寸
氮系统压力	139 psi	-
结合植物/氮气压力	-	130 psi.
压缩空气比功率	44.38 kW / 100 cfm	20.8 kW / 100 cfm
氮特定的权力	355千瓦/100立方英尺	83.2 kW / 100 cfm
年度能源	1225804千瓦时	440882千瓦时
年度能源成本	$ 65,949	33664美元

Manitoba Hydro.

现有的氮气和压缩空气系统

快餐食品设备使用两个通常分离的压缩空气生产系统:主设备系统和氮气系统。

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。

氮气系统向包装区域提供氮气，用于覆盖储藏中的食用油。该系统包括一个负载/卸载控制，固定转速55 kW(75 HP)，风冷，润滑，螺杆压缩机，单个存储接收器，系统过滤器和非循环冷冻干燥机。压缩空气由一组两个变压吸附(PSA)型氮气发生器使用，该发生器吸收氧气并输出纯度为99.5%或更高的氮气。
该系统的平均压力为139psi，以24x7为基础，每年加压8760小时，为烹饪用油的储存提供连续的氮气。

基于现场测量，空气系统的估计总系统存储接收器电容为1,260加仑或每PSI 11.6立方英尺。空心侧的氮系统的估计电容为每PSI 240加仑或2.2立方英尺。氮排放侧具有2×240加仑接收器，用于缓冲占空比，但是通过系统的输出没有看到这一点，因为由于压力调节，存在分离。氮气放电基本上零储存能力，仅约200英尺的2英寸管道等于约40加仑。

对现有制度的一般性评估

设施空气和氮气系统的一般评估是由于运行两个单独的空气生产系统，因此具有非常低的系统效率，其中一个以低效的负载/卸载模式运行，存储容量有限。主空气系统具有高效的VSD风格压缩机，效率良好，但系统过滤器和空气干燥器上有过大的压力下降。

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。

氮是代表植物中最大的单一使用压缩空气。由于其中一个单元中的调整或失败，该系统效率非常差。尽管只需26％的时间需要两个氮银行，但两个单元在40％到50％之间消耗吹扫空气。这是一个问题，因为每个单元需要大约70cfm的显着的固定吹扫流量，即使该单元可能不产生氮气。此外，由于内部问题和/或由于缺乏下游氮气储存，一个单元继续在非生产时间期间在77 CFM的平均输入流动期间继续吹扫，这导致相关的空气压缩机连续运行在其特征曲线的一个非常低效的部分。

由于压缩机控制的手动性质和缺乏系统备份，系统可靠性目前是可疑的。既没有系统都没有能力能够承受任何压缩机的损失而不经历系统中断。

有许多最终用途可归类为不适当用途。不适当的用途是压缩空气负载，可以使用更有效的备用电源供电。在连续炊具生产线上吹制的压缩空气是迄今为止最糟糕的最终用途，在测试期间消耗150 cfm。如果这个测试水平代表其平均消耗量，那么它将代表平均生产流量的一半左右。两个机柜冷却器各25 cfm，一个传送带擦拭器估计为15 cfm，盐罐为12 cfm，这是其他可用于转换的最终用途。

空气系统的比功率为25.96 kW/100 cfm。氮气系统的空气侧比功率为44.38 kW/100 cfm，氮气系统的比功率为355 kW/100 cfm。空气的正常功率为22 kW/100 cfm，氮气的正常功率为110 kW/100 cfm。这些数字表明空气系统可以获得一些小的增益，而在氮气方面可以获得一些大的增益。

由于文章长度限制，我们将专注于优化氮生成系统和吹送应用的努力。

氮基壳

未来的计划要求增加氮的容量，使所有的装袋机都能使用氮。这将使氮气系统的成本增加到比目前更高的水平，因为增加两个氮气发生器将需要更多的空气。此外，干燥剂干燥器将被添加到发电机组的入口，以更好地调节空气，以防止干燥剂在发电机内结垢。这些添加将进一步增加氮气系统的运行成本。本节估计这种增加的费用，以便为公用事业奖励目的建立一个新的基本情况。

下面的剖面图显示了目前氮需求的需求使用剖面图。该剖面表明，需求平均为15 cfm，生产需求约占45%的时间。两台氮气发生器(每台额定转速为30 cfm)需要26%的时间。一个氮发生器是需要的其余时间，然而，它可以看到，在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采集的。假期后进行的后续读数显示，平均需求已降至约10立方英尺/平方米，但出于计算目的，将使用15立方英尺/平方米的流量作为保守估计。

由于其中一台发电机的故障和控制机组的压力开关目前的协调(意味着它不是线性跟踪)，输入空气负荷曲线形状与氮气有显著不同。从图中可以看出，两台发电机在线消耗输入空气的时间约为40%，其中一台发电机连续运行，输入空气约为80 cfm，尽管输出氮量很低。

氮输出曲线

现有氮气发生器的压缩空气输入剖面图

拟议的制度

一般而言，这些策略包括将两个系统合并为一个控制良好的系统，更换效率低下的冷冻干燥机，将压缩空气过滤器升级为低压差，减少排水和泄漏造成的空气浪费，减少在高于要求的压力下运行所造成的人为需求，以及优化或消除不当使用。

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

该系统将产生比功率为20.8 kW/cfm的空气。氮气产量为83.2 kW / 100cfm。这将大大提高目前运作方式的效率。

第1条

减少用于吹扫的压缩空气

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.

发现使用压缩空气的各种其他吹风应用：

盐兵附近的传送带 - 估计为15碳水米，生产时间仅花费约500美元
在芯片储存的输送机上吹 - 估计为15厘米，每年花费25美元
通过吹气将芯片分配给电水壶炊具——估计峰值为95立方英尺，但平均每年成本为460美元，约为14立方英尺。
吹制以在芯片上分发盐–估计为12 cfm，每年花费400美元。

吹塑休闲食品制造商

安装循环冷冻空气干燥器

在大多数位置，需要某种类型的空气干燥，因为压缩机产生并通过后冷却器的空气通常被水蒸气饱和。如果允许该空气在工厂管道系统中冷却，水蒸气将冷凝，并导致连接的机械和工艺出现问题。

制冷干燥器已安装在空气和氮系统上。这些干燥器使用热气体旁路控制，即使干燥器处理的平均水分负荷或空气可能低，也可以保持制冷压缩机不断加载。这使得干燥器通过整个操作范围消耗恒定功率，这是效率低下的。

循环、VSD或热质干燥器将改变制冷压缩机的负荷，与水分负荷成正比。建议拆除现有干燥器，并安装一个新的大型热质量干燥器作为替代品。如果选择能够处理两台现有压缩机组合容量的干燥器，则由于将更大的干燥器应用于平均远低于干燥器容量的负载，因此将具有更低压差的额外好处。

估计更换干燥机每年可节省2 430美元的干燥机操作费用，由于压力差每年可节省约500美元。

减少氮气发生器吹扫空气的途径

氮气系统供应商推荐使用干燥的空气干燥器安装在空中输入到氮气体上。如果没有脱光控制，所提出的无磁性干燥剂干燥器始终存在恒定的90cfm吹扫流动。在该干燥器上建议使用露点依赖性开关系统（DDS）。由于氮系统的额定平均流量低，这将节省大量节省。

现有的氮气发生器是压力 - 摆动吸附式单元，以供应99.5％纯度气体或在每单位约30碳气输出时更好地供应99.5％。从能量的角度来看，这些装置在待机状态下消耗大量空气，因为在干燥器内部吹扫分子筛的床（称为干燥剂）恒定的空气供应。当这些发电机不处于待机状态时，消耗约70至80 CFM，即使发电机可能只产生少量氮气。因此，应采取措施来控制这些单位，以确保在一段时间内，只有很少的发电机库都在线，单位仅根据需要运行。一旦在线，系统应确保单位保持全流量，这是它们尽可能长的最节能点。确保当满足系统压力时，确保单位进入待机也很重要。

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。

控制新的氮气发生器将是保持系统效率的重要性。需要设立协调系统，以确保只有必要的银行数量在任何时候都在线。这将减少70到80 CFM的空气，目前正在浪费在吹扫生产附近流量的银行。在氮气发生器的下游添加大型系统存储将使发电机能够根据需要打开和关闭，并且仍然有足够的氮气在储备中保持足够的氮气，以在发电机启动时保持恒定的输出压力。

这种控制的增强可以是安装在每个机器中的电动阀或在每台机器上安装，以便在非生产时间期间尽可能低地降低氮需求，以限制系统必须开始充值的次数压力。可以使用空气系统来完成相同的，安装阀门以允许植物压缩空气在夜间或不需要时关闭周末，消除了供应空气泄漏的需要。

进一步加强氮气系统，将氮气压力调节到尽可能低的水平，以尽量减少在不同条件下对局部机器流量调节的影响。以不同方式安装本地流量计也将保持流量的准确性，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。

新的空气压缩机更高的峰值流量和备份

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。

在拟定流量下，添加了新的氮气系统和空气干燥器，导致峰值达到776 cfm，因此无论如何都需要一台新的压缩机，以使系统在峰值流量期间能够在无压力损失的情况下运行。如果要购买新机组，最好安装一台大于现有100 HP的压缩机，使系统能够在只有两台压缩机运行的情况下提供峰值流量。如果安装了90 kW机组，则可使用任何一台现有压缩机提供峰值流量，在平均流量期间，仅需要90 kW机组。

表2零食制造商