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

哪里：	Manitoba，加拿大
行业：	休闲食品制造
问题:	氮系统和不适当的排气空气
审核类型：	氮气和压缩空气系统

系统评估赢/赢结果*
减少能源使用：	784922千瓦时
减少二氧化碳排放:	560公吨
为家庭等效CO2：	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
简单的投资回报率	2.5岁

^{*年度能源消耗}

	Assesment前压缩机系统	准确后压缩机系统
营业时间：	8760小时	8760小时
电力成本千瓦/小时	0.02590美元	0.02590美元
Avg。空气流动	319 cfm	242 cfm
植物空气压力	120磅	120磅
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。

主厂房空气系统通过由各种尺寸管道组成的径向进料分配系统向一般空气用途提供压缩空气。该系统包括一台100 HP、VSD控制、风冷、润滑的螺杆压缩机，带有两个储液罐、系统过滤器、一台非循环冷冻干燥机和一个流量控制器。有一台备用60 HP压缩机用于紧急情况，但由于状况不佳，因此无法正常运行。氮气系统有一个常闭紧急连接，用于氮气压缩机故障时。空气系统在120 psi设定值下加压，平均每年7455小时。该系统在周末和节假日关闭，因为生产或清理作业停止后不需要空气。

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。

现有系统的总体评价

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。

配电系统规模优化，未发现任何问题。系统管道的容量似乎足以防止任何系统压力损失。主厂房的空气压力通过流量控制器传递，流量控制器应调节压力，以限制人为需求造成的负荷增加。控制器有故障，需要维修。工厂的空气泄漏消耗了大约22%的空气。工厂似乎没有定期的泄漏控制程序。

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。

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。

有许多可能被归类为不当使用最终用途。不适当的使用是可利用的功率的更高效的替代源供电压缩空气负载。压缩空气吹在连续炊具线是迄今为止最糟糕的最终用途，消耗测试期间150立方英尺。如果这个测试的水平代表了其平均消费量，它会占一般生产流程的一半。在每个25cfm的两个柜的冷却器，传送带擦拭估计为15立方英尺，并且在12 CFM的索特其他最终用途，可以对转换进行调查。

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。

氮碱案例

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。

读数在圣诞节期间前一段更高的产品需求被带到。长假期间后拍摄后续读取显示，平均需求已下降到约10立方英尺平均水平，然而，出于计算目的的15 CFM流量将被用来作为一个保守的估计。

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。

氮输出配置文件

压缩空气输入配置文件到现有N2发生器

提议的系统

一般来说，这些策略包括组合两个系统为一个很好的控制系统，在更换低效冷藏机的，升级压缩空气过滤器到低差分，减少由于排水和泄漏空气的浪费，减少由在比更高压力下操作人工需求需要和优化或消除不适当的用途。

通过修复故障氮气发生器、增加更高效的氮气发生器单元和增加氮气储存，可以进一步提高效率。在非生产时间关闭包装机的进料，并调节机器的压力，以确保即使在氮气发生器输出压力变化的情况下，也能保持氮气的有效利用。

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

降低压缩空气用于吹制

由于生产压缩空气所涉及的能量强度很大，因此使用压缩空气吹扫清洁、干燥或移动产品的成本很高。在工厂中发现了一些可以升级的吹风应用。对系统影响最大的一个应用是在连续炊具输入端吹送输送机。此应用程序以前安装了鼓风机，但该装置在某个时间点出现故障。在整个测量期间，使用备用压缩空气供应来供应该最终用途，这大大加重了压缩空气系统的负担，并在峰值流量期间将压缩机推至最大容量。对该应用程序进行了测试，发现其消耗量约为150 cfm。压缩空气供应上球阀的调整极其敏感，稍微调整一下，流量就会发生很大变化。实际平均流量有点令人怀疑。因此，出于计算目的，使用较低的流量。估计每年为该鼓风机供电的成本为4970美元。鼓风机成本约为500美元。

发现使用压缩空气的各种其他吹风应用：

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
在芯片储存的输送机上吹 - 估计为15厘米，每年花费25美元
吹上输入芯片分发到水壶炊具 - 估计为95 CFM高峰，但与低平均约14 CFM成本每年$ 460。
吹芯片上发布盐 - 估计为12 CFM成本每年$ 400

吹塑休闲食品制造商

安装循环冷冻式空气干燥机

在大多数地区，需要某种类型的空气干燥的，因为由压缩机中产生，并通过后冷却器通过典型地与水蒸汽饱和空气中。如果该空气被允许在植物管工作中的水蒸气会凝结并引起与所连接的机械和工艺的问题，以冷却。

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。

自行车，VSD或热质量干燥器将变化成正比耐湿负荷制冷压缩机加载。建议在现有的干衣机被移除并且一个新的大的热质量机被安装作为替换。如果由于较大干燥器能够处理被选择会有较低的压力差的一个额外的好处包括现有的压缩机的总容量的干燥机被施加到将成为一个负载，平均来说，要比干燥器容量降低。

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。

方法来减少氮气发生器的净化空气

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。

系统供应商表示，如果使用大存储接收器容量进行设置，则可以进行此类操作。应安装一个容量为1060加仑的大型储罐，以实现有效控制，并在非工作时间充当储存氮气的缓冲器。这种尺寸的储液罐，在30 psi的压力带储备下运行，在30 cfm的需求下（一个氮气罐的容量）可容纳约9.5分钟的容量。这将是超过足够的存储，以度过最坏的情况下3分钟延迟发生时，氮银行退出备用。

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。

氮气系统的进一步增强将调节氮气压力的水平尽可能低，以最小化通过在变化的条件上的本地机器流量调整的影响。以不同的方式的本地流量计的安装也将保持流动的准确性，并允许本地操作，以尽量减少氮的需求。

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量。在这种高压下测量流量也会更准确，因为所使用的流量计量对压力变化很敏感。

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了640 cfm，包括氮气系统。这接近已安装压缩机的总容量，当两个系统未连接在一起时，允许电厂压力在瞬态峰值期间降至较低水平。在自动启动备用服务中，可靠的系统应具有足够的容量，以提供该流量，并能够承受最大压缩机的损失，而在一年中最热的一天（当压缩机产量最小时）不会出现容量不足。

在提出的流动，用新的氮气系统和空气干燥器加，引起776立方英尺的峰，一个新的压缩将需要无论如何，以使系统在高峰无流动压力损失来操作。如果一个新的单元将被购买的，这将是最好安装一个压缩机比现有的100 HP较大给予系统供给峰的能力仅具有两个压缩机运行的流程。如果安装了90千瓦单元峰值流量可使用的现有压缩机和平均流量只有90千瓦单元将需要期间要么提供。

表2零食制造商