
图1 Boge压缩机厂的生产经理Mareike Heinrich女士说道:“仅在德国就有大约62000个空压机站,每年的总耗电量高达140亿kW.h。”
欧盟委员会制定的法律法规明确规定:工业企业有义务和责任节约能源和保护环境。压缩机生产厂就按照不同的多种战略方针成功提高了压缩机的能源利用率。
“如何能在资源消耗最少的情况下创造价值?”按照Chemnitz霍伦霍夫研究所IWU的科学工作者Andreas Schlegel先生的看法,这是所有企业都非常关注的问题。而要解决这一问题,首先要提出能够降低生产过程中能源消耗的解决方案。为此,霍伦霍夫IWU研究所与其工业合作伙伴成立了“绿色车架创新技术联盟”。这一联盟的目标是:把汽车工业中的能源消耗降低50%。其中一个项目就是开发一种涵盖整个生产链的软件和模拟工具。而在资源利用中恰恰需要对系统进行垂直性的优化。
而何为垂直性优化呢?Bielefeld市Otto Boge公司领导人Mareike Heinrich女士做了如下阐述,她表示:“几乎在所有生产领域中压缩空气都有着重要作用。仅在德国就有大约62000个空压机站,每年的总耗电量高达140亿kW.h。”(图1)而这里的节能潜力还几乎没有被人发现;因为这里的费用还不够透明。

图2 通过热能回收再利用来提高能源利用率是目前对压缩机生产厂家提出的重要挑战
毕竟ISO 11011标准定义的只是可能的节约能源。为了能够为用户提供最理想的空压机站设计方案,Heinrich女士提出了3步建站的方案:“首先正确确定压缩空气的需求量,然后对压缩空气网络进行优化,最后才是建造空压机站。”而能够帮助用户建设空压机站的软件也应满足一系列的要求:操作简单,在空压机站的规划设计中能够简单的对设计进行修改,并直接对修改的结果做出反馈。为了使读者对此有更加清晰的认识,Heinrich女士举例说明。Heinrich女士介绍了一个由两个模块组成的软件。在第一个模块中,用户可以准确确定其压缩空气需求量;第二个模块中,可以正确设计空压机站。
在提高压缩机能源利用率方面,Heinrich女士强调了热能的回收再利用:可以回收的热能高达90%(图2)。她建议:“热能的回收再利用应在空压机站的整个设计中予以考虑,而不是在最后阶段才给予考虑。” 压缩机所产生的热能可以用于生产车间的采暖或者生产用水的加热。通过空压机驱动系统的智能化还可以把能源利用率再提高5%~15%。压缩空气的蓄能器还可以再提高5%~20%,正确地满足压缩空气需求的压缩机站设计还可以再提高5%~20%。

图3 法兰克福市Leroy Sommer Marbaise有限责任公司的领导人Robert Lamprecht博士说:“工业生产领域中70%的能源消耗是电动机用电。”
“工业生产领域中70%的能源消耗是由电动机用电消耗掉的。”法兰克福市Leroy Sommer Marbaise公司领导人Robert Lamprecht博士补充说道(图3)。在节约电动机能耗时可选用的方法有很多:固定转速的高效电动机可以节约5%~10%的电能;转速可调的感应电动机可节约25%~30%的电能;而最新调速技术的电动机甚至可以节能35%~40%。在这一领域中,Leroy Sommer Marbaise公司研发生产了永磁电动机。
Lamprecht先生说:“我们有12~15种不同结构的永磁电动机产品。”而电动机能源利用率的提高都能带来这样的结果:在实际工作中电动机的转子不发热。与永磁电动机相比,感应电动机的缺点是:第一,转子引起的电机损耗占25%~30%;第二,其效率(尤其是在低速下的效率)太低。“而这一点在压缩机中是非常重要的。”Lamprecht先生解释说。安装了永磁电动机的空气压缩机不仅能够高效工作,也可以把电动机设计的规格更小一些,把电动机效率提高一些,而且也会把压缩机的重量减轻一些。但遗憾的是,Lamprecht先生说道:“高效节能电动机在德国不是特别受欢迎,德国销售的电动机中约有50%是IE2标准的电动机,40%的是老一代的在特殊情况下使用的IE1电动机,而IE3标准的电动机几乎无人问津。”
西门子能源部首席执行官Michael Weinhold博士在他的报告中明确指出了能源利用率的重要性。他说:“到2030年时全球的能源需求量会比2011年增加50%以上;达到37100TW.h(2011年为22100TW.h)。那时,可再生能源的利用必将大幅提高,但古生物能源仍将是能源原材料的主宰。因此,能源利用率仍然对环境保护有着非常重要的作用。”
可再生能源部分的提高当然也表示能源供应体系的结构要发生变化:从线性的能源供应体系转变为网状矩阵式的能源供应体系。由于泵和压缩机不仅仅是一个生产工具,而且也是能耗大户,因此也就成为节能的关键。
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