壓縮空氣系統節能技術在制藥行業的應用分析

周楓

(杭州中美華東制藥江東有限公司，浙江 杭州 310000）

社會經濟的穩定發展和能源的持續供給有著直接聯系，在能源日益枯竭的背景下，如何在確保穩定生產的基礎上，減少能源損耗，也成為各行業發展需要重點關注的內容。在制藥行業的生產過程中，壓縮空氣系統屬于基礎設施之一，主要負責制藥原材料的輸送、原料處理等。與此同時，壓縮空氣系統也是制藥行業生產期間，耗能量較高的系統，其耗能最高可達全部耗能的40%，可見，進行空氣壓縮系統節能改造，對于提高制藥行業經濟效益有著積極地意義。

1 壓縮空氣系統的工作原理

制藥行業常用的壓縮空氣系統由空壓機主機，后處理設備（干燥機和過濾器），儲氣罐以及末端用氣設備所組成?？諝馔ㄟ^空氣過濾器進入到空壓機主機內，空壓機主機內的陰陽轉子會壓縮空氣體積，對這部分空氣做功，使其勢能增加。同時后處理設備通過不間斷向主機內噴淋冷卻油，對螺桿進行冷卻和潤滑。主機腔內產生的高溫油氣混合物在油氣分離筒體內實現壓縮空氣與冷卻油的分離。冷卻油和壓縮空氣隨后通過后冷卻器進行冷卻降溫。此時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。需要通過多重過濾器對雜質和微油滴進行過濾及干燥機除水后，進入儲氣罐進行存儲，以備末端用氣隨時使用。

2 壓縮空氣系統節能技術的具體應用

2.1 余熱回收系統

根據壓縮空氣系統的工作原理中的介紹可以得知，壓縮空氣系統在運行過程中，會產生許多的熱量，常規情況下，這些熱量會直接通過冷卻系統排出到外界，這也在一定程度上增加了資源浪費。對此，在節能技術應用背景下，可以在冷卻系統前加裝一組熱交換機，這樣冷卻系統內冷卻油進入系統前，可以在熱交換機中進行短暫停留，完成熱量交換，多余的熱量會存儲在循環水當中，對于循環水進行加熱。而已經加熱的循環水可以用作鍋爐預熱時的所需用水，也可以經過過濾后和員工浴室連接在一起，用于員工洗浴用水。另外，在系統安裝過程中，也需要做好反滲透水系統安裝位置的選擇，從而提高余熱回收系統的運行效果，起到提升能源利用效率，減少運行成本支出的作用。

2.2 變頻節能改造

在制藥行業生產加工的過程中，需要利用到壓縮空氣的系統較多，在不同設備中所需要的壓縮空氣總量也存在著不同，若依舊沿用傳統的調控方式，很容易出現壓力供給不穩定的情況。并且傳統壓縮空氣系統所采用的“加載—卸載”模式，即便是處于卸載狀態，也會消耗正常工作期間30%的能耗，造成較大的資源浪費。對此，結合此類情況，需要對其進行優化處理，將變頻調節系統融入到其中，從而提高系統供壓狀態的靈活性，延長壓縮空氣系統的使用壽命。在具體的工作過程中，可以通過調整電機轉速的方式，使系統的供氣壓力、供氣量得到調節，在系統所需壓縮空氣量較少時，利用變頻調節系統可以將空壓機運行狀態調整到“軟啟動”模式，避免突然啟動對電機造成影響；在系統所需壓縮空氣量較大時，利用變頻調節系統可以將空壓機調整到最大功率狀態，結合需要啟動備用設備，以此來滿足系統運行需求，提高資源的利用效率。

2.3 集控系統應用

在對壓縮空氣系統進行節能設計時，也可以利用集控系統來輔助整個運行管理過程，以此來提高資源的利用效率。在集控系統的運用過程中，首要任務便是對壓力梯度進行合理控制，結合制藥行業生產期間不同階段，對于物料的需求量，進行啟停壓力的調節，以此來降低系統運行期間的能耗，提升系統運行過程的節能性。在實際應用中，可以設置兩組或三組空壓機，其中一組為主力機，在運行期間保持滿負荷運行的狀態，滿足常規狀態下的生產需求。當生產負荷超過常規狀態時，會啟動備用空壓機，以此來穩定整個生產過程。在此過程中，所有的控制都依靠集中控制系統來完成。結合相關數據分析可以得知，在系統運行期間，運行壓力和能耗有著直接關聯，每降低1bar的運行壓力，那么便可以減少7%的能源損耗，從而起到節約能源的作用。另外，在集中控制系統的運行過程中，也會對機械運行參數進行實時采集，以此來下達啟停指令，提高系統工作過程的可靠性。

2.4 空氣壓縮機優化

在壓縮空氣系統中，空氣壓縮機屬于核心設施，其工作質量、工作效率也將直接影響到系統的運行情況。在對其進行節能優化時，可以將原有的雙螺桿空壓機，更換為兩級壓縮節能型螺桿空壓機，在具體的工作過程中，第一，位于兩級壓縮節能型螺桿空壓機中的第一級主機，會把進入的空氣壓縮到一定程度，借助冷卻系統處理之后，會將攜帶一定壓力的空氣推送到第二級主機進行處理。第二，在第二級主機中，空氣會被壓縮到所需要的壓力狀態，隨后借助冷卻系統處理之后，按照需求將其輸送到對應設備當中進行使用。相較于以往的雙螺桿空壓機，兩級壓縮節能型螺桿空壓機在對空氣進行壓縮處理時，可以分兩次進行降溫，根據熵值理論可以得知，溫度越高，分子的運動越激烈，而經過降溫處理后的“半成品”，其熵值會大幅度降低，從而起到了降低壓縮過程中能源損耗的作用。

2.5 冷卻系統優化

在壓縮空氣系統中，冷卻系統的主要作用便是進行壓縮空氣的降溫，目前在制藥行業生產過程中，經常使用的冷卻系統主要以油冷為主，即利用冷卻油來達到既定的降溫效果。但是冷卻油的比熱容相對較低，在通過空氣溫度較高時，很難達到既定的冷卻效果，增加了資源損耗。對此，在對冷卻系統進行優化處理時，可以從優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，以此來達到既定的冷卻效果，適用于一些小型制藥企業的生冷卻需要。水冷則是以水作為冷卻介質，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，因此在冷卻系統優化中，可以將其更換成水冷模式，起到節能減排的作用。

2.6 采用分壓供氣

為了滿足壓縮空氣系統運行期間的供壓要求和節能要求，在實際處理的過程中，可以對系統供壓方式進行優化，采用分壓供氣的方式來降低系統運行期間的負荷，減少能源方面的損耗?，F階段，在分壓供氣方面，經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完成系統供氣需求，可以對以往的生產資料進行總結，將系統壓縮空氣分為幾個等級，在運行期間根據實際需求來提供不同供壓空氣，從而提高系統運行過程的節能性；（2）利用局部增壓的方式，對氣源所需要的壓縮空氣進行局部增壓處理，該供壓方式的靈活性相對較強，能夠根據實際需求進行動態調整，從而避免“空載”問題的出現，提高系統資源的利用效率。

2.7 供能系統優化

在供能系統節能優化處理方面，應注意以下幾點內容：第一，在供能系統中，主要由主電源和備用電源兩部分構成，其中備用電源可以使用UPS電源（斷電后后持續工作3到4個小時），在主電源出現問題之后，可以利用及時跳轉到備用電源上來保持持續供能的狀態。第二，做好儲能準備工作，電網在供電期間，在不同用電時間段所收取的電費也存在著不同，對此制藥企業可以充分利用電價差，在電價較低的時間段，將電能儲存到儲能設備當中，在電價較高的區間，則可以將儲能設備中的電能進行釋放，輔助生產活動的進行，以此來降低制藥生產過程的成本，提高系統運行的節能性。

2.8 管路泄漏管理

除了上述提及到的應用內容外，在空氣壓縮系統節能處理的過程中，做好管路泄漏管理也是非常重要的工作。在科學技術體系不斷完善的背景下，除了依靠人工巡查的方式來找出系統存在的滲漏問題外，還可以借助無損探傷技術（如超聲波檢測技術、渦流檢測技術等）來完成系統管路完整性的檢查。針對發現的問題做出及時處理，同時也需要做好檢修記錄工作，對于故障位置、故障原因、故障處理流程等內容做好統計，從而為智能檢修體系的建立提供可靠的數據支持，減少能源的浪費。

3 結語

綜上所述，從目前發展情況來看，我國的能源產出比相對較低，部分行業在生產期間存在著較為嚴重的資源浪費問題?？諝鈮嚎s系統作為制藥生產過程中的重要設施，通過將節能技術應用到空氣壓縮系統運行中，不僅可以減少資源損耗，提高資源利用效率。而且對于促進醫藥企業經濟發展也有著積極地意義。