發(fā)動機工廠機加工車間壓縮空氣節(jié)能案例分析

楊明川，李國棟，張龔磊

(北京奔馳汽車有限公司，北京 102600)

1 引言

綠色是國家可持續(xù)發(fā)展理念，為了響應(yīng)國家綠色發(fā)展戰(zhàn)略，對設(shè)備的能源消耗由粗放化轉(zhuǎn)向高效化管理，是實現(xiàn)公司高質(zhì)量發(fā)展重要舉措，也是公司未來發(fā)展的重中之重。發(fā)動機工廠的機加工車間，共有超過400臺的加工中心，每天工作狀態(tài)下能源消耗巨大，通過逐一對全廠共400臺交工中心壓縮空氣能耗檢查，發(fā)現(xiàn)了很多加工中心存在不同程度的壓縮空氣能源浪費。本次項目案例開展本著提高能源的使用效率，從而實現(xiàn)能源使用上的降本增效。

2 現(xiàn)狀

一臺額定功率為410kW，額定流量63m3/min的空壓機為例，壓縮空氣的成本為，①空壓機1h的產(chǎn)氣量：63m3/min × 60min ×0.85（效率系數(shù)）=3 213m3；②空壓機1 h的電費費用：0.75元/kWh×410kW×1h=99元（以工業(yè)電費均值0.75元/kWh計算）；③每立方米壓縮空氣的電費成本：99元÷3213m3=0.095元/m3。

以上為理論計算得出的獲取壓縮空氣的電費成本，通常占壓縮空氣綜合成本的85%，空壓機折舊及維護(hù)保養(yǎng)等費用占15%，由此估算壓縮空氣的綜合成本約為0.10元/m3。將每單位的壓縮空氣換算為CO2、電能、熱量和原油。具體關(guān)系如圖1所示。

圖1 壓縮空氣能源轉(zhuǎn)換圖

通過現(xiàn)場對每臺設(shè)備的壓縮空氣能耗檢查，對所有能源浪費問題進(jìn)行總結(jié)分類，主要存在的問題：①加工中心壓縮空氣泄漏問題(跑、冒、滴、漏)；②吹氣清洗設(shè)備壓力設(shè)置不合理（實際壓力高于設(shè)備建議壓力）；③壓縮空氣吹氣用氣效率低且耗氣量較大。針對現(xiàn)場存在情況，制定相對應(yīng)的優(yōu)化措施方案，減少和改善壓縮空氣能源浪費的情況。

3 壓縮空氣節(jié)能策略

3.1 壓縮空氣泄漏治理方案

壓縮空氣泄漏治理分為以下三步，如圖2所示。根據(jù)不同機床泄漏的量不同，制定泄漏等級分布圖，從而確定維修等級，發(fā)動機工廠機加工車間泄漏點匯總表見表1。

表1 發(fā)動機工廠機加工車間泄漏點匯總表

圖2 漏點治理三步走

3.2 吹氣清洗機設(shè)備壓力設(shè)置合理化

由于現(xiàn)場的吹氣清洗設(shè)備是生產(chǎn)線的壓縮空氣消耗大戶，所以現(xiàn)場的吹氣清洗設(shè)備也是重點關(guān)注的設(shè)備之一，經(jīng)過對全廠所有的吹起清洗設(shè)備檢查，發(fā)現(xiàn)曲軸生產(chǎn)線的吹氣清洗設(shè)備供給壓力（0.38MPa）均超過設(shè)備廠家建議的規(guī)定壓力值（0.28~0.32MPa），供力過大，導(dǎo)致能耗過高。在改善方案中，將各清洗機吹氣供給壓力調(diào)至 0.30MPa，以降低清洗機設(shè)備能耗，壓力數(shù)據(jù)測試對比如圖3所示。改善前年總耗氣量為24 480 000 m3，年總耗氣成本2 448 000元；改善后年總耗氣量為19 584 000 m3，年總耗氣成本1 958 400元，每年可節(jié)省成本489 600元，無需任何成本投入，對比明細(xì)見表2。

圖3 壓力數(shù)據(jù)測試對比圖

表2 壓力設(shè)置后的年耗氣量對比明細(xì)

3.3 壓縮空氣吹氣合理化

每臺加工中心都配備了一把氣槍，用于吹掃清潔的工作，現(xiàn)狀：氣槍吹掃效率低且壓縮空氣消耗量大，導(dǎo)致能耗成本高；改善方案：更換節(jié)能型氣槍，既能提高吹掃效果，又可以降低耗氣量。改善前，使用氣槍年總耗氣量為908 000 m3，年總耗氣成本90 800元；改善后，使用氣槍年總耗氣量為3 956 000 m3，年總耗氣成本39 560元，每年可節(jié)省成本51 240元，成本投入約12萬元，預(yù)計28個月可以收回投資。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟效益

通過對以上方案的實施， 可以產(chǎn)生如下的節(jié)能經(jīng)濟效益：

1）泄漏治理。經(jīng)調(diào)查共查找泄漏點 106 個，累計泄漏量約 2 200L/min，泄漏治理后預(yù)估每年節(jié)能約115 632元。

2）吹氣清洗機壓力合理化。曲軸線各清洗機使用壓力超規(guī)定范圍，各清洗機降壓改善后預(yù)估每年節(jié)能約489 600 元。

3）壓縮空氣吹氣合理化。各產(chǎn)線氣槍節(jié)能改善后，預(yù)估每年可節(jié)能約51 240 元。

綜上，北京奔馳有限公司發(fā)動機工廠機加工車間壓縮空氣系統(tǒng)能耗整體改善后，預(yù)估節(jié)能總金額約65.62萬元，減少 CO2排放約 383.6t。

4.2 社會效益

作為首都高精尖制造業(yè)的代表，綠色低碳不僅是公司在2025戰(zhàn)略中重要的一章，也是北京奔馳在積極響應(yīng)國家的節(jié)能環(huán)保、減少CO2排放的號召，同時也彰顯了北京奔馳作為首都高精尖企業(yè)的社會責(zé)任感。

5 展望

本項目成功對發(fā)動機工廠的機加工車間壓縮空氣能耗進(jìn)行了優(yōu)化，為公司進(jìn)一步綠色低碳化的發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗，后續(xù)我們會再次開展相關(guān)的節(jié)能優(yōu)化項目，并遵循公司及國家的綠色低碳發(fā)展戰(zhàn)略，將能源使用的效率最大化，全面助力綠色制造。