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北斗智库环保管家网讯：在制药行业生产过程中，压缩空气系统属于耗能量占比较大的设施之一，对其进行节能改造有着积极的意义。本文针对压缩空气系统的工作原理展开分析，通过研究节能技术在余热回收系统、变频节能改造、集控系统应用、空气压缩机优化、冷却系统优化、采用分压供气、供能系统优化、管路泄漏管理等环节中的具体应用，其目的在于减少压缩空气系统的耗能量，提高系统运行期间所带来的综合效益。
社会经济的稳定发展和能源的持续供给有着直接联系，在能源日益枯竭的背景下，如何在确保稳定生产的基础上，减少能源损耗，也成为各行业发展需要重点关注的内容。在制药行业的生产过程中，压缩空气系统属于基础设施之一，主要负责制药原材料的输送、原料处理等。与此同时，压缩空气系统也是制药行业生产期间，耗能量较高的系统，其耗能最高可达全部耗能的 40%，可见，进行空气压缩系统节能改造，对于提高制药行业经济效益有着积极地意义。
1 压缩空气系统的工作原理
制药行业常用的压缩空气系统由空压机主机，后处理设备（干燥机和过滤器），储气罐以及末端用气设备所组成。空气通过空气过滤器进入到空压机主机内，空压机主机内的阴阳转子会压缩空气体积，对这部分空气做功，使其势能增加。同时后处理设备通过不间断向主机内喷淋冷却油，对螺杆进行冷却和润滑。主机腔内产生的高温油气混合物在油气分离筒体内实现压缩空气与冷却油的分离。冷却油和压缩空气随后通过后冷却器进行冷却降温。此时的压缩空气中含有大量的水气、冷却油微油滴以及粉尘等杂质。需要通过多重过滤器对杂质和微油滴进行过滤及干燥机除水后，进入储气罐进行存储，以备末端用气随时使用。
2 压缩空气系统节能技术的具体应用
2.1 余热回收系统
根据压缩空气系统的工作原理中的介绍可以得知，压缩空气系统在运行过程中，会产生许多的热量，常规情况下，这些热量会直接通过冷却系统排出到外界，这也在一定程度上增加了资源浪费。对此，在节能技术应用背景下，可以在冷却系统前加装一组热交换机，这样冷却系统内冷却油进入系统前，可以在热交换机中进行短暂停留，完成热量交换，多余的热量会存储在循环水当中，对于循环水进行加热。而已经加热的循环水可以用作锅炉预热时的所需用水，也可以经过过滤后和员工浴室连接在一起，用于员工洗浴用水。另外，在系统安装过程中，也需要做好反渗透水系统安装位置的选择，从而提高余热回收系统的运行效果，起到提升能源利用效率，减少运行成本支出的作用。
2.2 变频节能改造
在制药行业生产加工的过程中，需要利用到压缩空气的系统较多，在不同设备中所需要的压缩空气总量也存在着不同，若依旧沿用传统的调控方式，很容易出现压力供给不稳定的情况。并且传统压缩空气系统所采用的“加载—卸载”模式，即便是处于卸载状态，也会消耗正常工作期间 30％的能耗，造成较大的资源浪费。对此，结合此类情况，需要对其进行优化处理，将变频调节系统融入到其中，从而提高系统供压状态的灵活性，延长压缩空气系统的使用寿命。在具体的工作过程中，可以通过调整电机转速的方式，使系统的供气压力、供气量得到调节，在系统所需压缩空气量较少时，利用变频调节系统可以将空压机运行状态调整到“软启动”模式，避免突然启动对电机造成影响；在系统所需压缩空气量较大时，利用变频调节系统可以将空压机调整到最大功率状态，结合需要启动备用设备，以此来满足系统运行需求，提高资源的利用效率。
2.3 集控系统应用
在对压缩空气系统进行节能设计时，也可以利用集控系统来辅助整个运行管理过程，以此来提高资源的利用效率。在集控系统的运用过程中，首要任务便是对压力梯度进行合理控制，结合制药行业生产期间不同阶段，对于物料的需求量，进行启停压力的调节，以此来降低系统运行期间的能耗，提升系统运行过程的节能性。在实际应用中，可以设置两组或三组空压机，其中一组为主力机，在运行期间保持满负荷运行的状态，满足常规状态下的生产需求。当生产负荷超过常规状态时，会启动备用空压机，以此来稳定整个生产过程。在此过程中，所有的控制都依靠集中控制系统来完成。结合相关数据分析可以得知，在系统运行期间，运行压力和能耗有着直接关联，每降低 1bar 的运行压力，那么便可以减少7%的能源损耗，从而起到节约能源的作用。另外，在集中控制系统的运行过程中，也会对机械运行参数进行实时采集，以此来下达启停指令，提高系统工作过程的可靠性。
2.4 空气压缩机优化
在压缩空气系统中，空气压缩机属于核心设施，其工作质量、工作效率也将直接影响到系统的运行情况。在对其进行节能优化时，可以将原有的双螺杆空压机，更换为两级压缩节能型螺杆空压机，在具体的工作过程中，第一，位于两级压缩节能型螺杆空压机中的第一级主机，会把进入的空气压缩到一定程度，借助冷却系统处理之后，会将携带一定压力的空气推送到第二级主机进行处理。第二，在第二级主机中，空气会被压缩到所需要的压力状态，随后借助冷却系统处理之后，按照需求将其输送到对应设备当中进行使用。相较于以往的双螺杆空压机，两级压缩节能型螺杆空压机在对空气进行压缩处理时，可以分两次进行降温，根据熵值理论可以得知，温度越高，分子的运动越激烈，而经过降温处理后的“半成品”，其熵值会大幅度降低，从而起到了降低压缩过程中能源损耗的作用。
2.5 冷却系统优化
在压缩空气系统中，冷却系统的主要作用便是进行压缩空气的降温，目前在制药行业生产过程中，经常使用的冷却系统主要以油冷为主，即利用冷却油来达到既定的降温效果。但是冷却油的比热容相对较低，在通过空气温度较高时，很难达到既定的冷却效果，增加了资源损耗。对此，在对冷却系统进行优化处理时，可以从优化冷却方式方面入手。目前可供选择的冷却方式主要有水冷和气冷两种方式。气冷是以冷空气作为冷却介质，以此来达到既定的冷却效果，适用于一些小型制药企业的生冷却需要。水冷则是以水作为冷却介质，相较于气体和油体，水的比热容较大，单位体积所吸收的热量也更多，因此在冷却系统优化中，可以将其更换成水冷模式，起到节能减排的作用。
2.6 采用分压供气
为了满足压缩空气系统运行期间的供压要求和节能要求，在实际处理的过程中，可以对系统供压方式进行优化，采用分压供气的方式来降低系统运行期间的负荷，减少能源方面的损耗。现阶段，在分压供气方面，经常使用到的处理方法可以分为以下两种：（1）采用分组供气的方法来完成系统供气需求，可以对以往的生产资料进行总结，将系统压缩空气分为几个等级，在运行期间根据实际需求来提供不同供压空气，从而提高系统运行过程的节能性；（2）利用局部增压的方式，对气源所需要的压缩空气进行局部增压处理，该供压方式的灵活性相对较强，能够根据实际需求进行动态调整，从而避免“空载”问题的出现，提高系统资源的利用效率。
2.7 供能系统优化
在供能系统节能优化处理方面，应注意以下几点内容：第一，在供能系统中，主要由主电源和备用电源两部分构成，其中备用电源可以使用 UPS 电源（断电后后持续工作 3 到4 个小时），在主电源出现问题之后，可以利用及时跳转到备用电源上来保持持续供能的状态。第二，做好储能准备工作，电网在供电期间，在不同用电时间段所收取的电费也存在着不同，对此制药企业可以充分利用电价差，在电价较低的时间段，将电能储存到储能设备当中，在电价较高的区间，则可以将储能设备中的电能进行释放，辅助生产活动的进行，以此来降低制药生产过程的成本，提高系统运行的节能性。
2.8 管路泄漏管理
除了上述提及到的应用内容外，在空气压缩系统节能处理的过程中，做好管路泄漏管理也是非常重要的工作。在科学技术体系不断完善的背景下，除了依靠人工巡查的方式来找出系统存在的渗漏问题外，还可以借助无损探伤技术（如超声波检测技术、涡流检测技术等）来完成系统管路完整性的检查。针对发现的问题做出及时处理，同时也需要做好检修记录工作，对于故障位置、故障原因、故障处理流程等内容做好统计，从而为智能检修体系的建立提供可靠的数据支持，减少能源的浪费。
3 结语
综上所述，从目前发展情况来看，我国的能源产出比相对较低，部分行业在生产期间存在着较为严重的资源浪费问题。空气压缩系统作为制药生产过程中的重要设施，通过将节能技术应用到空气压缩系统运行中，不仅可以减少资源损耗，提高资源利用效率。而且对于促进医药企业经济发展也有着积极地意义。
作者
杭州中美华东制药江东有限公司 周枫
参考文献：
[1] 尹冬晨. 唐钢南区压缩空气系统节能技术改造及创新
[2] 胡樱子, 候温儒, 张贵宾. 压缩空气系统节能技术在制药行业的应用分析
