本项目从电解铝行业的工艺入手，建立了一整套从源头到末端的压缩空气系统节能方案，该项目的成功实施，实现了年节省电量2372万度，折合节省标准煤7872吨，折合减少二氧化碳排放28336吨。电解铝生产是用电大户，50%的成本是电费，据工业统计2012年全国电解铝企业的压缩空气系统用电量已突破36亿度，实施该项目预计节电空间超过10.8亿度，节省标准煤36万吨，节能收益为近5.4亿元。
 
                    

  1. 项目背景介绍

   电解铝生产企业均为重点用电大户，其中50%的成本是电费，2012年全国电解铝行业年产量2000万吨，全国规模电解铝厂100家左右，压缩空气系统用电量为36亿度。大部分电解铝企业大都依赖自发电来维持较低的用电成本，随着煤价的不断上涨，企业的发电成本节节攀升，一般情况，当电价成本超过0.40元，就会面临亏损的局面，目前，绝大多数企业处在亏损的边缘，节能降耗是企业唯一的出路，必须向节能要效益。而起压缩空气系统存在着诸多的不合理现象，泄露和浪费严重，有效科学的节能手段则可以在短时间内有效的降低用电能耗。北京爱社时代科技发展有限公司专业从事压缩空气系统的节能改造，长期的技术积淀，使其具备了一整套有效的节能措施。本项目研发人员从电解铝工艺入手，结合生产流程开发了一整套从源头到末端的压缩空气系统节能方案，取得了优异的效果。

  2. 项目目标与原则

  本项目主要目标如下：

（1） 实现日节省电量6万度以上；
（2） 结合电解铝工艺，有效改进末端喷吹设备，减少能耗浪费；
（3） 开发真空抬包节能装置，实现本环节能耗降低；
（4） 开发打壳缸节气单元，实现电解槽用气量的有效控制，减少泄露；
（5） 开发空压系统节能监控系统，实现空压机的联控，减少加卸载造成的能耗浪费；
（6） 开发流量计量管理系统，实现用气管网的气体压力、流量的监测。

  项目改造原则：

（1） 节能为主，日常生产系统正常运行；
（2） 安全可靠、性能稳定；
（3） 结合实际工艺用其特点，优化其用气效率。
 
            

  3. 项目实施与应用情况详细介绍

  （1）情况介绍

  项目涉及一套从源头到末端的“系统整体节能”理论，从源头的空压站房到末端用气设备全部进行改造。

  1）问题分析：

①源头（空压站）:空压站设计余量偏大，空压机站单机运行、进气导叶调节，离心式空压机半载运行现象严重。
②压缩空气输送管网:流量计量缺失，设备压缩空气泄漏偏大、用气成本意识薄弱等。
③末端设备：末端设备用气不合理、效率低、设备用气存在浪费等。

  电解铝的末端设备用气需求和用电分析如图所示：
 
                    

  2）改造内容包括：

  ①源头（空压站）：采用空压站节能监控系统对空压机群进行集中管理，并导入用气预测功能进行机群智能调度，根据负载用气合理匹配空压机的输出。

  ②压缩空气输送管网：安装气体流量计量管理系统，对管网压缩空气压力、流量、露点等信息进行监测，并做有效的计量。采用智能气体泄漏检测设备进行检测，找出泄漏点并进行及时解决泄漏问题。

  ③降低用气量大设备的耗气量，用气量大设备包括氧化铝输送、电解槽打壳缸、喷吹设备、真空抬包等设备。主要节能手段包括：

  氧化铝输送:开发稳流稳压设备，使压缩空气依据输送量的需求进行合理供应，避免了当前存在压力波动较大，管道震动，流量供给过大所造成的浪费等问题。

   电解槽打壳缸：电解铝行业中打壳缸的耗气量占整个工厂压缩空气使用量的40%左右，对整个工厂能耗的影响至关重要。有效地降低打壳缸压缩空气的用量、提高打壳缸压缩空气使用效率是实现电解铝行业空压系统节能的有效途径。爱社科技为打壳缸量身定制了打壳专用节气单元，实现打壳缸气路的节能控制。此产品安装在电解槽气控柜后的主回路上，通过节气单元对打壳缸作动时供给气源压力，非打壳时供给低压（可手动设定压力）的方式，可大幅度减少气体泄漏，节约打壳用气40%左右。

   真空抬包环节：开发真空抬包专用节能装置。真空抬包专用节能装置为电解铝真空抬包设计，其采用3级真空发生技术，节省真空抬包压缩空气耗气量节省60%以上。其可以有效利用单喷后的气流继续用于吸气，扩大吸气初期的吸气流量，大幅减少抬包产生真空所需的压缩空气气量，并缩短抽铝准备时间。

  喷吹设备：采用节能喷吹设备进行节能改造。

  （2）项目创新点：

  1）空压机节能系统自学习控制技术，采用SVM智能算法根据实际工况，学习现场用气曲线，预测流量需求，在压力变化前自动调整空压机运行，可以响应现场用气量的阶段性变化，能够对终端设备的需求量变化进行实时补偿。空压机组的智能控制需要实现空压机组的台数控制、定压控制、预测控制和学习控制四类控制。四类控制相互关联而不独立，又各有侧重点，需要单独进行深入研究其理论基础和实现手段，最后进行将这些智能控制技术集成到系统上。

  2）末端用气管理，根据末端用气特点，优化车间管网，提高末端用气效率。优化末端设备的供气回路，保证用气设备压力平稳。改造气力输送装置的供气控制，实现按需供气。不合理用气部分的节能优化通过对部分高压点合理增压，使整个供气压力降低，减少末端压力的假性需求。

  4. 效益分析

  宁夏中宁县锦宁铝镁新材料有限公司该厂年生产电解铝30万吨，压缩空气总耗电量为4089万度，每年电费支出1635万元。我公司已对该厂的压缩空气系统已实施节能改造，该项目名称为压缩空气系统节能改造，采用分享型合同能源管理方式，合同期限为4年，该项目总投资600万元，2012年8月15日验收完成，目前项目运行良好，节能率为58%，节能改造后减少用电量2372万度，每年节省电费949万元，4年预计总收益为3000多万元。