压缩空气方案

① 空气压缩机的操作规程

空压机是不少企业主要的机械动力设备之一，保持空压机安全操作是非常必要的。严格执行空压机操作规程，不仅有助于延长空压机的使用寿命，而且能确保空压机操作人员安全，下面我们来了解一下空压机操作规程。
一、在空压机操作前，应该注意以下几个问题：
1．保持油池中润滑油在标尺范围内，空压机操作前应检查注油器内的油量不应低于刻度线值。
2．检查各运动部位是否灵活，各联接部位是否紧固，润滑系统是否正常，电机及电器控制设备是否安全可靠。
3．空压机操作前应检查防护装置及安全附件是否完好齐全。
4．检查排气管路是否畅通。
5．接通水源，打开各进水阀，使冷却水畅通。
二、空压机操作时应注意长期停用后首次起动前，必须盘车检查，注意有无撞击、卡住或响声异常等现象。
三、机械必须在无载荷状态下起动，待空载运转情况正常后，再逐步使空气压缩机进入负荷运转。
四、空压机操作时，正常运转后，应经常注意各种仪表读数，并随时予以调整。
五、空压机操作中，还应检查下列情况：
1．电动机温度是否正常，各电表读数是否在规定的范围内。
2．各机件运行声音是否正常。
3．吸气阀盖是否发热，阀的声音是否正常。
4．空压机各种安全防护设备是否可靠。
六、空压机操作2小时后，需将油水分离器、中间冷却器、后冷却器内的油水排放一次，储风桶内油水每班排放一次。
七、空压机操作中发现下列情况时，应立即停机，查明原因，并予以排除。
1．润滑油终断或冷却水终断。
2．水温突然升高或下降。
3．排气压力突然升高，安全阀失灵。
压机操作动力部分须遵照内燃机的有关规定执行。 1．空压机安装时，须宽阔采光良好的场所，以利操作与检修。
2．空气之相对湿度宜低，灰尘少，空气清净且通风良好，远离易燃易爆，有腐蚀性化学物品及有害的不安全的物品，避免靠近散发粉尘的场所。
3．空压机安装时，安装场所内的环境温度冬季应高于5度，夏季应低于40度，因为环境温度越高，空气压缩机排出温度越高，这会影响到压缩机的性能，必要时，安装场所应设置通风或降温装置。
4．如果工厂环境较差，灰尘多，须加装前置过滤设备。
5．空压机安装场所内空压机机组宜单排布置。
6．预留通路，具备条件者可装设天车，以利维修保养空压机设备。
7．预留保养空间，空压机与墙之间至少须有70公分以上距离。
8．空压机离顶端空间距离至少一米以上。
主流空压机的对比：
活塞空压机举例说明：尽管对于生产企业来说，双螺杆空压机主机和关键控制部件生产的技术和资金门槛很高，生产很不容易。但对于用户来说，由上表的分析可知，在双螺杆空压机的适用范围里，与相应的活塞式空压机比较，双螺杆的唯一缺点是购置成本高，但是，这完全可以从双螺杆的低使用成本和高寿命中得到弥补，实际上，购置成本只占整个成本很小的比例。
下面举例说明。如果有一个用户，要买一台20m/min，0.7MPa的空压机，计划使用十年，运行时间折合满载30000小时，我们给他们设计两种方案，见下表： 双螺杆空压机 活塞空压机 购置费用 15万 9万 配套功率 110千瓦 132千瓦 耗电 330万度 396万度 电费支出（按1元/度） 330万元 396万元 ★部分载荷或空载时电能多损耗之电费支出 调节功能完善，按8万度计8万元 16万度计16万元 ★★维护费支出 三滤和润滑油约6万元 约4万元 ★★★维修费支出 保养得当一般没有维修 约5万元 ★★★★更换新机费用 无 9万 总支出 359万 439万 总费用比较 节约80万 多支出80万元 ★ 这部分按工况的变化而变化，如果用气量稳定且与空压机排气量匹配的好，则这部分损失小，反之，损失大。
★★ 如果是皮带传动的螺杆机，则需要更换皮带。
★★★ 活塞空压机的后处理装置负担要重些，可能会增加后处理装置的维护维修费用。
★★★★ 还有一个因素要考虑的，就是活塞空压机用过一段时间后，会因磨损而使排气量降低，如果选型的时候余量考虑不够，会造成气不够用，影响生产效率，有时须再增加一台小排气量的空压机以弥补，这也是额外的开支。而螺杆空压机的排气量永远不会下降。 为了使空压机能够正常可靠地运行，保证机组的使用寿命，须制定详细的维护计划，执行定人操作、定期维护、定期检查保养，使空压机组保持清洁、无油、无污垢。
主要部件维护保养参照下表进行：
注意：A．按上表维修及更换各部件时必须确定：空压机系统内的压力都已释放，与其它压力源已隔开，主电路上的开关已经断开，且已做好不准合闸的安全标识。
B．压缩机冷却润滑油的更换时间取决于使用环境、湿度、尘埃和空气中是否有酸碱性气体。新购置的空压机首次运行500小时须更换新油，以后按正常换油周期每4000小时更换一次，年运行不足4000小时的机器应每年更换一次。
C．油过滤器在第一次开机运行300-500小时必须更换，第二次在使用2000小时更换，以后则按正常时间每2000小时更换。
D．维修及更换空气过滤器或进气阀时切记防止任何杂物落入压缩机主机腔内。操作时将主机入口封闭，操作完毕后，要用手按主机转动方向旋转数圈，确定无任何阻碍，才能开机。
E．在机器每运行2000小时左右须检查皮带的松紧度，如果皮带偏松，须调整，直至皮带张紧为止；为了保护皮带，在整个过程中需防止皮带因受油污染而报废。
F．每次换油时，须同时更换油过滤器。
G．更换部件尽量采用原装公司部件，否则出现匹配问题，供应商不会负责。 空压机每运行2000h左右，为清除散热表面灰尘，需将风扇支架上的冷却器吹扫孔盖打开，用吹尘气枪对冷却器进行吹扫，直至散热表面灰尘吹扫干净。尚若散热表面污垢严重，难以吹扫干净，可将冷却器卸下，倒出冷却器内的油并将四个进出口封闭以防止污物进入，然后用压缩空气吹除两面的灰尘或用水冲洗，最后吹干表面的水渍。装回原位。
切记！勿用铁刷等硬物刮除污物，以免损坏散热器表面。 空气中的水分可能会在在油气分离罐中凝结，特别是在潮湿天气，当排气温度低于空气的压力露点或停机冷却时，会有更多的冷凝水析出。油中含有过多的水份将会造成润滑油的乳化，影响机器的安全运行，可能引起的原因；
1．造成压缩机主机润滑不良；
2．油气分离效果变差，油气分离器压差变大；
3．引起机件锈蚀；因此，应根据湿度情况制定冷凝水排放时间表。 冷凝水的排放方法、应在机器停机、油气分离罐内无压力、充分冷却、冷凝水得到充分沉淀后进行，如早上开机前。
1、先打开放气阀排除气压
2、拧出油气分离罐底部的球阀前螺堵。
3缓慢打开球阀排水，直到有油流出，关闭球阀。
4拧上球阀前螺堵。 安全阀在整机出厂前已调定，供应商不提倡用户私自调整安全阀。如确需调整，则应在当地劳动安全部门或供应商维修人员指导下进行，以免造成不良后果。
对一般用户，提供一些压缩机维护建议，用户可参考实行。
①、每周：
a.检查机组有无异常声响和泄漏
b检查仪表读数是否正确
c.检查温度显示是否显示正常。
②、每月：
a.检查机内是否有锈蚀、松动之处，如有锈蚀则去锈上油或涂漆，松动处上紧
b.排放冷凝水。
③、每三个月：
a.清除冷却器外表面及风扇罩、扇叶处的灰尘
b.加注润滑油于电动机轴承上
c.检查软管有无老化、破裂现象
d.检查电器元件，清洁电控箱。 在运行状态下，压缩机的油位应保持在最低与最高油位之间，油多会影响分离效果，油少会影响机器润滑及冷却性能，在换油周期内，如果油面低于最低油位，应及时补充润滑油，方法是：
①、停机等内压释放完毕（确认系统无压力），拉下电源总开关。
②、打开油气分离罐上的加油口，补充适量的冷却润滑油。
③、空气压缩机正常运行后的换油时间参见定期维护保养表。 空压机长期运行会导致设备被水垢堵塞，将会使效率降低、能耗增加、寿命缩短。如果水垢不能被及时地清除，就会面临设备维修、停机或者报废更换的危险。长期以来传统的清洗方式如机械方法（刮、刷）、高压水、化学清洗(酸洗)等在对空压机清洗时出现很多问题：
不能彻底清除水垢等沉积物，并对设备造成腐蚀，残留的酸对材质产生二次腐蚀或垢下腐蚀，最终导致更换设备，此外，清洗废液有毒，需要大量资金进行废水处理。企业可采用高效环保清洗剂避免上述情况，其具有高效、环保、安全、无腐蚀特点，不但清洗效果良好而且对设备没有腐蚀，能够保证空压机的长期使用。 空压机噪声污染的控制噪声是人们不需要的一种声音，是一种公害已经提升到日程需要加以解决，噪声的污染是多方面的，但是对于空压机噪声的污染分类有下，噪声级在40dBA以上，对于睡眠就有不同程度的影响，长时间暴露在噪声之下，要引起永久性耳聋，往往好会引起消化不良、精神不佳、恶心呕吐、甚至出现人身伤亡事故。
空压机是量大面广的通用机械产品，广泛应用于机械、矿山、化工及建筑等部门，它所产生的噪声级别高、影响大，已经成为重要的环境噪声污染源之一，从生产到制造各个部门来说，解决空压机噪声问题可以一步提高产品的质量，解决空压机噪音能大大有助于改善民生和环境污染，空压机噪音污染需要合理的控制，国家已经在这方面加大了投资力度，
噪声污染也是环境污染的一个重要因素，生活在工厂或公路附近的人们，或多或少会受到机械设备以及汽车的噪声的困扰。将噪声污染指标作为考核工厂和生活环境的指标，早就被国家列入环境保护达标的指数当中。那么，设备生产供应商也应该有责任、有义务通过技术手段来减低机械设备运行过程中的噪声污染，更好的营造低分贝工作以及生活环境。 1、空气压缩机应停放在远离蒸汽、煤气迷漫和粉尘飞扬的地方。进气管应装有过滤装置。空气压缩机就位后，应用垫块对称楔紧。
2、经常保持贮存罐外部的清洁。禁止在贮气罐附近进行焊接或热加工。贮气罐每年应作水压试验一次，试验压力应为工作压力1.5倍。气压表、安全阀应每年作一次检验。
3、操作人员应经专门培训，必须全面了解空气压缩机及附属设备的构造、性能和作用，熟悉运转操作和维护保养规程。
4、操作人员应穿好工作服，女同志应将发辫塞入工作帽内。严禁酒后操作，不得从事与运行无关的事情，不得擅自离开工作岗位，不得擅自决定非本机操作人员代替工作。
5、空气压缩机起动前，按规定做好检查和准备工作，注意打开贮气罐的所有阀门。柴油机启动后必须施行低速、中速、额定转速的加热运转，注意各仪表读数是否正常后，方可带负荷运转。空压机应逐渐增加负荷启动，各部分正常后才可全负荷运转。
6、空气压缩机运转过程中，随时注意仪表读数(特别是气压表的读数)，倾听各部音响，如发现异常情况，应立即停机检查。贮气罐内最大气压不许超过铭牌规定的压力。每工作2～4h，应开启中间冷却器和贮气罐的冷凝油水排放阀门1～2次。搞好机器的清洁工作，空压机长期运转后，禁止用冷水冲洗。
7、空气压缩机停机时应逐渐开启贮气罐的排气阀，缓慢降压，并相应降低柴油机转速，使空压机在无负荷，低转速下运转5～10秒。空压机停转后，柴油机在低转速下继续运转5秒再停机。冬季温度低于5度，停机后应放尽未掺加防冻液的冷却水。
8、在清扫散热片时，不得用燃烧方法清除管道油污。清洗、紧固等保养工作必须在停机后进行。用压缩空气吹洗零件时，严禁将风口对准人体或其他设备，以防伤人毁物。
9、定期（每周）对贮气罐安全阀进行一次手动排气试验，保证安全阀的安全有效性。
10、搞好机器的清洁工作，空压机长期运转后，禁止用冷水冲洗。 空压机排气量是指空压机单位时间内排出的、换算为吸气状态下的空气体积。
影响因素
1.泄漏：空压机转子与转子之间及转子与外壳之间在运转时是不接触的，会有一定的间隙，因此就会产生气体泄漏。
2.转速：空压机的排气量与转速成正比。而转速往往会随电网的电压、频率而变化。
3.吸气状态：一般的容积型空压机，吸气体积不变。当吸气温度升高，或吸气管路阻力过大而使吸入压力降低时，气体的密度减小，相应地会减少气体的质量排气量。
4.冷却效果：气体在压缩过程中温度会升高，空压机转子与机壳的温度也相应升高，所以在吸气过程中，气体会受到转子和机壳的加热而膨胀，因此相应地会减少吸气量。
如何提高
提高空压机排气量也就是提高输出系数，通常采用如下方法：
1.必要时，清理气缸和其他机件。
2.正确选择余隙容积的大小；
3.采用先进的冷却系统；
4.保持活塞环的严密性；
5.减少气体吸入时的阻力；
6.保持气阀和填料箱的严密性；
7.保持吸气阀和排气阀的灵敏度；
8.应吸入较干燥和较冷的气体；
9.适当提高空压机的转速；
10.保持输出管路、气阀、储气罐和冷却器的严密性； 压力参数匹配
工作气压控制：即工作时需要的空气压力是多大。实验室用空压机大多气压在0—8BAR（约0—8公斤）可调，符合实验设备的气压要求。稳定持续的排气量（通常用L/MIN表示）：是指额定工作压力情况下每分钟气体流量多少升，而且要保证持续稳定的气体流量，因此对空压机工作稳定性要求非常高。
压缩空气质量
无油空压机是首选：无油空压机机器本身材料不含油性物质，工作时也不用添加任何润滑油，因此大大提高了所排出空气的质量，对用户所要配套设备的安全也有了保障，不像有油空压机，因排出气体中含大量油分子，会对用户所配套的设备带来不同程度的腐蚀，因此选择无油静音空压机对空气质量的保证是必要的。在配置空气过滤装置后，空气质量应达到以下国际标准值。
空气压缩机的选择主要依据气动系统的工作压力和流量。
气源的工作压力应比气动系统中的最高工作压力高20%左右，因为要考虑供气管道的沿程损失和局部损失。如果系统中某些地方的工作压力要求较低，可以采用减压阀来供气。空气压缩机的额定排气压力分为低压（0.7~1.0MPa）、中压（1.0~10MPa）、高压（10~100MPa）和超高压（100MPa以上），可根据实际需求来选择。常见使用压力一般为0.7-1.25。首先按空压机的特性要求，选择空压机的类型。
再根据气动系统所需要的工作压力和流量两个参数，确定空压机的输出压力pc和吸入流量qc，最终选取空压机的型号。 pc=p+∑△p
pc：空压机的输出压力
p：气动执行元件的最高使用压力
∑△p：气动系统的总压力损失。
一般情况下，另∑△p=0.15~0.2MPa。 不设气罐，qb=qmax
设气罐，qb=qsa
qb：气动系统提供的流量
qmax：气动系统的最大耗气量
qsa：气动系统的平均耗气量
空压机的吸入流量，qc=kqb
qc：空压机的吸入流量
k：修正系数。主要考虑气动元件、管接头等处的漏损、气动系统耗气量的估算误差、多台气动设备不同时使用的利用率以及增添新的气动设备的可能性等因素。一般k=1.5~2.0. p=（n+1）*k*p1*qc*(pc/p1）^{[(k-1）/[(n+1）*k]-1}/(k-1）*0.06

② 浅析压缩空气储能

压空属于物理储能方式的一种，它与抽水蓄能齐名，无论是存储时间、放电功率、还是运行寿命，都有着卓越的表现，但它同样有着自身的缺点，比如系统复杂，比如受地域影响等。

一 压缩空气原理

压缩空气的基本原理很简单，在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式，原理如下图所示。若需要更近一步解释，你只需锁定储气罐内的空气即可，两个动作，充气时储存能量，膨胀时释放能量。

然而，如果你在此处宣布已经掌握了压空技术，为时过早。要知道，原理不能解决任何问题，需要在原理的基础上舔砖加瓦，优化利用，才能达到合理的应用标准。于是，压空的各种变异横空出世，为了便于理解，我温度、压力、容积等方面着手，一步步深入介绍。

1.1 温度

我先强调一点：温度是一种能量。对于压缩机而言，压缩过程温度越低，耗费电能越少；与之相反，对于膨胀机而言，膨胀起始点温度越高，膨胀过程中得到的有用功越多。所以，降低压缩温度，或者提高膨胀进气温度，是提高系统效率的一种重要而有效的手段。请看下图变异1，在压缩机的出口增加了冷却器，以回收压缩热，在膨胀机（或涡轮机）的入口增加回热器，以提高进气温度。回热器的热量可由冷却器供给，如果必要，涡轮机的出口废弃也可以进一步回收，这取决于废弃的温度品味。该系统叫称为回热式系统。

相较于原理型系统，回热系统储电效率有所增加，然而它的不足在于，冷却器和回热器分开设置，在热量回收过程中存在较大热损失。为解决这一问题，有人提出绝热压缩空气系统，变异2，参照下图。将压缩过程中产生的热量存储起来，然后在发电过程中用这部分热量预热压缩空气，冷却器和回热器合为一体，对外进行绝热处理，业内称作先进绝热压缩空气储能系统（AA-CAES），该系统面临的最大挑战是如何经济、有效地设计和制造出压力工作范围大的压缩机、涡轮机和除热器。

一切比较完美，但还忽略一点，即使100%回收利用，压缩过程中产生的热量不足以使涡轮机持续长时间稳定运行，换句话说，只靠自身的热回收很难保持系统抵抗外部负荷波动。热量不够怎么办？引进额外热源，天然气，将天然气与来自储气罐的高压空气混合燃烧，推进涡轮机旋转发电。请看下图，变异3。对比以上系统，它的可靠性最高，稳定性最强，灵活性最优，所以在德国1978年建造首套压空储能电站时，果断采用这种方案。然而，变异3的引发的问题在于：消耗化石能源，增加温室气体排放。于是在国内做压空系统的高校研究所想方设法消除对外在热源的利用，比如清华大学的卢强院士，推非补燃压空系统。此处必须加句评论，难度都很大，不用补燃，系统复杂程度会提高，可靠性也会有波动，平衡各个功能单元，是一件技术含量很高的工作。

2 压力

谈到这里，如果你站起来宣布掌握了压空技术，我会告诉你又早了。除了温度之外，还有一个参数没有讲，压力！与温度相比，压力的影响更加多元。压缩阶段，压力越高，同等温度下空气密度越大，同等体积的储罐储存的空气量更多，储能密度更高；膨胀阶段，初始入口压力越高，出口压力越低，有用功输出越高。

现在的问题来了，能不能只使用一台压缩机，比如从1个大气压直接压缩到100个atm？膨胀过程从40个atm膨胀到1atm？我可以负责任的告诉你，理论上可以，但如果你真敢这么做，保证系统电-电转换效率会低的让你下不来台！如何解决这一问题？热力学给出的指引是多级压缩，中间冷却，可显着降低压缩过程中的电力消耗；多级膨胀，中间加热，可显着增加膨胀过程中的发电量，综合起来，储电效率必然显着提高。

下图为非补燃多级压缩系统图，可以看出，在每台压缩机后加装热回收器，通过回热系统将热量传递到各级膨胀机的入口处。

当系统采用绝热压缩时，综合多级压缩和多级膨胀，组成的系统如下图所示。

采用燃气补热的系统，多级压缩阶段与非补燃一致，不同的是在各级膨胀机入口加装燃烧室，详见下图。

1.3 容积

压空系统的技术痛点在于气体的密度太低，常压下空气密度为1.25kg/m3，即使在10Mpa高压下密度也只有100kg/m3左右，相比水的1000kg/m3，差了足足十倍，这意味在相同储存质量下，空气的罐子要比水大十倍。要解决大规模空气存储的方法至少有3个，方法一，就地取材，寻找废弃的矿井，进行密封承压方面的改造，然后将空气压入其中，这种方法既经济又可靠，而且储量惊人，比如德国的Huntorf压空电站可储存30万立方的空气，但是，这种方式受制于地形限制，灵活性差，比如我想在南京建一座压空电站，即使金坛的溶洞再优越，我也用不上。方法二，高压储气罐，该方式操作灵活，完全不受地域地形限制，比如中科院在廊坊的示范项目，采用2个直径2.4m，长10m的储罐，每个储存45m3的高压空气，储罐压力10Mpa，储罐设备属于特种设备范畴，无论从制造，安装还是运行，都要经过严格的检查，成本相对较高。方法三，空气液化。为了进一步减小储罐体积，有专家想到了变态，将气体液化，密度将增加上百倍，于是体积减少上百倍，通过设计，使膨胀机出口的空气温度低于78.6K（-196.5℃）时，空气被液化，系统流程见下图，这种系统的特点是体积小，管路复杂，效率低。我在一次讲座上跟东大热能所的肖睿教授聊天时得知，他测算过液化压空储能的理论效率60%，实际效率能打七折就已经很不错了。

1.4 冷热电三联供

在储能领域，压空算是个另类，不能用传统的评价标准衡量它，比如只追求电-电存储效率，压空肯定毫无优势，非补燃机组能达到40%已算很不错了。但它在发电的同时，还能兼顾供冷和供热，俗称冷热电三联供，其实原理没有任何改变，只是将压缩过程产生的热量用于供热，膨胀机出口的低温空气用于制冷，膨胀产生的有用功用于发电，详见下图。冷热电三联供的特点是能源利用效率高，若以热能利用为基础测算，系统效率可达70-85%。

二 系统特点

在储能家族中，压空和抽水蓄能属于一个阵营，即是一种可以大功率，长时运行的物理储能技术，各种技术对比见下图（CAES），技术特点如下：

（1）输出功率大（MW级），持续时间长（数小时）；

（2）单位建设成本低于抽水蓄能，具有较好的经济性；

（3）运行寿命长，可循环上万次，寿命可达40年；

（4）环境友好，零排放。

三 系统结构

一套完整的压空系统五大关键设备组成：由压缩机、储气罐、回热器、膨胀机以及发电机，结构详图如下。

3.1 压缩机

压缩机是一种提升气体压力的设备，见下图。压缩机的种类和压缩方式各不相同，但设计者会更关心它的进出口压力参数，表征为四个参数，一是工作压力区间，二是压缩比，即进出口压力比值，三是进出口温度或绝热效率，四是压缩功率与流量。清华大学卢强院士的500kw压空系统中所用其中一台压缩机参数为：进气压力1atm，25℃，排气压力3.5atm，143℃，压缩比3.5，轴功率76.7kw。

3.2 储气罐

储气罐是高压空气的出厂场所，说白了就是一个岩洞或者一个罐子。这里还是要强调，温度是一种能量，60℃和20℃条件下，空气的能量大不一样，所以有必要对储罐进行保温处理，尽量维持罐内温度一致，减小对流损失。尺寸与耐压等级等制造问题，交给工厂。

3.3 回热器

回热器是热交换器的统称，包括预热器，冷却器，换热器等等，回热器的功能是通过温差传热回收热量，达到节能效果。

3.4 膨胀机

膨胀机的英文名字叫“turbine”，又叫透平，也有叫涡轮机的，它的功能是通过膨胀，将空气的内能转化为动能，推动与之相连的发电机，又将动能转化为电能，见下图。标定膨胀机的参数有进出口压力与温度，膨胀系数等。

3.5 发电机

发电机是一种发电设备，将各种形式的能量转化成电能，此处略过。

四 压空系统应用领域

（1）调峰与调频。大规模压空系统最重要的应用就是调峰和调频，调峰的压空电站分为两类，独立电站以及与电站匹配的压空系统。

（2）可再生能源消纳。压空系统可将间断的可再生能源储存起来，在用电高峰期释放，可显着提高可再生能源的利用率。

（3）分布式能源。大电网和分布式能源系统结合是未来高效、低碳、安全利用能源的必然趋势。由于压空具备冷热电联供的优点，在分布式系统中将会有很好的应用。

五 性能评价指标

为了更清楚表达工作过程的能量传递，我借用了哈佛大学Azziz教授论文中的一张图，见上图。其中W为电功，Q为热量，箭头向内代表进入系统，向外表示系统输出，流程箭头代表空气流向。一目了然，比如压缩机工作消耗的电能来自于电网，膨胀时向电网输出电能，都能直观看到，并且判断：系统用电越小越好，回收的热量越多越好，向外输出的电能越大越好。

在我看来，表征系统性能的参数主要有两个，一个是电能存储效率，另一个是系统能量效率。电能存储效率是电能输出与输入的比值，这对电网运营至关重要；系统能量效率是输出的电能+热能与输入之比，表征整个系统的总效率，这对压空系统至关重要。

六 国内外压空项目

6.1 德国Huntorf

Huntorf是德国1978年投入商业运行的电站，目前仍在运行中，是世界上最大容量的压缩空气储能电站。机组的压缩机功率60MW，释能输出功率为290MW。系统将压缩空气存储在地下600m的废弃矿洞中，矿洞总容积达3.1×105m，压缩空气的压力最高可达10MPa。机组可连续充气8h，连续发电2h。该电站在1979年至1991年期间共启动并网5000多次，平均启动可靠性97.6%。电站采用天然气补燃方案，实际运行效率约为42%，扣除补燃后的实际效率为19%。

6.2 美国McIntosh

美国Alabama州的McIntosh压缩空气储能电站1991年投入商业运行。储能电站压缩机组功率为50MW，发电功率为110MW。储气洞穴在地下450m，总容积为5.6×105m，压缩空气储气压力为7.5MPa。可以实现连续41h空气压缩和26h发电，机组从启动到满负荷约需9min。该电站由Alabama州电力公司的能源控制中心进行远距离自动控制。与Huntorf类似的是，仍然采用天然气补燃，实际运行效率约为54%，扣除补燃后的实际效率20%。

6.3 日本上砂川盯

日本于2001年投入运行的上砂川盯压缩空气储能示范项目，位于北海道空知郡，输出功率为2MW，是日本开发400MW机组的工业试验用中间机组。它利用废弃的煤矿坑（约在地下450m处）作为储气洞穴，最大压力为8MPa。

6.4 中国

我国对压缩空气储能系统的研究开发开始比较晚，大多集中在理论和小型实验层面，目前还没有投入商业运行的压缩空气储能电站。中科院工程热物理研究所正在建设1.5MW先进压缩空气储能示范系统，该系统为非补燃方案，理论效率41%，实际运行效率33%。

在建的项目有江苏金坛压缩空气储能电站，利用盐穴储气，占地60.5平方公里，最大容腔体积32万㎡。

七 国内企业和机构

7.1 中科院热物理所

中科院工程热物理所在10MW先进压缩空气储能系统研发与示范方面，已完成10MW先进压缩空气储能系统和关键部件的设计，基本完成宽负荷压缩机、高负荷透平膨胀机、蓄热（冷）换热器等关键部件的委托加工，正在开展关键部件的集成与性能测试；全面展开示范系统的集成建设，于2016年6月完成。

7.2 清华大学电机系

清华大学电极控制理论与数字化研究室，由卢强，梅生伟等带头，该团队主要研究智能微电网，压缩空气储能等，压空方面的主要路线为非补燃型压缩空气储能技术。

7.3 澳能（毕节）

澳能集团有限公司简称澳能工业，成立于2011年，是在与中国科学院工程热物理所合作开发超临界压缩空气储能技术，利用电网负荷低谷期的余电或可再生资源发电不能并网的废电将空气压缩到超临界状态并存储压缩热，利用系统过程存储的冷能将超临界空气冷却液化存储（储能）；在发电过程中，液态空气加压吸热至超临界状态（同时液态空气中的冷能被回收存储），并进一步吸收压缩热后通过涡轮膨胀机驱动发电机发电（释能）。通过系统热能和冷能的存储、回收，实现系统效率的提高。超临界压缩空气储能利用空气的超临界特性，同时解决了传统压缩空气储能依赖大型储气室和化石燃料的两个技术瓶颈。

关于微控新能源

深圳微控新能源技术有限公司（简称微控或微控新能源）是全球物理储能技术领航者。公司全球总部位于深圳，业务覆盖北美、欧洲、亚洲、拉美等地区，凭借“安全、可靠、高效”的全球领先的磁悬浮能源技术，产品与服务广泛受到华为、GE、ABB、西门子、爱默生等众多世界500强企业的信赖。

面向未来能源“更清洁、高密度、数字化”的三大趋势，公司持续致力于为战略性新兴产业提供能源运输、储存、回收、数据化管理提供系统解决方案。

③ 生活中应用了压缩空气特点的有什么什么什么和什么等

*仅供医学专业人士阅读参考
拒绝“一头雾水”，详解“雾化30问”，让你不再“雾里看花”
雾化吸入疗法，疗效确切，适应证广泛，是呼吸系统相关疾病重要的治疗手段。然而，雾化吸入治疗的不规范使用，不仅会直接影响治疗效果，更可能带来安全隐患，危及患者生命健康。
临床工作中，关于雾化吸入治疗，你是否有很多疑问？拒绝“一头雾水”，接下来，详解临床常见的30个问题，让你不再“雾里看花”。
1
雾化吸入疗法有何优势和特点？
雾化吸入疗法，是应用雾化吸入装置，使药液形成粒径0.01-10μm的气溶胶微粒，以便被吸入并沉积于气道和肺部，发挥治疗作用的给药方法。具有如下特点：
(1)起效快、局部药物浓度高：吸入药物直接作用靶器官——呼吸道和肺部 （肺组织有巨大的肺泡表面积，狭小的气血通路，丰富的毛细血管网，酶活性低，在肺深处有较慢的清除速率，肺泡细胞膜较薄），避免肝脏首过效应，起效快，局部浓度高；
(2)用药量少，全身不良反应少：较全身给药而言，药物剂量小，一般仅为5%-10%，体内吸收少，全身不良反应大大减少；
(3)使用方便：潮式呼吸有效，无需患者配合，使用简便；
(4)其他：湿化气道，稀释痰液，可辅助供氧和实现联合药物治疗。
2
雾化吸入治疗的装置有哪些？各自的优缺点是什么？临床如何选择雾化装置？
(1)分类：雾化吸入装置是一种将药物转变为气溶胶形态，并经口腔 （或鼻腔）吸入 的药物输送装置。小容量雾化器是目前临床最为常用的雾化吸入装置，其储液容量一般小于10mL。根据发生装置特点及原理不同，可分为3种：射流雾化器、超声雾化器和振动筛孔雾化器。
图1 雾化吸入治疗的装置的分类
(2)优缺点：
表1 各类雾化吸入治疗的装置优缺点
(3)雾化装置的选择：
1)射流雾化器：适用于下呼吸道病变或感染、气道分泌物较多，尤其伴有小气道痉挛倾向、有低氧血症严重气促患者。
气管插管患者常选用射流雾化器雾化吸入支气管舒张剂治疗支气管痉挛，但气管插管可影响气溶胶进入下呼吸道，若欲达到相同疗效，一般需较大的药物剂量。
2)超声雾化器：工作时会影响混悬液[ 如糖皮质激素雾化吸入制剂（ICS）]雾化释出比例，可使容器内药液升温，影响蛋白质或肽类化合物的稳定性。
超声雾化器的释雾量较大，但由于药物容量大，药雾微粒输出效能较低，不适用于哮喘等喘息性疾病的治 疗。
3)振动筛孔雾化器：振动筛孔雾化器减少超声振动液体产热对药物的影响，筛孔的直径可决定产生药雾颗粒的大小。
振 动筛孔雾化器雾化效率较高且残留药量 较少（0.1-0.5mL），并具有噪音小、小巧轻便等优点。 与射流雾化器和超声雾化器比较，震 动筛孔雾化器的储药罐可位于呼吸管路上方，方便增加药物剂量。
3
面罩式雾化器与口含式雾化器哪种更好？
面罩式雾化器是通过鼻腔或者口腔吸入治疗，但更多的是通过鼻腔进入，相对而言药物的使用率会比口含式吸入低一些。
口含式雾化器是直接经过口腔进入，下达呼吸道，相对药物损耗小，肺内药物沉积多，药物作用也会较好一些。但一些特殊情况，面罩式雾化器比口含式雾化器更好：
(1)患者因体力、智商、理解能力比较差，或者是无法进行配合的时候，使用面罩式吸入器比较好；
(2)老年患者，因四肢能力弱，自我调节能力不足，无法配合雾化治疗时，使用面罩式吸入器比较好；
(3)对于过敏性鼻炎和腺样体肥大的患者，可能需要使用特殊的雾化面罩更有利。
4
雾化吸入时，有效雾化颗粒是多大？
有治疗价值即能沉积于气道和肺部的雾化颗粒直径，应在0.5-10μm，以3-5μm为佳，其中粒径5-10μm的雾粒主要沉积于口咽部，粒径3-5μm的雾粒主要沉积于肺部，粒径＜3μm的雾粒50%-60%沉积于肺泡。
图2 雾化吸入时的有效雾化颗粒
5
喷射雾化器的氧流量为多少适宜？
喷射雾化器产生的颗粒直径和释雾量取决于压缩空气泵性能或氧流量。其中，压缩空气泵产生的压力和流量较为恒定，所产生的气溶胶颗粒大小适宜，稳定性较好。
使用氧气源驱动，则氧流量需调节为6-8L/min。氧流量过小，产生的颗粒较大，不能到达作用部位；而流量过大，易导致药物过早过快的丢失。
6
单位时间的释雾量越大越好吗？
虽然，单位时间的释雾量大，可以使被吸入的药量增加，继而更有效地发挥治疗效用，但在短时间内，增多的药物进入体内带来的不良反应也可能增大，需要综合评估。
此外，如果短时间内大量液体经雾化吸入到体内，有可能导致肺积液过多（肺水肿），或气道内附着的干稠分泌物经短时间稀释后体积膨胀，导致急性气道堵塞。
7
雾化液总体积越大越好吗？
建议雾化液总体积为4-5mL。总体积过大，药液容易溅出，雾化时间过长，患者易于疲劳，尤其对于患儿来说，过长的雾化时间会导致注意力不集中、不耐烦、哭闹等，使吸入效率大大减低。总体积过小，残留体积占比过大，雾化药物太少，到达下呼吸道的药量相对较少，影响治疗效果。
8
雾化时间越长越好吗？
在雾化液总体积和气体流量一定的情况下，其实雾化时间是相对固定的，大约10-15min。
此外，喷射雾化器的残留体积一般是0.5-2mL，当剩余雾化液小于残留体积时，雾化器则不产雾。随着水分蒸发，气溶胶的温度逐渐降低，易引起支气管痉挛，雾化液浓缩、药物输出减少、颗粒增大，影响治疗效果。
9
机械通气的雾化器应如何连接？
(1)在进行有创通气雾化吸入治疗时，持续产生气溶胶的雾化器直接连接在Y型管或人工气道处，会造成呼气相气溶胶的损耗，应将其连接在呼吸机吸气管路远离人工气道处，前后的管路可起到储雾罐的作用，从而减少在呼气相连续雾化时造成的气溶胶浪费，进一步增加气溶胶的输出量；
(2)人工气道直径越大、长度越短，气溶胶的输送率越高；气管切开患者雾化吸入时气溶胶输送率较气管插管高。当气管切开患者脱机但未拔管时，如果需要使用雾化器吸入，用T管（雾化装置与呼吸管路的连接管）连接与用气管切开面罩相比，前者气溶胶输送率更高。如果雾化同时用简易呼吸器连接T管（T管另一侧阻塞）辅助通气，气溶胶输送率可增加3倍；
(3)呼吸机管路中往往有较多接头和弯头，气流容易在这些部位形成湍流，导致气溶胶大量沉降损耗。改进为流线型的呼吸管路或T管有可能提高气溶胶的输送效率。
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雾化吸入时，怎样“呼吸”才正确？
影响气溶胶沉积的呼吸形式，包括吸气流量、气流形式、呼吸频率、吸气容积、吸呼时间比和吸气保持。
呼吸频率快且吸气容积小时，肺内沉积较少。吸气流量过快，局部易产生湍流，使气溶胶因互相撞击沉积于大气道，导致肺内沉积量明显下降。
当吸气容量恒定时，随潮气量的增加、吸气时间延长，深而慢的呼吸更有利于气溶胶的沉积。
因此，雾化吸入治疗时，采用慢而深的呼吸有利于气溶胶微粒在下呼吸道和肺泡沉积，提高雾化治疗效果。
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雾化吸入时，最佳“体位”是什么？
患者取坐位并保持上半身直立，有利于膈肌收缩，保持呼吸道通畅，保证药物充分地进入下呼吸道和肺泡，便于拍背协助排痰。
卧位或侧卧位进行雾化治疗，不仅影响患者的潮气量、深吸气量及排痰，而且雾化器杯体容易倾斜，导致药液溅出，降低雾化治疗效果。
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患者的呼吸系统特征对雾化有何影响？
患者的呼吸系统特征可影响气溶胶在呼吸道的输送，如气道黏膜炎症、肿胀、痉挛，分泌物潴留等病变导致气道阻力增加时，吸入的气溶胶在呼吸系统的分布不均一，狭窄部位药物浓度可能会增加，阻塞部位远端的药物沉积减少，从而使临床疗效下降。
因此，雾化治疗前，应尽量清除痰液和肺不张等因素，以利于气溶胶在下呼吸道和肺内沉积。
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为何不推荐以静脉制剂替代雾化吸入制剂使用？
静脉制剂中常含有酚、亚硝酸盐等防腐剂，吸入后可诱发哮喘发作，而且非雾化吸入制剂的药物无法达到有效雾化颗粒要求，无法经呼吸道清除，可能沉积在肺部，从而增加肺部感染的发生率。
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为何不推荐传统“呼三联”方案（地塞米松、庆大霉素、α-糜蛋白酶）？
传统的雾化吸入方案曾在临床中广泛应用。但“呼三联”药物无相应雾化吸入制剂、无充分安全性证据，且剂量、疗程及疗效均无统一规范，故不推荐雾化治疗。
(1)地塞米松：无雾化剂型，进入体内后需要在肝脏代谢才能起效，脂溶性低、水溶性高，与气道黏膜组织结合较少，肺内沉积率低，与糖皮质激素受体的亲和力低，在气道内滞留时间短，较难通过雾化吸入发挥局部抗炎作用，疗效相对也较差；
(2)α-糜蛋白酶：无雾化剂型，对视网膜毒性较强，雾化时接触眼睛容易造成损伤；遇血液迅速失活，不能用于咽部、肺部手术患者；有报道该药对肺组织有损伤，吸入气道内可致炎症加重并诱发哮喘，故不适合雾化；
(3)庆大霉素：无雾化剂型，气道药物浓度过低，达不到抗感染的目的，细菌长期处于亚抑菌状态，易产生耐药，同时可刺激气道上皮，加重上皮炎症反应，故不适合雾化。
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为何不推荐雾化吸入中成药和抗菌药物？
(1)中成药无雾化吸入制剂，所含成分较多，安全性有效性证据不足。
(2)目前国外已上市的雾化吸入治疗用的抗感染药物仅有几种，我国仅有部分厂家的注射用两性霉素B被批准用于雾化吸入治疗严重的系统性真菌感染。由于抗感染药物的雾化吸入剂型尚未在我国上市，其疗效及安全性缺乏充分的循证医学证据。
非雾化吸入剂型抗感染药物雾化可引起多种不良反应，如呼吸机麻痹、变态反应、肌无力、神经肌肉接头阻断反应等，此外注射剂型中抗氧化剂和防腐剂等辅料还可导致患者出现严重的气道痉挛。
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国内是否有盐酸氨溴索雾化液？将盐酸氨溴索注射液雾化使用，有何危害？
(1)氨溴索雾化吸入剂型已经在我国上市。
(2)盐酸氨溴索注射液说明书中规定的给药途径只有静脉注射，将非雾化制剂用于雾化吸入治疗属于超说明书用药，存在安全隐患。注射用盐酸氨溴索被0.9%氯化钠溶解后pH为5.1，生理状态下，覆盖在呼吸道上表皮层的液体的pH为中性。
如果患者本身具有气道高反应性，受到酸性溶液的雾化刺激后可导致支气管痉挛。另外，静脉制剂中常含有酚、亚硝酸盐等可诱发哮喘的防腐剂，且非雾化吸入制剂的药物无法达到有效雾化粒径要求，可能沉积在肺部增加感染的发生率。
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利巴韦林是否可用于雾化治疗？
利巴韦林在美国只有口服和雾化吸入两种给药方式，其中雾化吸入方式美国食品药品监督管理局（FDA）只批准用于呼吸道合胞病毒引起的重度下呼吸道感染，不用于普通的上呼吸道感染。
在我国，部分地区常以静脉制剂替代雾化制剂使用，利巴韦林注射液的抗病毒谱窄，可能产生严重的毒副作用，不推荐利巴韦林注射液用于雾化治疗。
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对雾化吸入的药物贮藏和配置有何要求？
(1)药物贮藏：按说明书要求贮存，使用前应仔细检查药品，确保药品在有效期内，颜色性状均正常；
(2)药物配置：碱性药液、高渗盐水及纯化水可引起气道高反应性，应避免用于雾化吸入。油性制剂可能引起脂质性肺炎，不能用于雾化吸入。雾化吸入制剂应在开瓶后立即使用。部分药物不能在同一容器中混合使用，应严格遵医嘱用药。
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雾化吸入治疗前，有哪些注意事项？
(1)雾化吸入治疗前1h不应进食，清洁口腔分泌物和食物残渣，以防雾化过程中气流刺激引起呕吐；
(2)洗脸、不抹油性面膏，以免药物吸附在皮肤上；
(3)对于婴幼儿和儿童，为保持平静呼吸宜在安静或睡眠状态下治疗，前30min内不应进食。
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雾化吸入治疗中，有哪些注意事项？
(1)按医嘱将药液配置好放入雾化吸入器内，如采用氧气驱动雾化，应调整好氧流量至6-8L/min，观察出雾情况，注意勿将药液溅入眼内；
(2)采用舒适的坐位或半卧位，用嘴深吸气、鼻呼气方式进行深呼吸，使药液充分达到支气管和肺部；
(3)关注雾化吸入治疗中潜在的药物不良反应，出现急剧频繁咳嗽及喘息加重，如是雾化吸入过快或过猛导致，应放缓雾化吸入的速度；出现震颤、肌肉痉挛等不适，不必恐慌，及时停药，如为短效β2受体激动剂（SABA）类药物，如特布他林引起，一般停药后即可恢复，后随访告知医生；出现呼吸急促、感到困倦或突然胸痛，应停止治疗并立即就医。
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雾化吸入治疗后，有哪些注意事项？
(1)使用面罩者嘱其及时洗脸，或用湿毛巾抹干净口鼻部以下的雾珠，以防残留雾滴刺激口鼻皮肤引起皮肤过敏或受损；
(2)婴幼儿面部皮肤薄，血管丰富，残留药液更易被吸收，需及时洗漱；
(3)年幼儿童可用棉球蘸水擦拭口腔后，再适量喂水，特别是使用激素类药物后，以减少口咽部的激素沉积，减少真菌感染等不良反应的发生；
(4)及时翻身拍背有助于使粘附于气管、支气管壁上的痰液脱落，保持呼吸道通畅；
(5)雾化吸入装置应该专人专用，避免交叉污染，每次使用后需进行清洁并干燥存放，以防受到污染后成为感染源，影响治疗。
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老年患者雾化吸入，有哪些注意事项？
老年患者在使用雾化吸入制剂时，一方面提高其用药依从性和准确性，另一方面需确保其用药的安全性。
(1)ICS：老年人群用药时肺炎发生风险受到广泛关注，不同的ICS肺炎风险之间可能存在差异；
(2)支气管扩张剂：患有心脏病（如心律失常、冠心病等）的老年患者， 雾化吸入SABA时，应严格掌握按需吸入的原则，吸入次数过多或吸入剂量过大易引起心律失常或冠心病症状加重；
(3)前列腺增生或膀胱癌颈部梗阻的老年患者：应慎用短效抗胆碱能药物（SAMA）。
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儿童患者雾化吸入，有哪些注意事项？
(1)布地奈德混悬液是目前美国食品药品管理局批准的唯一可用于4岁以下儿童的ICS雾化剂型，是我国《国家基本药物目录》中唯一推荐用于平喘的ICS雾化剂型，是世界卫生组织（WHO）儿童基药目录（适用于12岁以下儿童）中唯一推荐用于治疗哮喘的ICS；
(2)SABA是治疗任何年龄儿童喘息发作的首选药物；
(3)儿童雾化吸入时应根据需要进行剂量调整，尽可能使用口罩吸入(年幼者应使用面罩吸入器)，优先选择密闭式面罩，且最好在安静状态下进行雾化吸入治疗；
(4)治疗过程中，应密切观察生命体征，如出现频繁咳嗽、气促、气道痉挛等症状时，应立即暂停雾化治疗进行观察，待缓解后评估是否适合继续治疗；
(5)对于需长期雾化治疗的儿童，应定期随访评估疗效，家长切不可自认孩子有好转就自行停药。
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孕期及哺乳期妇女雾化吸入，有哪些注意事项？
对于有持续性哮喘的妊娠期及哺乳期妇女，ICS是控制气道炎症的首选药物。布地奈德的FDA妊娠分级为B级，丙酸倍氯米松和丙酸氟替卡松为C级。
布地奈德治疗对先天畸形、胎儿死亡、孕龄及胎儿生长均无显着性影响。推荐妊娠期及哺乳期妇女首选布地奈德。特布他林很少经母乳排泄，可作为哺乳期妇女优先选用的SABA。
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无创呼吸机患者雾化吸入，有哪些注意事项？
机械通气时雾化吸入效率不及普通患者自主吸入，应适当增加吸入药物的剂量，同时缩短雾化吸入间隔时间，增加治疗次数。
建议机械通气患者雾化治疗时，床头抬高30°-50°，采取健侧卧位，利于药液沉积到患侧。
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气道高反应性人群雾化吸入，有哪些注意事项？
以控制症状为主，包括抗炎，抗过敏，解除气道平滑肌痉挛等。应时刻保持呼吸道顺畅，雾化吸入结束时应及时漱口和洗脸，以免药物引起刺激和不良反应。
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雾化吸入出现不良事件，该如何处理？
(1)雾化器及装置相关不良事件：戴面罩进行雾化吸入治疗时，药物可能会沉积在眼部，刺激眼球，如发生应立即用清水清洗，并换用咬嘴。气溶胶温度过低、输送的气溶胶密度过高、雾化溶液pH值不当、低渗及高渗气溶胶或可导致哮喘或其他呼吸系统疾病患者发生支气管痉挛，应立即停止雾化吸入,并予以相应治疗措施；
(2)患者相关不良事件：雾化吸入治疗根据其吸入药物的不同，可出现口腔干燥症、龋齿、口腔黏膜改变、溃疡、牙龈炎、牙周炎、味觉障碍等多种口腔疾病，通常与患者个人卫生习惯和治疗期间未注重口腔护理有关。如出现上述口腔问题，应积极就医，加强口腔护理。对于长期治疗患者应定期进行口腔检查。
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常用的雾化吸入药物和推荐剂量是什么？
表2 常用的雾化吸入药物和推荐剂量

注：BUD：布地奈德；BDP：丙酸倍氯米松；a:药名括号内为商品名；b:剂量及用法均来源于相关产品说书。
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各种药物在同一雾化器中配伍使用的相容性和稳定性数据如何？
表3 各种药物在同一雾化器中配伍使用的相容性和稳定性数据

C:有临床研究确证特定混合物的稳定性和相容性；∗1C:来自生产厂家的报告确证特定混合物的稳定性和相容性，在许多情况下，这些例子不适用于综述，通过包装内的说明或与厂家直接沟通确认；X:有证据确认或建议，特定混合物不能配伍；NI:评价配伍稳定性证据不充分,除非将来有证据证明可行；CD:配伍稳定性数据有争议。
30
常用的雾化联合方案有哪些？
表4 常用的雾化联合方案
参考文献：
[1]中华医学会呼吸病学分会《雾化吸入疗法在呼吸疾病中的应用专家共识》制定专家组.雾化吸入疗法在呼吸疾病中的应用专家共识[J].中华医学杂志,2016,96(34):2696-2708．

[2]中华医学会临床药学分会《雾化吸入疗法合理用药专家共识》编写组.雾化吸入疗法合理用药专家共识(2019年版)
本文首发：医学界呼吸频道
本文作者：张暄
责任编辑：戴戴
版权申明
本文原创，转载请联系授权
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