在當(dāng)前節(jié)能減排大勢和離心式空壓機(jī)日趨普及的背景下，壓縮熱（余熱）這種既傳統(tǒng)又新穎的吸附式干燥器越來越受到業(yè)界的關(guān)注和重視。本文針對其特有的再生方式及相關(guān)因素，對其如何正確設(shè)計(jì)選型及識(shí)別真?zhèn)芜M(jìn)行科學(xué)分析以幫助用戶盡快認(rèn)知和獲得最大利益。

    前言

    在當(dāng)前節(jié)能減排大勢和離心式空壓機(jī)日趨普及的背景下，壓縮熱（余熱）這種既傳統(tǒng)又新穎的吸附式干燥器越來越受到業(yè)界的關(guān)注和重視。本文針對其特有的再生方式及相關(guān)因素，對其如何正確設(shè)計(jì)選型及識(shí)別真?zhèn)芜M(jìn)行科學(xué)分析以幫助用戶盡快認(rèn)知和獲得最大利益。

    壓縮熱再生傳統(tǒng)流程及面臨的挑戰(zhàn)

    1.1流程及流程簡述

    按吸附周期4h，加熱再生2h，吹冷2h

    （1）過熱壓縮空氣首先進(jìn)入再生塔，帶出吸附床層的水份后進(jìn)入冷卻器、分離器，隨后常溫且飽和的壓縮空氣進(jìn)入吸附塔，脫水干燥后的成品氣經(jīng)后置粉塵過濾器排出；

    （2）過熱壓縮空氣經(jīng)旁通閥直接進(jìn)入冷卻器、分離器、吸附塔、后置過濾器排出，同時(shí)抽取部分干燥成品氣自上而下對再生塔進(jìn)行吹冷并排入大氣；

    （3）短暫并塔運(yùn)行后進(jìn)行切換。

    1.2挑戰(zhàn)與辨析

    （1）空壓機(jī)排氣溫度

    近十年由于離心機(jī)技術(shù)進(jìn)步，其比功率大幅下降，排氣溫度由原來的120～140℃下降至90～110℃甚至85～105℃，低于7bar（100psi）時(shí)甚至更低，這也意味著同樣電機(jī)輸入功率下，有更多的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯菽?。但對于完全依靠壓縮熱進(jìn)行有熱再生的吸附式干燥器而言，則是巨大挑戰(zhàn)。

    空壓機(jī)排氣溫度與產(chǎn)品氣露點(diǎn)關(guān)系見表1，理論計(jì)算見表2。當(dāng)塔內(nèi)溫度低于45℃左右時(shí)，再生氣向吸附層析出水份即對吸附劑加濕。實(shí)際運(yùn)行中，進(jìn)塔溫度比空壓機(jī)排氣溫度低10～20℃。塔體下半部在加熱再生結(jié)束時(shí)，常有低于50℃情況發(fā)生，尤其當(dāng)該吸附塔既處于較低進(jìn)氣溫度又接受較少處理氣量時(shí)更容易發(fā)生。

    

     （2）吹冷氣耗

    由于無油干燥空氣價(jià)格昂貴（0.15～0.25元/m3），吹冷氣消耗成為選購壓縮熱干燥器的最大關(guān)注點(diǎn)。根據(jù)計(jì)算，吹冷瞬時(shí)流量應(yīng)為6～8%，按吹冷程序占1/2再生程序，平均氣耗則不低于3～4%，小于3%之說純屬誤導(dǎo)。吹冷之難，一是由于吸附劑熱容量大且屬于不良導(dǎo)體，需消耗大量氣體才能帶出其蘊(yùn)藏的巨大熱量；二是由于吸附熱導(dǎo)致吹冷氣本身溫度已高達(dá)50℃左右，欲將塔內(nèi)溫度吹冷至70℃以下，因溫差過小，實(shí)屬困難。運(yùn)行方面對節(jié)能減排壓力只有兩個(gè)辦法：一是容忍70℃以上平均塔溫，切換后露點(diǎn)上升（鋁膠45℃，分子篩50℃以上吸附能力快速下降），業(yè)內(nèi)稱之為露點(diǎn)漂移，時(shí)間長達(dá)30min至1h；二是默認(rèn)設(shè)備加大再生氣量，延長再生時(shí)間，此舉產(chǎn)生的額外運(yùn)行費(fèi)用不可低估。

    改良與改革辨析

    2.1在進(jìn)氣端增設(shè)輔助電加熱，提高進(jìn)氣溫度

    根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)氣（再生）溫度每提高10℃，可降低產(chǎn)品氣露點(diǎn)3℃左右，為獲得吸附式干燥器的常規(guī)露點(diǎn)即壓力露點(diǎn)-20℃，需在110℃基礎(chǔ)上提升30℃即達(dá)到140℃以上，而每100m3空氣提高10℃需配置20kW電加熱器，提高30℃需60kW，100m3空壓機(jī)的電機(jī)功率一般為550kW，則60/550=11%，即將空壓機(jī)十年來的技術(shù)進(jìn)步幾乎全部打壓回去。

    2.2雙冷卻器零氣耗流程

    （1）此流程采用濕氣吹冷，吹冷時(shí)間約為30min，降低溫差約25℃，即吹冷至75℃時(shí)必須停止吹冷，而吹冷不徹底仍將導(dǎo)致露點(diǎn)漂移。

    （2）主氣流經(jīng)雙塔和雙冷卻器，壓差增大不容忽視。

    （3）吹冷時(shí)不能利用塔內(nèi)余熱進(jìn)行二次再生，其壓力露點(diǎn)僅能達(dá)到-3℃，若在進(jìn)氣口增設(shè)電加熱器時(shí)的缺點(diǎn)分析同2.1條。

    2.3明壓縮熱、暗微加熱流程：（實(shí)拍）

    此流程應(yīng)屬假冒偽劣之典型，且不計(jì)電加熱能耗，僅再生氣8%嚴(yán)重違反了用余熱再生干燥器節(jié)能減排的初衷，并給客戶造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

    2.4低露點(diǎn)、低漂移、零氣耗流程：

    此流程從天然氣脫水裝置專利技術(shù)延申推廣而來，若再增加進(jìn)氣端的二次冷卻，則可適應(yīng)各種工況（較低排氣溫度，較高環(huán)境溫度）壓力露點(diǎn)可達(dá)-60℃，露點(diǎn)漂移降至10℃，15分鐘內(nèi)。因采用了高壓循環(huán)風(fēng)機(jī)，可對塔上部的吸附劑進(jìn)行二次高溫干氣再生（10～30分鐘），對吸附劑可進(jìn)行大流量吹冷并全部回收（循環(huán)），其中電耗僅占空壓機(jī)輸入功率的1～1.5%，百分之百零氣耗，此流程具有五大功能三大優(yōu)勢：

    五大功能：

    1）空壓機(jī)余熱利用系統(tǒng)：95%的再生能量來自于空壓機(jī)余熱。

    2）再生氣回收系統(tǒng)：等壓再生零氣耗。

    3）輔助加熱系統(tǒng)（電耗僅為空壓機(jī)輸入功率的1～1.5%）：有效降低出口露點(diǎn)。

    4）吸附干燥過濾系統(tǒng)：高效低阻，長壽命。

    5）智能控制管理系統(tǒng)：流程控制，負(fù)荷調(diào)節(jié)，故障監(jiān)測，露點(diǎn)顯示。

    三大優(yōu)勢：

    低露點(diǎn)：常壓露點(diǎn)可達(dá)-60℃以下（7bar下再生進(jìn)氣溫度≥90℃）

    低漂移：采用大氣量、低溫氣吹冷，露點(diǎn)漂移≤5～10℃（0.5小時(shí)內(nèi)）

    零氣耗：再生過程（加熱/吹冷）中抽取5～8%產(chǎn)品氣全部回收，百分之百零氣耗。

    注：針對本案（唐鋼動(dòng)力廠空壓機(jī)改造項(xiàng)目），空壓機(jī)排氣壓力為0.65MPa和0.55MPa，后者排氣溫度若為三級(jí)壓縮時(shí)可能為80～100℃，實(shí)際進(jìn)塔溫度僅為70～90℃，本流程可開啟混搭加熱程序，即在余熱再生的同時(shí)，開啟高壓循環(huán)風(fēng)機(jī)和輔助電加熱器補(bǔ)充熱量。

    延伸閱讀

    唐鋼原壓空系統(tǒng)采用統(tǒng)一供氣的方式，恒定壓力為0.6～0.65MPa的壓縮空氣進(jìn)入聯(lián)網(wǎng)管道后分別供給煉鐵、冷軋等生產(chǎn)用戶。經(jīng)過相關(guān)技術(shù)人員對壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行長期認(rèn)真摸底調(diào)查、走訪用戶，發(fā)現(xiàn)除冷軋生產(chǎn)用戶外，其它用戶用氣壓力需求均低于原供應(yīng)壓力，且三座空壓機(jī)站原使用的微熱再生式干燥器能耗偏高，壓縮空氣能源浪費(fèi)問題日益突出。

    本著確保壓縮空氣系統(tǒng)高效、低耗、安全穩(wěn)定運(yùn)行的原則，唐鋼對標(biāo)國內(nèi)先進(jìn)企業(yè)，找準(zhǔn)存在問題，周密設(shè)計(jì)改造方案：一是實(shí)現(xiàn)高、低壓分流，根據(jù)實(shí)際需求，將空壓機(jī)的排氣壓力分為6bar和4.5bar，并采取相對應(yīng)的三級(jí)壓縮和兩級(jí)壓縮，此舉可將虛高的排氣壓力所浪費(fèi)的壓縮功耗節(jié)省10%～15%；二是淘汰高能耗的微加熱干燥器，采用具備壓縮空氣系統(tǒng)余熱利用和等壓循環(huán)再生零排放技術(shù)的新型干燥器，此舉有望降低原微加熱干燥器運(yùn)行費(fèi)用80%以上；三是改造壓縮機(jī)及后處理凈化設(shè)備的冷凝液排放閥，加裝新型零氣耗自動(dòng)排水閥，杜絕站房內(nèi)的跑冒滴漏現(xiàn)象。后兩項(xiàng)的氣損最大可達(dá)到空壓機(jī)輸出氣量的20%～30%，氣損不僅直接導(dǎo)致能源損失，還會(huì)驅(qū)使空壓機(jī)及輔助設(shè)備增加開機(jī)臺(tái)數(shù)或運(yùn)行時(shí)間，此情況又會(huì)影響維保和日常消耗費(fèi)用相應(yīng)增加。

    結(jié)合各用戶生產(chǎn)用氣實(shí)際，唐鋼將原來一個(gè)大的壓空系統(tǒng)重新劃分為三個(gè)子系統(tǒng)，其中，供冷軋生產(chǎn)用戶及其它干壓縮空氣用戶的系統(tǒng)管網(wǎng)壓力設(shè)定為0.58-0.6MPa，供熱軋連鑄機(jī)生產(chǎn)用戶濕壓縮空氣管網(wǎng)壓力降為0.55MPa，其余用戶管網(wǎng)壓力降至0.4MPa，從而既保證了各用戶生產(chǎn)需要，又實(shí)現(xiàn)了壓空系統(tǒng)高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為避免干壓縮空氣生產(chǎn)過程中的電能損耗，唐鋼淘汰原有微熱再生式干燥器，先后引進(jìn)安裝6臺(tái)18000Nm3/h和兩臺(tái)12000Nm3/h先進(jìn)的無損耗余熱再生式干燥器。同時(shí)新引進(jìn)三臺(tái)2.1萬m3/h、0.45MPa的低壓空壓機(jī)，重新敷設(shè)空壓機(jī)站至各低壓壓空用戶的管道，以供應(yīng)0.4MPa的濕壓縮空氣滿足生產(chǎn)需要。為了實(shí)現(xiàn)三個(gè)壓空子系統(tǒng)之間的相互補(bǔ)充，唐鋼動(dòng)力部對三個(gè)空壓機(jī)站站內(nèi)管道進(jìn)行了相應(yīng)改造，在干氣與濕氣壓空系統(tǒng)之間安裝了竄氣調(diào)節(jié)閥，以避免在某個(gè)子系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)造成用戶停產(chǎn)事故的發(fā)生。

    隨著河鋼唐鋼1700生產(chǎn)線低壓濕壓空系統(tǒng)的正式投入運(yùn)行，唐鋼完成了壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能改造工程。改造完成后，唐鋼壓空系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)按質(zhì)供應(yīng)、階梯利用，壓縮空氣單位電耗同比下降0.024kWh/m3，預(yù)計(jì)年可節(jié)電2137萬kWh，增創(chuàng)效益1196萬元。

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