利用壓縮空氣余熱降低吸干機(jī)能耗

某廠空壓車間 5 # 空壓站共有 5 臺(tái) 5L - 20/ 8 型壓縮機(jī) ,擔(dān)負(fù)著為電解二系列廠房提供生產(chǎn)用風(fēng)和儀表用風(fēng)的任務(wù)。為除去壓縮空氣的水分 ,配置了一臺(tái) 20 m3/ min 加熱吸附式干燥器和一臺(tái)60 m3/ min微加熱式額定吸干機(jī)。干燥器耗氣量為處理量的10 %～15 % ,但由于使用的壓縮空氣壓力比干燥器要求的低 ,以及廠區(qū)地處高原、氣壓低等原因 ,要達(dá)到干燥效果 ,耗氣量更大。為節(jié)約能源 ,降低干燥器的耗氣量 ,對(duì) 5 # 空壓的兩臺(tái)加熱干燥器改為利用余熱對(duì)干燥塔進(jìn)行加熱再生。

改造前現(xiàn)狀

有熱再生干燥器的工藝流程及工作原理有熱再生干燥器是把壓縮機(jī) Ⅱ級(jí)缸出來的高溫壓縮空氣先經(jīng)冷卻器冷卻 ,通過閥 1～閥 4 的通斷 ,濕空氣被切換到 A 塔或 B 塔 ,在低溫、高壓狀態(tài)下進(jìn)入工作塔使壓縮空氣通過粒狀活性氧化鋁(鋁膠)吸收空氣中的水分 ,將空氣進(jìn)行吸附干燥 ,干燥后的壓縮空氣經(jīng)單向閥 V2 、V4 送出;當(dāng)鋁膠吸水飽和后由閥 1～閥 4 將濕空氣切換到另一個(gè)干燥塔吸附干燥 ,然后把經(jīng)節(jié)流閥降壓的空氣送入電加熱器加熱 ,加熱后的空氣再經(jīng)單向閥 V1 或 V3 送入干燥塔對(duì)干燥劑進(jìn)行加熱解析 ,在高溫、低壓的條件下把鋁膠中的水分吹出 ,使鋁膠再生 ,恢復(fù)吸水能力。整個(gè)再生過程使用的空氣全部排入大氣 ,見圖 1 。

2改造實(shí)踐

針對(duì)有熱再生干燥器耗氣率高的問題 ,采取利用壓縮空氣余熱對(duì)再生塔加熱 ,其工藝流程見圖 2 。

改造思路是取消壓縮機(jī)的后冷卻器和微熱再生吸附式干燥機(jī)上的電加熱裝置 ,將壓縮機(jī) Ⅱ級(jí)出口的壓縮空氣直接進(jìn)入再生塔 ,利用壓縮空氣已有的 120～160℃熱能加熱再生塔 ,使鋁膠進(jìn)行加熱解吸。在再生的過程中 , 部分時(shí)間不向外排放空氣 , 減少氣量消耗 ,從而達(dá)到節(jié)能的目的。其流程為: 熱氣體由閥12 進(jìn)入 ,經(jīng)閥 1 至 A 塔 ,由上而下加熱 A 塔內(nèi)的鋁膠 ,對(duì)鋁膠進(jìn)行解吸 ,當(dāng) A 塔底部溫度達(dá) 55 ℃時(shí)停止進(jìn)風(fēng)。通過 A 塔的壓縮空氣經(jīng)單向閥 3 進(jìn)入冷卻器降溫 ,除去大量水分后經(jīng)閥 6 進(jìn)入 B 塔吸附干燥 ,干燥后的壓縮空氣大部分通過閥 11 送出 ,小部分經(jīng)節(jié)流閥和閥 9 進(jìn)入 A 塔進(jìn)行冷吹 ,對(duì) A 塔降溫并吹出 A 塔中的水分。同時(shí) ,在冷吹過程中使 A 塔中熱氣向下行 ,加熱 A 塔下部 ,使其下部溫度逐步達(dá)到 110 ℃以上 ,使 A 塔徹底再生。8 小時(shí)為一個(gè)工作周期 ,4 小時(shí)切換一次 ,見圖 2 。

3.實(shí)施效果

3.1.1測(cè)試結(jié)果

項(xiàng)目完工后對(duì) 5 # 空壓站 60 m3/ min 干燥器的供風(fēng)情況進(jìn)行測(cè)試 , 測(cè)試數(shù)據(jù)如表 2 ( 節(jié)流孔板為Φ7 mm 的測(cè)試數(shù)據(jù)) 。

由于流量計(jì)無壓力補(bǔ)償功能 ,需確定流量計(jì)的修正系數(shù) ,并根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算改造后干燥器的耗風(fēng)量。設(shè)計(jì)壓力為 915 kg/ cm2 , 實(shí)測(cè)壓力為 6105kg/ cm2 ,因此 ,修正系數(shù)[ 1 ] =   6 . 05/ 9 . 5 = 0 . 8冷吹實(shí)際流量 =(584 14 . 2 - 58 352 . 6) ×100 ×0 . 8 = 44 . 8 m3 / min 100

加熱實(shí)際流量 = 48179 m3 / min(加熱時(shí)間不耗風(fēng) ,按斷開干燥器實(shí)際流量計(jì)算)

平均有效供風(fēng)量 =(48 . 79 + 44 . 8) / 2 = 46 . 795 m3/ min

312使用情況

利用壓縮空氣余熱對(duì)加熱式干燥塔進(jìn)行改造可以有效降低壓縮風(fēng)的消耗 ,即使在 0135 M Pa 的低

壓工況使用 ,只要壓縮機(jī)的負(fù)載率不低于 70 % ,干燥裝置就能可靠地工作 ,成品氣的露點(diǎn)也能達(dá)到工藝要求。項(xiàng)目實(shí)施前 5 # 空壓站開 3 臺(tái)壓縮機(jī) ,平均壓力為 0135 M Pa 。項(xiàng)目實(shí)施后 5 # 空壓站開兩臺(tái)壓縮機(jī) ,其壓力為 0133～0141 M Pa ,只開兩臺(tái)壓縮機(jī)就能滿足工藝要求。

3.1.3經(jīng)濟(jì)效益

5 # 空壓站一般運(yùn)行一臺(tái) 60 m3/ min 微熱再生干燥器(另一臺(tái) 20 m3 / min 的干燥器只是在用風(fēng)量很大的特殊情況下開動(dòng) ,忽略不計(jì)) 。

改造前耗風(fēng)率為 16165 % ,改造后干燥器耗風(fēng)率為 4 %。電加熱器耗電量為 279 kW·h/ d 。

改造后降低耗風(fēng)量:(16 . 65 % - 4 %) ×60 m3 / min × 60 ×24 ×365 = 3 989 304 m3 / a

改造后節(jié)約電量:279 ×365 = 101 835 kW·h/ a 供風(fēng)電耗為 0112 kW ·h/ m3 , 電費(fèi)按 0145

3.1.4投資回收期

5 # 空壓站改造總投資費(fèi)用為 19197 萬元 ,年維護(hù)費(fèi)用約 112 萬元。投資回收期為:19 . 97 26 . 12 - 1 . 2 = 0 . 801 年

4.結(jié)語(yǔ)

(1)  到目前為止該廠的余熱干燥器已運(yùn)行 5 年多 ,設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率高 ,檢修維護(hù)工作量也較低。

(2) 改造后的余熱干燥器投入運(yùn)行以來 ,因冷卻器排水閥未及時(shí)排水造成干燥器底部積水 ,使供風(fēng)露點(diǎn)超標(biāo) ,將排水閥改為電磁閥自動(dòng)定時(shí)排水后再?zèng)]有出現(xiàn)過類似事故。

(3)  利用壓縮空氣余熱對(duì)干燥塔進(jìn)行再生的工藝只適用于無油壓縮機(jī)。對(duì)有油壓縮機(jī) ,壓縮空氣進(jìn)入干燥塔前必須先除油 ,否則油會(huì)對(duì)鋁膠產(chǎn)生污染。除油必須降溫 ,這樣就難于用上述先讓高溫空氣進(jìn)入再生塔利用其熱能了。

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