利用壓縮空氣余熱降低吸干機能耗

某廠空壓車間 5 # 空壓站共有 5 臺 5L - 20/ 8 型壓縮機 ,擔負著為電解二系列廠房提供生產用風和儀表用風的任務。為除去壓縮空氣的水分 ,配置了一臺 20 m3/ min 加熱吸附式干燥器和一臺60 m3/ min微加熱式額定吸干機。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 5 # 空壓的兩臺加熱干燥器改為利用余熱對干燥塔進行加熱再生。

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 Ⅱ級缸出來的高溫壓縮空氣先經冷卻器冷卻 ,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 ,將空氣進行吸附干燥 ,干燥后的壓縮空氣經單向閥 V2 、V4 送出;當鋁膠吸水飽和后由閥 1～閥 4 將濕空氣切換到另一個干燥塔吸附干燥 ,然后把經節(jié)流閥降壓的空氣送入電加熱器加熱 ,加熱后的空氣再經單向閥 V1 或 V3 送入干燥塔對干燥劑進行加熱解析 ,在高溫、低壓的條件下把鋁膠中的水分吹出 ,使鋁膠再生 ,恢復吸水能力。整個再生過程使用的空氣全部排入大氣 ,見圖 1 。

2改造實踐

針對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再生塔加熱 ,其工藝流程見圖 2 。

改造思路是取消壓縮機的后冷卻器和微熱再生吸附式干燥機上的電加熱裝置 ,將壓縮機 Ⅱ級出口的壓縮空氣直接進入再生塔 ,利用壓縮空氣已有的 120～160℃熱能加熱再生塔 ,使鋁膠進行加熱解吸。在再生的過程中 , 部分時間不向外排放空氣 , 減少氣量消耗 ,從而達到節(jié)能的目的。其流程為: 熱氣體由閥12 進入 ,經閥 1 至 A 塔 ,由上而下加熱 A 塔內的鋁膠 ,對鋁膠進行解吸 ,當 A 塔底部溫度達 55 ℃時停止進風。通過 A 塔的壓縮空氣經單向閥 3 進入冷卻器降溫 ,除去大量水分后經閥 6 進入 B 塔吸附干燥 ,干燥后的壓縮空氣大部分通過閥 11 送出 ,小部分經節(jié)流閥和閥 9 進入 A 塔進行冷吹 ,對 A 塔降溫并吹出 A 塔中的水分。同時 ,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到 110 ℃以上 ,使 A 塔徹底再生。8 小時為一個工作周期 ,4 小時切換一次 ,見圖 2 。

3.實施效果

3.1.1測試結果

項目完工后對 5 # 空壓站 60 m3/ min 干燥器的供風情況進行測試 , 測試數(shù)據如表 2 ( 節(jié)流孔板為Φ7 mm 的測試數(shù)據) 。

由于流量計無壓力補償功能 ,需確定流量計的修正系數(shù) ,并根據測試數(shù)據計算改造后干燥器的耗風量。設計壓力為 915 kg/ cm2 , 實測壓力為 6105kg/ cm2 ,因此 ,修正系數(shù)[ 1 ] =   6 . 05/ 9 . 5 = 0 . 8冷吹實際流量 =(584 14 . 2 - 58 352 . 6) ×100 ×0 . 8 = 44 . 8 m3 / min 100

加熱實際流量 = 48179 m3 / min(加熱時間不耗風 ,按斷開干燥器實際流量計算)

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

312使用情況

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

壓工況使用 ,只要壓縮機的負載率不低于 70 % ,干燥裝置就能可靠地工作 ,成品氣的露點也能達到工藝要求。項目實施前 5 # 空壓站開 3 臺壓縮機 ,平均壓力為 0135 M Pa 。項目實施后 5 # 空壓站開兩臺壓縮機 ,其壓力為 0133～0141 M Pa ,只開兩臺壓縮機就能滿足工藝要求。

3.1.3經濟效益

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

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

改造后降低耗風量:(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 供風電耗為 0112 kW ·h/ m3 , 電費按 0145

3.1.4投資回收期

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

4.結語

(1)  到目前為止該廠的余熱干燥器已運行 5 年多 ,設備運轉率高 ,檢修維護工作量也較低。

(2) 改造后的余熱干燥器投入運行以來 ,因冷卻器排水閥未及時排水造成干燥器底部積水 ,使供風露點超標 ,將排水閥改為電磁閥自動定時排水后再沒有出現(xiàn)過類似事故。

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

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