利用压缩空气余热降低吸干机能耗

某厂空压车间 5 # 空压站共有 5 台 5L - 20/ 8 型压缩机 ,担负着为电解二系列厂房提供生产用风和仪表用风的任务。为除去压缩空气的水分 ,配置了一台 20 m3/ min 加热吸附式干燥器和一台60 m3/ min微加热式额定吸干机。干燥器耗气量为处理量的10 %～15 % ,但由于使用的压缩空气压力比干燥器要求的低 ,以及厂区地处高原、气压低等原因 ,要达到干燥效果 ,耗气量更大。为节约能源 ,降低干燥器的耗气量 ,对 5 # 空压的两台加热干燥器改为利用余热对干燥塔进行加热再生。

改造前现状

有热再生干燥器的工艺流程及工作原理有热再生干燥器是把压缩机 Ⅱ级缸出来的高温压缩空气先经冷却器冷却 ,通过阀 1～阀 4 的通断 ,湿空气被切换到 A 塔或 B 塔 ,在低温、高压状态下进入工作塔使压缩空气通过粒状活性氧化铝(铝胶)吸收空气中的水分 ,将空气进行吸附干燥 ,干燥后的压缩空气经单向阀 V2 、V4 送出;当铝胶吸水饱和后由阀 1～阀 4 将湿空气切换到另一个干燥塔吸附干燥 ,然后把经节流阀降压的空气送入电加热器加热 ,加热后的空气再经单向阀 V1 或 V3 送入干燥塔对干燥剂进行加热解析 ,在高温、低压的条件下把铝胶中的水分吹出 ,使铝胶再生 ,恢复吸水能力。整个再生过程使用的空气全部排入大气 ,见图 1 。

2改造实践

针对有热再生干燥器耗气率高的问题 ,采取利用压缩空气余热对再生塔加热 ,其工艺流程见图 2 。

改造思路是取消压缩机的后冷却器和微热再生吸附式干燥机上的电加热装置 ,将压缩机 Ⅱ级出口的压缩空气直接进入再生塔 ,利用压缩空气已有的 120～160℃热能加热再生塔 ,使铝胶进行加热解吸。在再生的过程中 , 部分时间不向外排放空气 , 减少气量消耗 ,从而达到节能的目的。其流程为: 热气体由阀12 进入 ,经阀 1 至 A 塔 ,由上而下加热 A 塔内的铝胶 ,对铝胶进行解吸 ,当 A 塔底部温度达 55 ℃时停止进风。通过 A 塔的压缩空气经单向阀 3 进入冷却器降温 ,除去大量水分后经阀 6 进入 B 塔吸附干燥 ,干燥后的压缩空气大部分通过阀 11 送出 ,小部分经节流阀和阀 9 进入 A 塔进行冷吹 ,对 A 塔降温并吹出 A 塔中的水分。同时 ,在冷吹过程中使 A 塔中热气向下行 ,加热 A 塔下部 ,使其下部温度逐步达到 110 ℃以上 ,使 A 塔彻底再生。8 小时为一个工作周期 ,4 小时切换一次 ,见图 2 。

3.实施效果

3.1.1测试结果

项目完工后对 5 # 空压站 60 m3/ min 干燥器的供风情况进行测试 , 测试数据如表 2 ( 节流孔板为Φ7 mm 的测试数据) 。

由于流量计无压力补偿功能 ,需确定流量计的修正系数 ,并根据测试数据计算改造后干燥器的耗风量。设计压力为 915 kg/ cm2 , 实测压力为 6105kg/ cm2 ,因此 ,修正系数[ 1 ] =   6 . 05/ 9 . 5 = 0 . 8冷吹实际流量 =(584 14 . 2 - 58 352 . 6) ×100 ×0 . 8 = 44 . 8 m3 / min 100

加热实际流量 = 48179 m3 / min(加热时间不耗风 ,按断开干燥器实际流量计算)

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

312使用情况

利用压缩空气余热对加热式干燥塔进行改造可以有效降低压缩风的消耗 ,即使在 0135 M Pa 的低

压工况使用 ,只要压缩机的负载率不低于 70 % ,干燥装置就能可靠地工作 ,成品气的露点也能达到工艺要求。项目实施前 5 # 空压站开 3 台压缩机 ,平均压力为 0135 M Pa 。项目实施后 5 # 空压站开两台压缩机 ,其压力为 0133～0141 M Pa ,只开两台压缩机就能满足工艺要求。

3.1.3经济效益

5 # 空压站一般运行一台 60 m3/ min 微热再生干燥器(另一台 20 m3 / min 的干燥器只是在用风量很大的特殊情况下开动 ,忽略不计) 。

改造前耗风率为 16165 % ,改造后干燥器耗风率为 4 %。电加热器耗电量为 279 kW·h/ d 。

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

改造后节约电量:279 ×365 = 101 835 kW·h/ a 供风电耗为 0112 kW ·h/ m3 , 电费按 0145

3.1.4投资回收期

5 # 空压站改造总投资费用为 19197 万元 ,年维护费用约 112 万元。投资回收期为:19 . 97 26 . 12 - 1 . 2 = 0 . 801 年

4.结语

(1)  到目前为止该厂的余热干燥器已运行 5 年多 ,设备运转率高 ,检修维护工作量也较低。

(2) 改造后的余热干燥器投入运行以来 ,因冷却器排水阀未及时排水造成干燥器底部积水 ,使供风露点超标 ,将排水阀改为电磁阀自动定时排水后再没有出现过类似事故。

(3)  利用压缩空气余热对干燥塔进行再生的工艺只适用于无油压缩机。对有油压缩机 ,压缩空气进入干燥塔前必须先除油 ,否则油会对铝胶产生污染。除油必须降温 ,这样就难于用上述先让高温空气进入再生塔利用其热能了。

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