電解鋁廠空壓站設(shè)備選型方案比選

摘 要：以某電解鋁廠空壓站為例，以節(jié)能降耗為出發(fā)點(diǎn)，通過兩種設(shè)備選型方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最終確定技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理的選型方案。

關(guān)鍵詞：電解鋁廠；空壓站；設(shè)備選型

隨著我國鋁工業(yè)的迅速發(fā)展，電解鋁產(chǎn)能大量過剩，鋁價(jià)也大幅降低。如何減低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益?zhèn)涫芨鞔箐X廠的關(guān)注。電解鋁廠空壓站為電解車間、氧化鋁儲(chǔ)運(yùn)和鑄造車間等用戶提供壓縮空氣，具有供氣量大，耗電多的技術(shù)特點(diǎn)，是全廠耗能大戶，因此有必要通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，確定合理的設(shè)備選型方案。

1 壓縮空氣用量

以某電解鋁廠為例，綜合考慮系統(tǒng)漏損、當(dāng)?shù)卮髿鈮骸囟群蜐穸鹊纫蛩兀?jīng)過修正計(jì)算，全廠壓縮空氣供量為：730.4m3/min（38℃，1.0133Bar）。

2 設(shè)備選型方案

2.1 方案一

2.1.1 工藝方案

采用螺桿式空壓機(jī)（配微熱再生吸附式干燥機(jī)），螺桿式空壓機(jī)系統(tǒng)工藝流程如下：室外清潔的空氣進(jìn)入螺桿式空壓機(jī)，經(jīng)空壓機(jī)壓縮后的壓縮空氣進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，從儲(chǔ)氣罐出來的壓縮空氣通過除油過濾器除油后，進(jìn)入微熱再生吸附式干燥機(jī)吸附干燥，干燥后的壓縮空氣通過除塵過濾器除塵后供給全廠壓縮空氣用戶。微熱再生式干燥機(jī)自用氣量為55.8m3/min，空壓站空壓機(jī)總產(chǎn)氣量為：730.4m3/min+55.8m3/min=786.2m3/min。

2.1.2 設(shè)備參數(shù)

空壓站設(shè)備選型如下：

螺桿式空壓縮機(jī)：10臺(tái)（9用1備），技術(shù)參數(shù)：容積流量Q=89m3/min，排氣壓力P=0.8MPa，用電功率500kW。

微熱再生吸附式干燥機(jī)（附除油和除塵過濾器）：10臺(tái)（9用1備），技術(shù)參數(shù)：容積流量Q=89m3/min，工作壓力P=0.8MPa，用電功率35.2kW。

儲(chǔ)氣罐：10臺(tái)（9用1備），容積V=10m3，工作壓力P=0.8MPa。

2.2 方案二

2.2.1 工藝方案

采用離心式空壓機(jī)（配余熱再生吸附式干燥機(jī)）+螺桿式空壓機(jī)（配微熱再生吸附式干燥機(jī)），螺桿式空壓機(jī)及其附屬設(shè)備僅用于調(diào)節(jié)負(fù)荷時(shí)使用。離心式空壓機(jī)系統(tǒng)工藝流程如下：室外清潔的空氣進(jìn)入離心式空壓機(jī)，經(jīng)空壓機(jī)壓縮后的壓縮空氣進(jìn)入余熱再生干燥機(jī)吸附干燥，干燥后的壓縮空氣通過除塵過濾器除塵后供給全廠壓縮空氣用戶。螺桿式空壓機(jī)系統(tǒng)工藝流程與方案一相同。

余熱再生式干燥機(jī)自用氣量為7.5m3/min，因螺桿式空壓機(jī)及其附屬設(shè)備僅用于調(diào)節(jié)負(fù)荷時(shí)使用，其自用氣量暫不考慮。空壓站空壓機(jī)總產(chǎn)氣量為：730.4m3/min+7.5m3/min=737.9m3/min。

2.2.2 設(shè)備參數(shù)

空壓站設(shè)備選型如下：

離心式空壓縮機(jī)：4臺(tái)（3用1備），技術(shù)參數(shù)：容積流量Q=250m3/min，排氣壓力P=0.8MPa，用電功率1320kW。

余熱再生吸附式干燥機(jī)（附除塵過濾器）：4臺(tái)（3用1備），技術(shù)參數(shù)：容積流量Q=250m3/min，工作壓力P=0.8MPa。

螺桿式空壓縮機(jī)：2臺(tái)（用于調(diào)節(jié)負(fù)荷），技術(shù)參數(shù)：容積流量Q=61m3/min，排氣壓力P=0.8MPa，用電功率330kW。

微熱再生吸附式干燥機(jī)（附除油和除塵過濾器）：2臺(tái)（用于調(diào)節(jié)負(fù)荷），技術(shù)參數(shù)：容積流量Q=61m3/min，工作壓力P=0.8MPa，用電功率30.2kW。

儲(chǔ)氣罐：2臺(tái)（用于調(diào)節(jié)負(fù)荷），容積V=8m3，工作壓力P=0.8MPa。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

3.1 技術(shù)性比較

兩種方案壓縮空氣的壓力露點(diǎn)、含油量、含塵量等技術(shù)參數(shù)均能滿足用戶需求。當(dāng)用氣負(fù)荷波動(dòng)時(shí)，方案一通過螺桿式空壓機(jī)的加、卸載來調(diào)整供氣量；方案二優(yōu)先通過螺桿式空壓機(jī)的加、卸載來調(diào)整供氣量，當(dāng)用氣負(fù)荷波動(dòng)大時(shí)，通過離心式空壓機(jī)的加、卸載來調(diào)整供氣量，總之，兩種方案均能滿足用戶需求。

3.2 經(jīng)濟(jì)性比較

3.2.1 初投資

兩種方案的設(shè)備采購與安裝費(fèi)用相近，因離心式空壓機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，單機(jī)產(chǎn)氣量大，與方案一相比，方案二廠房面積小，節(jié)省占地，土建成本低，節(jié)省初投資。

3.2.2 運(yùn)行費(fèi)用

螺桿式空壓機(jī)的壓縮原理為容積式壓縮，離心式空壓機(jī)的壓縮原理為速度式壓縮，因技術(shù)上的優(yōu)勢，離心式空壓機(jī)的運(yùn)行耗電量低。離心式空壓機(jī)配套的余熱再生吸附式干燥機(jī)利用空壓機(jī)的高溫排氣（110～130℃）的余熱作為干燥劑的再生熱源，不耗電，更加節(jié)能。余熱再生吸附式干燥機(jī)自用氣為1%左右，微熱再生吸附式干燥機(jī)自用氣為7%左右，與方案一相比，方案二節(jié)氣48.3m3/min，可間接省電，達(dá)到節(jié)能的效果。

電價(jià)暫按0.4元/kWh計(jì)算，通過表1可以分析出：與方案一相比，方案二全年省電685.4×104kWh，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用274.16萬元。

3.2.3 維護(hù)費(fèi)用

離心式空壓機(jī)與螺桿式空壓機(jī)相比，結(jié)構(gòu)簡單，易損件少、維修量少、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長。方案一每年的維護(hù)費(fèi)用為140萬元，方案二每年的維護(hù)費(fèi)用為40萬元，方案二比方案一每年節(jié)省100萬元。

4 結(jié)束語

（1）兩種方案均能滿足用戶對(duì)壓縮空氣的氣量和品質(zhì)的要求。

（2）兩種方案的設(shè)備采購與安裝費(fèi)用相近，但方案二占地小，土建成本低，初投資相對(duì)較低。

（3）離心式空壓機(jī)比螺桿式空壓機(jī)的運(yùn)行單位耗電量低；離心式空壓機(jī)配套的余熱再生吸附式干燥機(jī)利用空壓機(jī)的高溫排氣的余熱作為干燥劑的再生熱源，不耗電，更加節(jié)能；同時(shí)余熱再生吸附式干燥機(jī)自用氣量少，間接省電，達(dá)到節(jié)能的效果。

（4）離心式空壓機(jī)與螺桿式空壓機(jī)相比，結(jié)構(gòu)簡單，易損件少、維修量少、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長，維護(hù)費(fèi)用低。

（5）綜上，方案二運(yùn)行穩(wěn)定、初投資低、省電、節(jié)氣、維修費(fèi)用低，節(jié)能效果顯著，故建議本工程采用方案二。

參考文獻(xiàn)

[1]GB 50029-2014.壓縮空氣站設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]《壓縮空氣站設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組.壓縮空氣站設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993，12.

作者簡介：秦學(xué)深（1982-），男，黑龍江龍江人，碩士，工程師，從事熱能動(dòng)力工程設(shè)計(jì)工作。