壓縮余熱再生干燥機(jī)運(yùn)行及節(jié)能優(yōu)化

侯長(zhǎng)波

（北京首鋼股份有限公司，河北遷安 064404）

引言

首鋼遷鋼公司共有4 座集中空壓機(jī)站，每站各配備阿特拉斯·科普柯離心空壓機(jī)4 臺(tái)和紐曼泰克壓縮余熱再生干燥機(jī)4 臺(tái)，總供氣能力3700 m3/min，干燥后的壓縮空氣通過管網(wǎng)送往各流程用氣點(diǎn)。紐曼泰克壓縮余熱再生干燥機(jī)是2012 年經(jīng)過節(jié)能改造投用的，目前運(yùn)行已超過7年。

1 干燥機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行流程

余熱再生干燥機(jī)有兩座塔，正常工作時(shí)一座塔干燥，另一座塔進(jìn)行干燥劑再生,如圖1 所示。再生過程分為加熱和冷吹兩個(gè)階段。以A塔干燥B塔再生為例，加熱階段時(shí)，壓縮空氣從空壓機(jī)出口不經(jīng)冷卻進(jìn)入干燥器，經(jīng)過V9 閥進(jìn)入B 塔，加熱里面的干燥劑，使其解吸；含大量水分的熱空氣經(jīng)過V7 閥進(jìn)入冷卻器冷卻，析出液態(tài)水經(jīng)汽水分離器分離，水分排出，余下的飽和濕空氣經(jīng)V4閥進(jìn)入A塔進(jìn)行干燥，干燥的壓縮空氣經(jīng)V13 閥送出。150 min 后（時(shí)間可調(diào)），B 塔干燥劑充分加熱解吸，此時(shí)V1 閥打開，V9、V7 閥關(guān)閉，熱空氣經(jīng)過冷卻，進(jìn)入A 塔干燥送出。

圖1 壓縮余熱再生干燥機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

同時(shí)V3 閥打開，B 塔內(nèi)的壓力迅速降低至大氣壓，由于壓力變化，B 塔內(nèi)干燥劑進(jìn)一步解吸，水分排出，成品氣通過RV 閥和V11 閥對(duì)B 塔進(jìn)行反吹，一方面帶走解吸的水分，另一方面降低B 塔內(nèi)干燥劑的溫度，為下次干燥做準(zhǔn)備。B 塔冷吹67 min 后與A塔進(jìn)行切換，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為B塔干燥，A塔再生。

2 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及注意事項(xiàng)

2.1 露點(diǎn)波動(dòng)

此類型的干燥機(jī)在雙塔切換過程中，會(huì)造成送出的壓縮空氣露點(diǎn)產(chǎn)生波動(dòng)，因?yàn)樾虑腥牍ぷ鳡顟B(tài)的塔吸附能力強(qiáng)，而切出工作狀態(tài)的塔已吸附水分接近飽和，所以成品氣露點(diǎn)會(huì)有小范圍波動(dòng)。這是該類型干燥機(jī)的工作特點(diǎn)，屬正常現(xiàn)象，對(duì)露點(diǎn)要求嚴(yán)格的使用單位，要慎重考慮這個(gè)問題。

從長(zhǎng)期運(yùn)行來看，成品氣平均露點(diǎn)會(huì)呈升高趨勢(shì)。因?yàn)殡S著干燥劑使用年限的累加，活性氧化鋁球的吸附能力和解吸能力必然下降。一般廠家推薦干燥劑（活性氧化鋁）更換周期為1～2 年，從實(shí)際運(yùn)行來看，使用3年仍可繼續(xù)使用，但此時(shí)露點(diǎn)會(huì)有不同程度的升高，所以需要根據(jù)成品氣露點(diǎn)要求和干燥劑更換成本進(jìn)行綜合平衡。

2.2 干燥劑的選擇

目前市場(chǎng)上銷售的活性氧化鋁球價(jià)格參差不齊，且相差較大，有的7 元/kg，有的18 元/kg，因?yàn)橛械幕钚匝趸X球是“再生球”，利用廢舊的氧化鋁球經(jīng)過加工制造而成，成本低廉，雖然外觀看同樣潔白如新，但使用一年后的效果存在明顯差異。再生球使用一年后粉化嚴(yán)重，吸附能力大幅下降，通透性降低，干燥機(jī)的整體壓損增大，有時(shí)甚至影響空壓機(jī)的正常運(yùn)行，所以在更換干燥劑時(shí)要注意氧化鋁球的選擇，從經(jīng)濟(jì)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性上綜合平衡。

2.3 汽水分離器生銹

此類型的干燥機(jī)冷卻器后連接的是旋風(fēng)式汽水分離器，濕飽和壓縮空氣夾帶液態(tài)冷凝水經(jīng)過冷卻器進(jìn)入汽水分離器，液態(tài)水分離排出，壓縮空氣進(jìn)入干燥塔。經(jīng)過長(zhǎng)期使用后，汽水分離器內(nèi)部的防腐層被沖刷掉，在濕度大和40 ℃左右壓縮空氣的環(huán)境中，汽水分離器內(nèi)部極易生銹，小部分銹渣隨壓縮空氣進(jìn)入干燥塔，部分銹渣會(huì)隨冷凝水從汽水分離器底部排出，如圖2所示。

圖2 汽水分離器及冷凝水回收裝置示意圖

汽水分離器下方的疏水器很容易堵塞，運(yùn)行中巡檢時(shí)要注意檢查，發(fā)現(xiàn)堵塞要及時(shí)清理，否則可能使銹渣進(jìn)入蓄水箱，甚至堵塞疏水管導(dǎo)致汽水分離器失效，處理難度增大。

2.4 冷凝水回收

汽水分離器排出的冷凝液態(tài)水，化驗(yàn)指標(biāo)如表1所示。

表1 冷凝水化驗(yàn)指標(biāo)

指標(biāo)標(biāo)明，此冷凝水完全可以作為機(jī)組的循環(huán)冷卻水使用。

我們制作了如圖2 所示冷凝水回收裝置，到目前已使用4年，每年從5月至10月，平均每天回收冷凝水約10 t。冷凝水對(duì)調(diào)節(jié)循環(huán)水質(zhì)起了重要作用，使每月循環(huán)補(bǔ)水量平均下降了852 t，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

冷凝水回收裝置可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況合理布置，需要注意的是從蓄水箱到集水罐之間的管路要固定好并設(shè)置緩沖裝置，當(dāng)蓄水箱氣動(dòng)閥打開時(shí)，水流在管內(nèi)產(chǎn)生水錘效應(yīng)會(huì)對(duì)管路產(chǎn)生較大沖擊。集水罐不要選擇金屬材質(zhì)以防生銹，集水罐要有清洗排污口。

2.5 再生耗氣量偏差

此類型的干燥機(jī)在再生過程中的冷吹階段，有一部分成品氣消耗。紐曼泰克PHC 型干燥器銘牌標(biāo)注耗氣量1%，以處理量250 m3/min 的干燥機(jī)為例，理論耗氣量250×1%=2.5 m3。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量，再生耗氣 量6～10 m3/min，約占處理氣量的2.4%～4%。干燥機(jī)的再生耗氣量可通過圖1 中RV閥手動(dòng)調(diào)節(jié)，要注意如果調(diào)的太小，會(huì)影響干燥劑再生，影響干燥效果。

3 節(jié)能優(yōu)化改造方法

紐曼泰克的PHC 型余熱再生干燥機(jī)是有再生氣損耗的機(jī)型，目前市場(chǎng)上最節(jié)能的機(jī)型是零氣耗吸附式干燥機(jī)。若要將現(xiàn)有機(jī)型從有氣耗改造成零氣耗，目前三種方法。

3.1 用多余的氮?dú)夥创?/h3>

一些工業(yè)企業(yè)有大型制氧機(jī)，而低壓氮?dú)馐歉碑a(chǎn)品，在滿足生產(chǎn)使用的基礎(chǔ)上氮?dú)庥杏嗔浚派⒌粲掷速M(fèi)能源，在此種前提下可以考慮用氮?dú)鈦砝浯蹈稍飫梢詼p少成品 壓縮空氣的消耗，使低壓氮?dú)庾儚U為寶，這種優(yōu)化改造是投資和工程量最小，效益最大的方式。在圖1 中V10 和V11 閥之間的管路連接低壓氮?dú)夤埽⒁馄鋲毫σ陀趬嚎s空氣0.1 MPa以上，關(guān)閉并斷開RV 閥。冷吹時(shí)，V10 或V11 可按原程序設(shè)定自動(dòng)打開，氮?dú)饬魅朐偕?duì)干燥劑進(jìn)行冷卻。從安全性考慮，即使另一側(cè)V10（或V11）閥門不嚴(yán)，閥門另一側(cè)的壓縮空氣壓力高于氮?dú)猓膊粫?huì)出現(xiàn)氮?dú)獯罅糠创雺嚎s空氣管網(wǎng)的危險(xiǎn)。在干燥機(jī)出口增加氧含量監(jiān)測(cè)裝置，若含氧量低于19%就發(fā)出報(bào)警信號(hào)，運(yùn)行人員要進(jìn)行排查處理。

3.2 增加冷吹鼓風(fēng)機(jī)

通過增加專門的冷吹鼓風(fēng)機(jī)，在冷吹階段加壓空氣對(duì)干燥劑進(jìn)行冷卻，達(dá)到不消耗成品氣的目的。雖然節(jié)約了成品氣，但新增鼓風(fēng)機(jī)會(huì)增加額外的電耗，節(jié)能效果將打折扣。

3.3 增加一組冷卻器

增加一組冷卻器并將管路和閥門做相應(yīng)改造。在冷吹階段用飽和的濕空氣冷吹干燥劑，將水汽帶到第二組冷卻器，經(jīng)過二次冷卻再進(jìn)入干燥塔。改造后干燥劑再生效果會(huì)受到輕微影響，而且增加了阻力損失，節(jié)能效果比理論預(yù)期要低，但從長(zhǎng)期節(jié)能量看，仍值得改造。

4 結(jié)語

干燥機(jī)節(jié)能只是壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能的一小部分，系統(tǒng)節(jié)能應(yīng)從大局整體考慮，重點(diǎn)關(guān)注用氣需求、系統(tǒng)穩(wěn)定性和節(jié)能效益等方面，另外根據(jù)最新發(fā)布的《壓縮空氣站能效分級(jí)指南》，還應(yīng)關(guān)注壓縮余熱的回收利用。