鼓風熱再生吸附式干燥機電能移峰填谷的應用

葉曉明，吉 川，江志堅，伍光明，何 瑩

(福州京東方光電科技有限公司，福建 福州 350300)

壓縮空氣是僅次于電力的第二大動力能源，又是具有多種用途的工藝氣源，其應用范圍遍及石油、化工、冶金、電力、機械、輕工、紡織、汽車制造、電子、食品、醫藥、生化、國防、科研等行業[1-2]。為了消除壓縮空氣中的水分，需在壓縮空氣系統中配置相應的干燥機。近年來, 國內外都在積極開發壓縮空氣系統的節能研究[3]，而這些研究多數集中在壓縮機上，對于壓縮空氣用量巨大的化工及半導體等行業，干燥機一年的耗電量可超過700萬kWh，因此降低干燥機的耗能同樣具有顯著意義。本文針對吸附再生式干燥機兩塔交替再生的特點，介紹了移峰填谷降低干燥機運行電費的應用實例。

1 鼓風熱再生吸附式原理及再生時間調整

無熱再生吸附式干燥機再生時的耗氣量約為12%～15%，微熱再生吸附式干燥機再生時的耗氣量降至約6%～8%[4-5]；為進一步節能，鼓風熱再生吸附式干燥機使用了鼓風機從環境抽取空氣，實際了零耗氣量，因此鼓風熱再生吸附式干燥機在近些年得到了廣泛地推廣。但鼓風熱再生吸附式干燥機再生時仍需要消耗大量的電能，可利用工業電價在不同時段的差異進一步節能。

如圖1所示，再生式干燥機有兩個干燥塔，當A塔通過塔內的干燥劑對空氣進行吸附干燥時，B塔通過加熱鼓風機吸入的大氣對干燥劑進行再生。

圖1 鼓風熱再生式干燥機流程圖

到達指定的時間周期后，A塔與B塔交替循環干燥與再生。 常規控制模式下，該干燥機的工作循環周期是16 h，在其中一塔干燥8 h，另一塔再生8 h(其中加熱再生284 min，冷吹再生154 min，降壓8 min，升壓10 min，不同型號品牌的干燥機略有區別)，然后兩塔交替進入下半個循環。實際運行中，為節能降耗，通常不使用常規控制模式，而是使用露點控制模式，這時干燥塔的工作時間將延長，另一塔暫停再生。露點控制模式本質是利用了干燥劑的富余干燥能力，減少重復加熱帶來的電量損失。露點控制模式的主要參數為“節能時間”，例如設置“節能時間”為2 h，干燥機運行了8 h后，兩塔不進行切換，而是繼續運行2 h。我們主要依據再生時的排氣溫度來判斷干燥劑的再生是否徹底，當排氣溫度持續走低時，需要相應降低“節能時間”。

某地區220 kV的工業用電價格(含稅價)如表1所示。

結合電價的峰谷平分布，當我們將“節能時間”控制為4 h，可將干燥機兩塔的完整運行周期調整至24 h，再通過開停機將干燥機再生的時間集中在波谷與平谷進行(一次在波谷，一次在平峰段)，從而實現節能的目的。調整后的運行模式如圖2所示。

表1 不同時段的電價

圖2 干燥機在各時段的運行模式

每臺干燥機的干燥能力因塔內實際填充的干燥劑重量、管道布置造成的阻力、加熱器的實際輸出功率等諸多因素而與設計值有一定的差異。在實際操作中，當無法實現所有干燥機均將干燥周期調整至24 h時，可以根據采用增開備用干燥機、調整單臺干燥機的進氣閥門來調整干燥機的“節能時間”；又或者是僅針對性地調整部分干燥機。

2 數 據

以某工廠干燥機系統的為例，說明干燥機電能移峰填谷的應用。該公司共有兩套干燥系統，系統基本信息如表2所示。

表2 干燥系統基本設計信息

圖3 調整前干燥機(5.0 bar系統)各時段耗電量

下述為5.0 bar系統的干燥機調整實例，調整前各臺干燥機再生時間分布較為零散，調整后干燥機的耗電集中在特定的時段內，分別是11:00開始再生一次，23:00開始再生一次，從而避開了波峰再生。

圖4 調整后干燥機(5.0 bar系統)各時段耗電量

調整后每天總耗電量基本不變(調整前23,332 kWh/天；調整后23,189 kWh/天)，按表1不同時段的電價計算后，電費下降比例高達23.2%，年節約費用102.3萬元。

圖5 增開備機前干燥機(7.0 bar系統)各時段耗電量

增開備機是調整干燥機節能時間非常有效的一種措施；干燥機再生時的總耗電量主要取決于總處理空氣量，增開備機后，單機干燥機的耗電量降低，總耗電量并不會增加。下述為7.0 bar系統的干燥機調整實例，調整前為2用1備，調整后3臺全開。

圖6 增開備機后干燥機(7.0 bar系統)各時段耗電量

從圖5及圖6中可以看出，增開備機后，干燥機的再生時段由原來的兩個時段(11:00開始的平峰與23:00開始的波谷)變成一個時段(23:00開始的波谷)，從而進一步節約電費。

3 結 語

利用吸附再生式干燥機兩塔交替再生的特點實現電能移峰填谷，進而節約電費，經實踐證明是可行的，操作簡單且無需額外的投資與改造，對于電價存在平峰谷差異的地區，值得推廣。