空壓站節(jié)能改造

夏錦輝

(1.唐山三友氯堿有限責(zé)任公司,河北 唐山 063305；2.河北省聚氯乙烯技術(shù)創(chuàng)新中心,河北 唐山 063305)

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司空壓站主要為全廠生產(chǎn)裝置提供工藝氣、儀表氣、氮?dú)?，主要設(shè)備包括空壓機(jī)、干燥機(jī)、制氮機(jī)。

工藝流程：空氣進(jìn)入壓縮機(jī)被壓縮至0.8 MPa,經(jīng)冷卻分離后一路作為工藝氣送入工藝氣儲(chǔ)罐，進(jìn)入工藝氣管網(wǎng)；另一路進(jìn)入干燥機(jī)。經(jīng)干燥后的壓縮空氣露點(diǎn)低于-40 ℃，一部分作為儀表氣進(jìn)入儀表氣儲(chǔ)罐，送入儀表氣管網(wǎng)；另一部分經(jīng)活性炭過(guò)濾器進(jìn)一步除去水、油、粉塵,經(jīng)空氣緩沖罐進(jìn)入制氮機(jī)，生產(chǎn)出純度高于99%的氮?dú)?，?jīng)氮?dú)饩彌_罐，進(jìn)入氮?dú)鈨?chǔ)罐,再送入氮?dú)夤芫W(wǎng)。制氮裝置解吸后的富氧空氣進(jìn)行回收，輸送至其他公司使用。

1 運(yùn)行中存在的問(wèn)題

1.1 微熱再生干燥機(jī)氣量損失大

在儀表氣生產(chǎn)中選用微熱再生干燥機(jī)對(duì)壓縮空氣進(jìn)行干燥。干燥機(jī)由兩個(gè)吸附塔、一個(gè)加熱器、一個(gè)排氣消音器、氣動(dòng)閥門(mén)、控制器等組成。吸附塔內(nèi)充裝活性氧化鋁作為吸附劑，利用變壓吸附微熱再生的原理生產(chǎn)露點(diǎn)低于-40 ℃的干燥壓縮空氣。工作塔在每個(gè)吸附階段結(jié)束后進(jìn)入一個(gè)再生階段，吸附劑的再生是利用少量干燥后的成品氣通過(guò)電加熱器加熱至100～130 ℃通入塔內(nèi)對(duì)吸附劑內(nèi)的水分進(jìn)行加熱解吸帶出設(shè)備，加熱結(jié)束后成品氣對(duì)吸附劑進(jìn)行冷吹，進(jìn)一步干燥，實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生。

在理想狀態(tài)下，干燥后的壓縮空氣損耗在4%～6%，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中氣量損失將達(dá)到8%～10%。

1.2 冬季運(yùn)行期間工藝氣含水結(jié)冰

在冬季,戶外溫度最低可達(dá)-20 ℃，空壓系統(tǒng)運(yùn)行期間，由于工藝氣經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的除水處理仍然含有較多水分，送入外管網(wǎng)后，溫度降低，水分凝結(jié)出來(lái)。為防止管道內(nèi)結(jié)冰而影響工藝氣輸送，須對(duì)工藝氣管道全程進(jìn)行伴熱保溫處理。工藝氣伴熱管道總長(zhǎng)2 500 m，疏水點(diǎn)42處，伴熱管徑DN20。冬季為防止疏水器凍堵，采取水、汽常排的方式，調(diào)整疏水器出口蒸汽流速為1 m/s。蒸汽價(jià)格為140元/t，蒸汽密度為4.618 kg/m3，則每天蒸汽消耗費(fèi)用：

3.14×0.012×1×3 600×24×4.618×42÷1 000×140≈736.67(元)。

2 改進(jìn)措施及效益

2.1 設(shè)備改造升級(jí)

制造儀表氣常用的壓縮空氣干燥設(shè)備主要為吸附式干燥機(jī)。根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備情況，選用壓縮熱再生干燥機(jī)替代微熱再生干燥機(jī)。利用離心空壓機(jī)排出的100～130 ℃高溫壓縮空氣直接進(jìn)入干燥機(jī)對(duì)吸附水分后的吸附劑加熱升溫，使其徹底脫水再生，大量含水的高溫壓縮空氣通過(guò)冷卻器降溫冷凝其中的水分排出機(jī)外。整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中除控制電外不需電量消耗，在加熱、冷吹過(guò)程中無(wú)氣體排放，最大程度節(jié)約能量。

匹配壓縮熱再生干燥機(jī)運(yùn)行的離心式空壓機(jī)相對(duì)螺桿式空壓機(jī)更適合大氣量生產(chǎn)，同時(shí)備件消耗減少，避免了空壓機(jī)運(yùn)行過(guò)程中含油廢水排放及壓縮空氣含油的問(wèn)題。同時(shí)在系統(tǒng)中配置一臺(tái)空壓機(jī)后置冷卻器，通過(guò)管道的連接滿足空壓機(jī)供應(yīng)高溫壓縮空氣與常溫壓縮空氣的要求，使離心式空壓機(jī)既可以向零氣耗壓縮熱再生干燥機(jī)供氣，也可向微熱再生干燥機(jī)供氣，還可直接輸送工藝氣，切換步驟簡(jiǎn)便，調(diào)節(jié)靈活性增強(qiáng)。

微熱再生干燥機(jī)需消耗約10%的再生氣量，100 m3/min的干燥機(jī)消耗再生氣量10 m3/min，按照儀表氣成本0.12元/m3計(jì)算，則消耗費(fèi)用為10 m3/min×60 min×0.12元/m3=72元/h；壓縮熱再生干燥機(jī)無(wú)需消耗儀表氣。

微熱再生干燥機(jī)電加熱器功率約50 kW，運(yùn)行周期為每4 h加熱2.5 h，按照電費(fèi)0.47元/(kW·h)計(jì)算，電費(fèi)為50 kW×2.5 h÷4 h×0.47元/(kW·h)=14.69元/h；壓縮熱再生干燥機(jī)無(wú)需消耗。

則微熱再生干燥機(jī)消耗費(fèi)用(控制電除外)：72元/h+14.69元/h=86.69元/h。

壓縮熱再生干燥機(jī)需消耗循環(huán)水約40 m3/h，按照循環(huán)水制造成本0.23元/m3計(jì)算，費(fèi)用為：40 m3/h×0.23元/m3=9.2元/h；微熱再生干燥機(jī)無(wú)循環(huán)水消耗。

可見(jiàn)，每臺(tái)100 m3/min壓縮熱再生干燥機(jī)比微熱再生干燥機(jī)節(jié)約費(fèi)用86.69元/h-9.2元/h=77.49元/h，年運(yùn)行時(shí)間按8 000 h計(jì)，每年節(jié)約費(fèi)用：77.49元/h×8 000 h=61.99萬(wàn)元。

2.2 工藝優(yōu)化

冬季氣候干燥,耗氣量變小,以及生產(chǎn)負(fù)荷降低時(shí)，空壓站設(shè)備開(kāi)啟臺(tái)數(shù)相對(duì)減少，運(yùn)行2臺(tái)160 m3/min離心空壓機(jī)匹配2臺(tái)160 m3/min壓縮熱再生干燥機(jī)生產(chǎn)的儀表氣還有富余，但高溫壓縮空氣不能直接輸送工藝氣管網(wǎng)供用戶使用，還需要增開(kāi)42 m3/min螺桿空壓機(jī)供應(yīng)給工藝氣管網(wǎng)，造成能源的浪費(fèi)。根據(jù)測(cè)算，工藝氣消耗15～25 m3/min。可改變固有思維模式，在空壓站儀表氣主管上配置DN80管道與工藝氣主管連通，將儀表氣送至工藝氣管網(wǎng)。減少使用1臺(tái)小空壓機(jī)，停止工藝氣伴熱(儀表氣水分含量低，不會(huì)結(jié)冰)。每臺(tái)螺桿空壓機(jī)消耗電費(fèi)250 kW×24 h×0.47元/(kW·h)=2 820 元/d，這樣每天可節(jié)約蒸汽和動(dòng)力電的費(fèi)用：

736.67元+2 820元=3 556.67元。

3 工藝改造后操作注意事項(xiàng)

3.1 后置氣體冷卻器操作

使用后置氣體冷卻器時(shí)注意送入管網(wǎng)的氣體溫度，須防止未經(jīng)完全冷卻的熱空氣送入常溫壓縮空氣管道，造成后續(xù)管道與設(shè)備的損壞。隨時(shí)監(jiān)測(cè)冷卻器出口溫度與冷卻水循環(huán)情況。

3.2 工藝氣、儀表氣連通管道閥門(mén)操作

在冬季將儀表氣送入工藝氣管網(wǎng)時(shí)，提前關(guān)閉工藝氣儲(chǔ)罐進(jìn)氣閥門(mén)，保證工藝氣儲(chǔ)罐壓力低于儀表氣供氣壓力0.05～0.1 MPa后再打開(kāi)儀表氣去工藝氣儲(chǔ)罐的供氣閥門(mén)，防止未經(jīng)干燥處理的工藝氣進(jìn)入儀表氣管網(wǎng)，造成氣動(dòng)閥門(mén)故障，引發(fā)生產(chǎn)事故。 如果不需要將儀表氣輸送至工藝氣管網(wǎng)，則先關(guān)閉連通管路上雙截止閥，再打開(kāi)雙截止閥之間設(shè)置的導(dǎo)淋閥，防止串氣，并經(jīng)常檢查。

4 結(jié)語(yǔ)

生產(chǎn)運(yùn)行表明，空壓站改造實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的預(yù)期目標(biāo)。