在現(xiàn)代企業(yè)里,壓縮空氣的使用越來越普遍,常見的干燥裝置主要有吸附式干燥裝置和冷凍式干燥機兩種。
冷凍式干燥機的有效供氣量可達到100%,但是,由于受工作原理的制約,冷凍式干燥機的供氣露點低只能達到3℃(壓力露點)左右,而且它受進氣溫度的影響很大,進氣溫度每升高5℃,制冷效率要下降30%,供氣露點將顯著升高。同時,冷凍式干燥機必需耗費一定的電能和冷卻水。
吸附式干燥裝置主要有:無熱再生干燥裝置和加熱再生干燥裝置兩種,它們或要耗氣,或要耗電,綜合算起來,能耗都高于冷凍式干燥機,它有冷凍式干燥機不可替代的優(yōu)點:供氣露點低、穩(wěn)定。目前常見的吸附式干燥裝置主要有兩種:無熱再生干燥裝置和微加熱再生干燥裝置。
無熱再生干燥裝置是利用約15%的成品氣對再生塔的吸附劑進行吹掃再生。其優(yōu)點是:結(jié)構(gòu)簡單,維護方便;缺點是:耗氣量大、能源品位高,有效供氣量小,而且有時露點不夠穩(wěn)定。
微加熱再生干燥裝置,需使用電加熱器,將7%的成品氣加熱后,送入再生塔,使吸附劑升溫再生。然后,還要利用7%的成品氣,再將吸附劑冷吹常溫。它的優(yōu)點是:工作周期比較長,而且供氣露點穩(wěn)定;缺點是:耗能仍然偏大,既要耗費7%的壓縮空氣,也要耗費一定的電能。
依照吸附原理,吸附劑吸水后,必須對它施加一定的能量才能使吸附劑解附。如何才能既節(jié)省能量,又能吸附劑*解附,來獲得干燥壓縮空氣,YR系列余熱再生干燥裝置,解決了以上問題。
一、余熱再生干燥裝置的工作原理
余熱再生干燥裝置的主要工作原理,是利用氣體被壓縮時所產(chǎn)生的熱量,加熱干燥塔里的吸附劑,使其解附。我們知道無論是活塞壓縮機,還是螺桿式壓縮機,氣體在被壓縮時,都會產(chǎn)生大量的壓縮熱。按常規(guī)的空壓站設(shè)計規(guī)范,壓縮空氣必須冷卻40℃以下,再送入后級設(shè)備進行干燥處理。這樣,大量的熱能被浪費。而余熱再生干燥裝置的創(chuàng)新是利用了這部分能量。
在YR余熱再生干燥裝置流程里,高溫的壓縮空氣首入干燥裝置的再生塔里,使吸附劑升溫解附,然后再通過干燥裝置的后冷卻器降常溫,后再進入吸附塔進行干燥。當再生塔的吸附劑升一定溫度時,停止加熱,利用平均2%~3%的成品氣進行冷吹常溫。由于在吸附塔再生過程中,利用了空氣壓縮時產(chǎn)生的熱能,因而干燥裝置幾乎不消耗其它能量,大大減少了干燥裝置的運行費用??梢哉f,YR系列余熱再生干燥裝置是真正意義上的節(jié)能產(chǎn)品。
山西華澤鋁電公司使用的4臺200m3/min離心式無油壓縮機,離心式空氣壓縮機產(chǎn)出的壓縮空氣是無油的,其后不需要安裝除油過濾器。離心式空氣壓縮機占地面積較小,噪音不大,工作環(huán)境較好。從工況條件來說,選用余熱再生干燥裝置是非常合適的。
下面,將公司的實際情況,分別按冷凍式干燥機、微加熱再生干燥裝置、YR余熱再生干燥裝置、無耗氣余熱再生干燥裝置作投資和運行費用的粗略比較。
二、設(shè)計條件
1、計算條件:200m3/min無油壓縮機,每臺功率為1100KW;壓縮機末級冷卻水量:40t/h;一年365個工作日,每天24小時連續(xù)運行;電價按0.22元/度計(自備電站)。
2、供氣指標:壓力露點:5℃,流量Q1=480m3/min;壓力露點:-20℃,流量Q2=80m3/min
三、投資及運行費用比較
1、方案一4臺160m3/min冷凍式干燥機,3開1備;2臺80m3/min微加熱再生干燥裝置,1開1備。
160m3/min冷凍式干燥機,冷媒壓縮機功率:26.75KW,冷卻水量:40t/h;80m3/min微加熱再生干燥裝置電加熱器功率:36KW,再生耗氣量:7%。
?。?)工藝流程簡圖(2)投資單價:160m3/min冷凍式干燥機
30萬/臺80m3/min微加熱再生干燥裝置
15萬/臺空壓機去掉末級冷卻器減少0.8萬美元(4臺折合人民幣26.5萬元)。合計:30×4+15×2+26.5=176.5萬(3)運行費用①冷凍式干燥機干燥裝置:冷媒壓縮機耗電量:
3×26.75×24×365=702990度/年全年的電費開支為:
702990×0.22=154658元/年冷卻水量:
3×40=120t/h供氣露點:5℃(壓力露點)②微加熱再生干燥裝置:再生耗氣量折算為耗電量:80/200×1100×24×365×7%=269808度/年電加熱器耗電量:
36×24×365=315360度/年全年的電費開支為:
?。?69808+315360)×0.22=128737元/年供氣露點:≤-20℃(壓力露點)③運行總費用:154658+128737=283395元/年注:該方案需增加冷卻水耗量120t/h2、方案二5臺150m3/minYR余熱再生干燥裝置,4開1備150m3/minYR余熱再生干燥裝置:再生耗氣量:2.5%,冷卻水量:40t/h(1)工藝流程簡圖(2)投資單價:150m3/min余熱再生干燥裝置44萬/臺合計:44×5=220萬(3)運行費用再生耗氣量折算耗電量:3×(1100×2.5%)×24×365=722700度全年的電費開支為:
722700×0.22=158994元/年冷卻水量:
4×40=160t/h供氣露點:≤-20℃(壓力露點)3、方案三4臺200m3/minYR余熱再生干燥裝置,3開1備200m3/minYR余熱再生干燥裝置:再生耗氣量:2.5%,冷卻水量:53t/h(1)工藝流程簡圖
?。?)投資單價:200m3/min余熱再生干燥裝置50萬/臺合計:50×4=200萬(3)運行費用再生耗氣量折算耗電量:3×(1100×2.5%)×24×365=722700度全年的電費開支為:
722700×0.22=158994元/年冷卻水量:
3×53=159t/h供氣露點:≤-20℃(壓力露點)4、方案四4臺160m3/min無耗氣余熱再生干燥裝置,3開1備;2臺80m3/minYR余熱再生干燥裝置,1開1備。
160m3/min無耗氣余熱再生干燥裝置,冷卻水量:50t/h;80m3/minYR余熱再生干燥裝置,再生耗氣量:2.5%,冷卻水量:20t/h。(1)工藝流程簡圖(2)投資單價:160m3/min無耗氣余熱再生干燥裝置
45萬/臺80m3/minYR余熱再生干燥裝置
23萬/臺合計:45×4+23×2=226萬(3)運行費用再生耗氣量折算耗電量:80/200×(1100×2.5%)×24×365=96360度全年的電費開支為:
96360×0.22=21199元/年冷卻水量:
3×50+20=170t/h供氣露點:≤-20℃(壓力露點)80m3/min≤-10℃(壓力露點)480m3/min
四、四種方案綜合比較
注:冷卻水費用按0.158元/噸計算,未考慮冷卻水設(shè)備投資及運行費用的減少。
使用余熱再生干燥裝置,不用壓縮機末級冷卻器,壓縮機末級冷卻用水轉(zhuǎn)移到余熱再生干燥裝置使用,相當于余熱再生干燥裝置不耗冷卻水。因干燥劑再生時吸收了壓縮機排氣的大量熱量,在經(jīng)過干燥裝置本身的冷卻器時,氣體溫度已大大降低,所以余熱再生干燥裝置冷卻水用量小于壓縮機末級冷卻用水量,可降低冷卻水耗量。在相同的工作條件下,使用余熱再生干燥裝置的運行費用較少。長期使用余熱再生干燥裝置,可獲得較大的節(jié)能效益。
因此,我們企業(yè)采用方案三,這樣可以減少壓縮空氣后處理設(shè)備的種類及臺數(shù),降低運行維護費用,并且使用成熟的設(shè)備。