【壓縮機網(wǎng)】1 引言

 

　　壓縮空氣是工業(yè)領(lǐng)域中應用z*廣泛的動(dòng)力源之一，但要獲得滿(mǎn)足基本要求且品質(zhì)優(yōu)良的壓縮空氣需要消耗相當大的能量。在大多數生產(chǎn)型企業(yè)中，壓縮空氣的能源消耗占全部電力消耗的10%~40%，造船行業(yè)則更高達50%，同時(shí)壓縮空氣也是四大動(dòng)力源（熱、電、液壓、氣動(dòng)）中品位z*高，價(jià)格z*昂貴的動(dòng)力源。

 

　　2 立項背景及前期工作隨著(zhù)中國近30年制造業(yè)蓬勃發(fā)展，能源消耗和環(huán)境污染日趨嚴重以及產(chǎn)能過(guò)剩、惡性競爭，導致企業(yè)面臨節能減排巨大壓力，同時(shí)也為高效節能技術(shù)推廣帶來(lái)前所未有的動(dòng)力。唐鋼動(dòng)力部適時(shí)啟動(dòng)了壓縮空氣系統節能技改項目，針對唐鋼壓縮空氣系統能耗高、排放泄漏量大兩個(gè)問(wèn)題展開(kāi)前期調研和測評工作，并制定了相對應的攻關(guān)方案：一是實(shí)現高、低壓分流，根據實(shí)際需求，將空壓機的排氣壓力分為6 bar和4.5 bar，并采取相對應的三級壓縮和兩級壓縮，此舉可將虛高的排氣壓力所浪費的壓縮功耗節省10%~15%；二是淘汰高能耗的微加熱干燥器，采用具備壓縮空氣系統余熱利用和等壓循環(huán)再生零排放技術(shù)的新型干燥器，此舉有望降低原微加熱干燥器運行費用80%以上；三是改造壓縮機及后處理凈化設備的冷凝液排放閥，加裝新型零氣耗自動(dòng)排水閥，杜絕站房?jì)鹊呐苊暗温┈F象。后兩項的氣損z*大可達到空壓機輸出氣量的20%~30%，氣損不僅直接導致能源損失，還會(huì )驅使空壓機及輔助設備增加開(kāi)機臺數或運行時(shí)間，此情況又會(huì )影響維保和日常消耗費用相應增加。

 

　　3 改造思路和措施

 

　　3.1 優(yōu)化壓縮空氣系統流程，實(shí)現高/低壓、干/ 濕氣分流將系統分為3類(lèi)供氣系統。高壓濕氣系統：0.55 MPa供給一鋼3#、4#連鑄用氣，從熱板空壓機站供氣；低壓濕氣系統：0.45 MPa，供給其余濕氣用氣需求，由新增的3臺低壓離心式空壓機負責供給；干氣系統：0.6 MPa，供給冷板廠(chǎng)用氣需求，從冷板空壓機站供氣；供給其余所有干氣需求，從3200空壓機站供氣。將新增3臺兩級低壓離心機設置在冷板空壓站，然后從冷板空壓站布置新的低壓濕氣總管至一鋼、二鋼及煉鐵部等用氣點(diǎn)，低壓干氣系統利用原濕氣總管供氣，并在冷板空壓站配置4臺新型余熱再生式干燥機，3200空壓站4臺空壓機配置零排放余熱在生氣干燥機。各獨立供氣系統采用單向串氣調節，高壓干氣系統向低壓干氣系統、低壓干氣系統向低壓濕氣系統各自設置串氣調節閥，均做上游壓力精確控制，實(shí)現高壓干氣系統、低壓濕氣系統以及低壓干氣系統機組的均衡負載控制，減少或消除機組的放散現象的發(fā)生，優(yōu)化系統的調節能力。由于煉鐵部風(fēng)機房、長(cháng)材部高線(xiàn)潤滑油站和高線(xiàn)打包機用氣壓力比改造后的干氣壓力較高，分別配置增壓裝置，滿(mǎn)足局部高壓的用氣需求。

 

　　3.2 優(yōu)化壓縮空氣干燥工藝

 

　　拆舊換新，大幅度降低原微加熱干燥器的能耗?？諝鈮嚎s過(guò)程中，約70%以上的機械能轉換成熱能，被級間和末端冷卻器移出體系外，而離心機屬于無(wú)油機，其末級壓縮熱可被干燥器作為再生能量利用，該熱量雖然只能滿(mǎn)足吸附式干燥器再生過(guò)程所需能量的70%左右，但若補充能量的措施得當，仍可獲得較低露點(diǎn)。若再能將吹冷氣循環(huán)利用，則能比原一代機（無(wú)熱、微熱再生式干燥器），節約運行費用90%以上，經(jīng)調研和招標，本項目選用零氣耗、低露點(diǎn)余熱再生吸附干燥器，此流程從天然氣脫水裝置專(zhuān)利技術(shù)延伸推廣而來(lái)，增加進(jìn)氣端的二次冷卻，則可適應各種工況（較低排氣溫度，較高環(huán)境溫度），壓力露點(diǎn)可達-40益。采用了高壓循環(huán)風(fēng)機，可對塔上部的吸附劑進(jìn)行二次高溫干氣再生，對吸附劑可進(jìn)行大流量吹冷并全部回收循環(huán)，其中電耗僅占空壓機輸入功率的1%~1.5%，百分之百零再生氣耗。

 

　　3.3 優(yōu)化冷凝液排污工藝

 

　　采用新型冷凝液自動(dòng)排除器，具有高可靠性、低維護率及無(wú)壓縮空氣的泄漏等特點(diǎn)，能及時(shí)可靠地排出冷凝液，大大改善冷凝液對空壓機和附屬設備的腐蝕，避免冷凝液流入下級而造成對用氣設備的沖擊、損壞，有問(wèn)題時(shí)，發(fā)出報警信號，便于監測，及時(shí)發(fā)現問(wèn)題，避免不必要的損失，并配有除渣器，排水器絕對不會(huì )堵塞，排水器可排除5~8 mm雜質(zhì)。

 

　　4 經(jīng)濟效益與社會(huì )效益

 

　　4.1 經(jīng)濟效益

 

　?。?） 低壓系統節能：平均氣量36000 Nm3/h；年運行8000 h；氣電比優(yōu)化0.032 kW·h/m3（低壓?jiǎn)螜C0.083 kW·h/m3；改造前單機0.115 kW·h/m3）。則年降低能耗9216000 kW·h；折合電費：516萬(wàn)元。

 

　?。?） 干燥機改造節能：熱板站和二鋼末端的干燥器全部停用（再生氣耗4500 m3/h），冷板站和3200站全部更新為余熱再生式干燥機（降低10500 m3/h再生氣耗）。降低干燥機再生環(huán)節氣量損失：15000 m3/h；氣電比按照0.12 W·h/m3進(jìn)行計算；年降低系統能耗14400000 kW·h；折合電費：806萬(wàn)元。

 

　?。?） 冷凝液管理節能：提高單機比功率，合計68個(gè)點(diǎn)，預計節氣3000 Nm3/h，氣電比按照0.12 kW·h/m3進(jìn)行計算，年降低能耗2880000 kW·h；折合電費：161萬(wàn)元。

 

　　如上3項理論節能效益總和，年降低能耗：2649.6萬(wàn)kW·h；折合電費節約1483萬(wàn)元。

 

　　4.2 社會(huì )效益

 

　　項目實(shí)施以來(lái)，控制精度和壓空利用率得到了提高，系統運行穩定可靠，監控操作靈活方便，避免了頻繁啟停機的次數，大大節省了操作時(shí)間，同時(shí)也減少了操作人員的勞動(dòng)強度，提高了生產(chǎn)效率。按照1度電折合標煤0.123 kg，本項目年節電折合標煤約3260 t。汰了原有的二代機壓縮熱干燥器。同時(shí)，2016年同屬于河北鋼業(yè)集團的邯鋼也開(kāi)始采購同類(lèi)型的壓縮熱零氣耗干燥器設備，唐鋼的一系列舉動(dòng)也影響到了河北眾多民企鋼廠(chǎng)以及全國各地的同行。

 

　　5.1 創(chuàng )新貫穿節能技改全方位、全過(guò)程s*先是理念、觀(guān)念創(chuàng )新，如能源的品味和價(jià)值觀(guān)，具體到專(zhuān)業(yè)即氣/電不等價(jià)。在本項目中，把節氣放于z*重要地位，此舉正是因為在調研和交流中與國內外同行就電費僅占無(wú)油干燥壓縮空氣成本40%達成共識；其二是經(jīng)營(yíng)模式，本項目采用合同能源管理（EMC） 方式，在鋼鐵行業(yè)空壓站節能技改中為第一例，有效調動(dòng)了用戶(hù)、EMC和設備供貨三方的潛力和積極性，以z*新的產(chǎn)品、z*優(yōu)的工程獲取了用戶(hù)方z*大節能空間；同時(shí)，項目也開(kāi)創(chuàng )了行業(yè)第三個(gè)創(chuàng )新，即采購招標均以z*高價(jià)中標，此舉也得益于產(chǎn)品全壽命費用分析（LCC）的學(xué)習和貫徹，從而使節能效益z*大化；第四個(gè)創(chuàng )新點(diǎn)是摒棄了原國企在設備折舊期未滿(mǎn)不得拆除的慣例，直接用第四代余熱再生零氣耗干燥器淘汰了高能耗的第一代微加熱干燥器。

 

　　5.2 余熱再生干燥器同比認知

 

　　原有微加熱干燥器既耗電又耗氣，經(jīng)現場(chǎng)測試，耗氣比高達15%，夏天更高達20%以上，測試結果與目前正在進(jìn)行的壓縮空氣干燥器產(chǎn)品標準修改內容吻合。鋼廠(chǎng)使用的空壓機類(lèi)型多為無(wú)油離心機，在此前已有眾多案例采用了壓縮熱干燥器，但經(jīng)調研，發(fā)現失敗率接近50% （如唐鋼不銹鋼分廠(chǎng)），不達標率高達80%以上（壓力露點(diǎn)普遍高于-20℃，雙冷卻器類(lèi)型的余熱再生干燥器甚至高于0益；再生氣耗量明顯大于6%，瞬時(shí)流量高達12%以上），在北方寒冷地區此現象更為嚴重。目前行業(yè)中多個(gè)空壓站中的余熱干燥器已經(jīng)或正在進(jìn)行二次改造并付出高昂代價(jià)，這是因為壓縮熱屬于低品位能源，尤其在近10年離心式空壓機由于技術(shù)進(jìn)步，排氣溫度由120~140℃降至80~120℃，但同時(shí)也對利用壓縮熱的吸附式干燥器造成負面影響，使其利用余熱的空間大幅下降，即由空壓機提供的壓縮熱僅能滿(mǎn)足吸附式干燥器再生能量所需的70%左右，剩余部分再生能量的補充成為技術(shù)研發(fā)的國際性難題。

 

　　5.3 補充說(shuō)明

 

　　本項目效益計算中的氣損僅按電費進(jìn)行，但實(shí)際發(fā)生費用還應包括固定資產(chǎn)折舊、財務(wù)費用、管理費用、維護保養費用和日常消耗費用等，即電費僅占無(wú)油干燥壓縮空氣實(shí)際成本的40%左右，按熱值計算1度電折合標煤0.123 kg，但沒(méi)有人會(huì )認為節約1度電所節省的費用就是煤的費用，因為1度電的費用（按0.6元）是0.123 kg標煤（按600元/t）的8倍。如此若按電費占氣費成本的50%計，干燥器節氣產(chǎn)生的真實(shí)費用應為806萬(wàn)元伊2=1612萬(wàn)元/年，但即使僅按電費的806萬(wàn)元計算，其投資回收期為8~10個(gè)月，在目前眾多節能技改項目中實(shí)屬少見(jiàn)。

 

　　另值得一提的是本項目干燥器應用了遠程監控技術(shù)，制造廠(chǎng)的專(zhuān)業(yè)工程師不僅參與了該設備的運行監測、故障預判、故障分析和故障排除等行為，其設計研發(fā)人員也從中受益匪淺。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，獲得第一手的現場(chǎng)運行數據和累積運行曲線(xiàn)，從而可有效判斷驗證設計準確性及各子系統各部件的匹配性，實(shí)實(shí)在在融入大智慧、大數據和大系統的時(shí)代之中。

 

　　6 結論

 

　　高效、節能、減排、降霾是目前中國z*要的國策之一，而經(jīng)濟轉型、產(chǎn)業(yè)升級和產(chǎn)品換代是企業(yè)的當務(wù)之急，企業(yè)無(wú)論大小均應順應國策、創(chuàng )新圖強，才能在新常態(tài)下生存發(fā)展，立于不敗之地。