在當前節能減排大勢和離心式空壓機日趨普及的背景下，壓縮熱（余熱）這種既傳統又新穎的吸附式干燥器越來(lái)越受到業(yè)界的關(guān)注和重視。本文針對其特有的再生方式及相關(guān)因素，對其如何正確設計選型及識別真偽進(jìn)行科學(xué)分析以幫助用戶(hù)盡快認知和獲得最大利益。
前言
在當前節能減排大勢和離心式空壓機日趨普及的背景下，壓縮熱（余熱）這種既傳統又新穎的吸附式干燥器越來(lái)越受到業(yè)界的關(guān)注和重視。本文針對其特有的再生方式及相關(guān)因素，對其如何正確設計選型及識別真偽進(jìn)行科學(xué)分析以幫助用戶(hù)盡快認知和獲得最大利益。
壓縮熱再生傳統流程及面臨的挑戰
1.1流程及流程簡(jiǎn)述
按吸附周期4h，加熱再生2h，吹冷2h
（1）過(guò)熱壓縮空氣首先進(jìn)入再生塔，帶出吸附床層的水份后進(jìn)入冷卻器、分離器，隨后常溫且飽和的壓縮空氣進(jìn)入吸附塔，脫水干燥后的成品氣經(jīng)后置粉塵過(guò)濾器排出；
（2）過(guò)熱壓縮空氣經(jīng)旁通閥直接進(jìn)入冷卻器、分離器、吸附塔、后置過(guò)濾器排出，同時(shí)抽取部分干燥成品氣自上而下對再生塔進(jìn)行吹冷并排入大氣；
（3）短暫并塔運行后進(jìn)行切換。
1.2挑戰與辨析
（1）空壓機排氣溫度
近十年由于離心機技術(shù)進(jìn)步，其比功率大幅下降，排氣溫度由原來(lái)的120～140℃下降至90～110℃甚至85～105℃，低于7bar（100psi）時(shí)甚至更低，這也意味著(zhù)同樣電機輸入功率下，有更多的動(dòng)能轉變?yōu)閯菽?。但對于完全依靠壓縮熱進(jìn)行有熱再生的吸附式干燥器而言，則是巨大挑戰。
空壓機排氣溫度與產(chǎn)品氣露點(diǎn)關(guān)系見(jiàn)表1，理論計算見(jiàn)表2。當塔內溫度低于45℃左右時(shí)，再生氣向吸附層析出水份即對吸附劑加濕。實(shí)際運行中，進(jìn)塔溫度比空壓機排氣溫度低10～20℃。塔體下半部在加熱再生結束時(shí)，常有低于50℃情況發(fā)生，尤其當該吸附塔既處于較低進(jìn)氣溫度又接受較少處理氣量時(shí)更容易發(fā)生。
（2）吹冷氣耗
由于無(wú)油干燥空氣價(jià)格昂貴（0.15～0.25元/m3），吹冷氣消耗成為選購壓縮熱干燥器的最大關(guān)注點(diǎn)。根據計算，吹冷瞬時(shí)流量應為6～8%，按吹冷程序占1/2再生程序，平均氣耗則不低于3～4%，小于3%之說(shuō)純屬誤導。吹冷之難，一是由于吸附劑熱容量大且屬于不良導體，需消耗大量氣體才能帶出其蘊藏的巨大熱量；二是由于吸附熱導致吹冷氣本身溫度已高達50℃左右，欲將塔內溫度吹冷至70℃以下，因溫差過(guò)小，實(shí)屬困難。運行方面對節能減排壓力只有兩個(gè)辦法：一是容忍70℃以上平均塔溫，切換后露點(diǎn)上升（鋁膠45℃，分子篩50℃以上吸附能力快速下降），業(yè)內稱(chēng)之為露點(diǎn)漂移，時(shí)間長(cháng)達30min至1h；二是默認設備加大再生氣量，延長(cháng)再生時(shí)間，此舉產(chǎn)生的額外運行費用不可低估。
改良與改革辨析
2.1在進(jìn)氣端增設輔助電加熱，提高進(jìn)氣溫度
根據運行經(jīng)驗，進(jìn)氣（再生）溫度每提高10℃，可降低產(chǎn)品氣露點(diǎn)3℃左右，為獲得吸附式干燥器的常規露點(diǎn)即壓力露點(diǎn)-20℃，需在110℃基礎上提升30℃即達到140℃以上，而每100m3空氣提高10℃需配置20kW電加熱器，提高30℃需60kW，100m3空壓機的電機功率一般為550kW，則60/550=11%，即將空壓機十年來(lái)的技術(shù)進(jìn)步幾乎全部打壓回去。
2.2雙冷卻器零氣耗流程
（1）此流程采用濕氣吹冷，吹冷時(shí)間約為30min，降低溫差約25℃，即吹冷至75℃時(shí)必須停止吹冷，而吹冷不徹底仍將導致露點(diǎn)漂移。
（2）主氣流經(jīng)雙塔和雙冷卻器，壓差增大不容忽視。
（3）吹冷時(shí)不能利用塔內余熱進(jìn)行二次再生，其壓力露點(diǎn)僅能達到-3℃，若在進(jìn)氣口增設電加熱器時(shí)的缺點(diǎn)分析同2.1條。
2.3明壓縮熱、暗微加熱流程：（實(shí)拍）
此流程應屬假冒偽劣之典型，且不計電加熱能耗，僅再生氣8%嚴重違反了用余熱再生干燥器節能減排的初衷，并給客戶(hù)造成巨大經(jīng)濟損失。
2.4低露點(diǎn)、低漂移、零氣耗流程：
此流程從天然氣脫水裝置專(zhuān)利技術(shù)延申推廣而來(lái)，若再增加進(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-60℃，露點(diǎn)漂移降至10℃，15分鐘內。因采用了高壓循環(huán)風(fēng)機，可對塔上部的吸附劑進(jìn)行二次高溫干氣再生（10～30分鐘），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%，百分之百零氣耗，此流程具有五大功能三大優(yōu)勢：
五大功能：
1）空壓機余熱利用系統：95%的再生能量來(lái)自于空壓機余熱。
2）再生氣回收系統：等壓再生零氣耗。
3）輔助加熱系統（電耗僅為空壓機輸入功率的1～1.5%）：有效降低出口露點(diǎn)。
4）吸附干燥過(guò)濾系統：高效低阻，長(cháng)壽命。
5）智能控制管理系統：流程控制，負荷調節，故障監測，露點(diǎn)顯示。
三大優(yōu)勢：
低露點(diǎn)：常壓露點(diǎn)可達-60℃以下（7bar下再生進(jìn)氣溫度≥90℃）
低漂移：采用大氣量、低溫氣吹冷，露點(diǎn)漂移≤5～10℃（0.5小時(shí)內）
零氣耗：再生過(guò)程（加熱/吹冷）中抽取5～8%產(chǎn)品氣全部回收，百分之百零氣耗。
注：針對本案（唐鋼動(dòng)力廠(chǎng)空壓機改造項目），空壓機排氣壓力為0.65MPa和0.55MPa，后者排氣溫度若為三級壓縮時(shí)可能為80～100℃，實(shí)際進(jìn)塔溫度僅為70～90℃，本流程可開(kāi)啟混搭加熱程序，即在余熱再生的同時(shí)，開(kāi)啟高壓循環(huán)風(fēng)機和輔助電加熱器補充熱量。
延伸閱讀
唐鋼原壓空系統采用統一供氣的方式，恒定壓力為0.6～0.65MPa的壓縮空氣進(jìn)入聯(lián)網(wǎng)管道后分別供給煉鐵、冷軋等生產(chǎn)用戶(hù)。經(jīng)過(guò)相關(guān)技術(shù)人員對壓縮空氣系統進(jìn)行長(cháng)期認真摸底調查、走訪(fǎng)用戶(hù)，發(fā)現除冷軋生產(chǎn)用戶(hù)外，其它用戶(hù)用氣壓力需求均低于原供應壓力，且三座空壓機站原使用的微熱再生式干燥器能耗偏高，壓縮空氣能源浪費問(wèn)題日益突出。
本著(zhù)確保壓縮空氣系統高效、低耗、安全穩定運行的原則，唐鋼對標國內先進(jìn)企業(yè)，找準存在問(wèn)題，周密設計改造方案：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6bar和4.5bar，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。后兩項的氣損最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。
結合各用戶(hù)生產(chǎn)用氣實(shí)際，唐鋼將原來(lái)一個(gè)大的壓空系統重新劃分為三個(gè)子系統，其中，供冷軋生產(chǎn)用戶(hù)及其它干壓縮空氣用戶(hù)的系統管網(wǎng)壓力設定為0.58-0.6MPa，供熱軋連鑄機生產(chǎn)用戶(hù)濕壓縮空氣管網(wǎng)壓力降為0.55MPa，其余用戶(hù)管網(wǎng)壓力降至0.4MPa，從而既保證了各用戶(hù)生產(chǎn)需要，又實(shí)現了壓空系統高效經(jīng)濟運行。為避免干壓縮空氣生產(chǎn)過(guò)程中的電能損耗，唐鋼淘汰原有微熱再生式干燥器，先后引進(jìn)安裝6臺18000Nm3/h和兩臺12000Nm3/h先進(jìn)的無(wú)損耗余熱再生式干燥器。同時(shí)新引進(jìn)三臺2.1萬(wàn)m3/h、0.45MPa的低壓空壓機，重新敷設空壓機站至各低壓壓空用戶(hù)的管道，以供應0.4MPa的濕壓縮空氣滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。為了實(shí)現三個(gè)壓空子系統之間的相互補充，唐鋼動(dòng)力部對三個(gè)空壓機站站內管道進(jìn)行了相應改造，在干氣與濕氣壓空系統之間安裝了竄氣調節閥，以避免在某個(gè)子系統發(fā)生事故時(shí)造成用戶(hù)停產(chǎn)事故的發(fā)生。
隨著(zhù)河鋼唐鋼1700生產(chǎn)線(xiàn)低壓濕壓空系統的正式投入運行，唐鋼完成了壓縮空氣系統節能改造工程。改造完成后，唐鋼壓空系統實(shí)現按質(zhì)供應、階梯利用，壓縮空氣單位電耗同比下降0.024kWh/m3，預計年可節電2137萬(wàn)kWh，增創(chuàng )效益1196萬(wàn)元。
來(lái)源：本站原創(chuàng )
在當前節能減排大勢和離心式空壓機日趨普及的背景下，壓縮熱（余熱）這種既傳統又新穎的吸附式干燥器越來(lái)越受到業(yè)界的關(guān)注和重視。本文針對其特有的再生方式及相關(guān)因素，對其如何正確設計選型及識別真偽進(jìn)行科學(xué)分析以幫助用戶(hù)盡快認知和獲得最大利益。
前言
在當前節能減排大勢和離心式空壓機日趨普及的背景下，壓縮熱（余熱）這種既傳統又新穎的吸附式干燥器越來(lái)越受到業(yè)界的關(guān)注和重視。本文針對其特有的再生方式及相關(guān)因素，對其如何正確設計選型及識別真偽進(jìn)行科學(xué)分析以幫助用戶(hù)盡快認知和獲得最大利益。
壓縮熱再生傳統流程及面臨的挑戰
1.1流程及流程簡(jiǎn)述
按吸附周期4h，加熱再生2h，吹冷2h
（1）過(guò)熱壓縮空氣首先進(jìn)入再生塔，帶出吸附床層的水份后進(jìn)入冷卻器、分離器，隨后常溫且飽和的壓縮空氣進(jìn)入吸附塔，脫水干燥后的成品氣經(jīng)后置粉塵過(guò)濾器排出；
（2）過(guò)熱壓縮空氣經(jīng)旁通閥直接進(jìn)入冷卻器、分離器、吸附塔、后置過(guò)濾器排出，同時(shí)抽取部分干燥成品氣自上而下對再生塔進(jìn)行吹冷并排入大氣；
（3）短暫并塔運行后進(jìn)行切換。
1.2挑戰與辨析
（1）空壓機排氣溫度
近十年由于離心機技術(shù)進(jìn)步，其比功率大幅下降，排氣溫度由原來(lái)的120～140℃下降至90～110℃甚至85～105℃，低于7bar（100psi）時(shí)甚至更低，這也意味著(zhù)同樣電機輸入功率下，有更多的動(dòng)能轉變?yōu)閯菽?。但對于完全依靠壓縮熱進(jìn)行有熱再生的吸附式干燥器而言，則是巨大挑戰。
空壓機排氣溫度與產(chǎn)品氣露點(diǎn)關(guān)系見(jiàn)表1，理論計算見(jiàn)表2。當塔內溫度低于45℃左右時(shí)，再生氣向吸附層析出水份即對吸附劑加濕。實(shí)際運行中，進(jìn)塔溫度比空壓機排氣溫度低10～20℃。塔體下半部在加熱再生結束時(shí)，常有低于50℃情況發(fā)生，尤其當該吸附塔既處于較低進(jìn)氣溫度又接受較少處理氣量時(shí)更容易發(fā)生。
（2）吹冷氣耗
由于無(wú)油干燥空氣價(jià)格昂貴（0.15～0.25元/m3），吹冷氣消耗成為選購壓縮熱干燥器的最大關(guān)注點(diǎn)。根據計算，吹冷瞬時(shí)流量應為6～8%，按吹冷程序占1/2再生程序，平均氣耗則不低于3～4%，小于3%之說(shuō)純屬誤導。吹冷之難，一是由于吸附劑熱容量大且屬于不良導體，需消耗大量氣體才能帶出其蘊藏的巨大熱量；二是由于吸附熱導致吹冷氣本身溫度已高達50℃左右，欲將塔內溫度吹冷至70℃以下，因溫差過(guò)小，實(shí)屬困難。運行方面對節能減排壓力只有兩個(gè)辦法：一是容忍70℃以上平均塔溫，切換后露點(diǎn)上升（鋁膠45℃，分子篩50℃以上吸附能力快速下降），業(yè)內稱(chēng)之為露點(diǎn)漂移，時(shí)間長(cháng)達30min至1h；二是默認設備加大再生氣量，延長(cháng)再生時(shí)間，此舉產(chǎn)生的額外運行費用不可低估。
改良與改革辨析
2.1在進(jìn)氣端增設輔助電加熱，提高進(jìn)氣溫度
根據運行經(jīng)驗，進(jìn)氣（再生）溫度每提高10℃，可降低產(chǎn)品氣露點(diǎn)3℃左右，為獲得吸附式干燥器的常規露點(diǎn)即壓力露點(diǎn)-20℃，需在110℃基礎上提升30℃即達到140℃以上，而每100m3空氣提高10℃需配置20kW電加熱器，提高30℃需60kW，100m3空壓機的電機功率一般為550kW，則60/550=11%，即將空壓機十年來(lái)的技術(shù)進(jìn)步幾乎全部打壓回去。
2.2雙冷卻器零氣耗流程
（1）此流程采用濕氣吹冷，吹冷時(shí)間約為30min，降低溫差約25℃，即吹冷至75℃時(shí)必須停止吹冷，而吹冷不徹底仍將導致露點(diǎn)漂移。
（2）主氣流經(jīng)雙塔和雙冷卻器，壓差增大不容忽視。
（3）吹冷時(shí)不能利用塔內余熱進(jìn)行二次再生，其壓力露點(diǎn)僅能達到-3℃，若在進(jìn)氣口增設電加熱器時(shí)的缺點(diǎn)分析同2.1條。
2.3明壓縮熱、暗微加熱流程：（實(shí)拍）
此流程應屬假冒偽劣之典型，且不計電加熱能耗，僅再生氣8%嚴重違反了用余熱再生干燥器節能減排的初衷，并給客戶(hù)造成巨大經(jīng)濟損失。
2.4低露點(diǎn)、低漂移、零氣耗流程：
此流程從天然氣脫水裝置專(zhuān)利技術(shù)延申推廣而來(lái)，若再增加進(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-60℃，露點(diǎn)漂移降至10℃，15分鐘內。因采用了高壓循環(huán)風(fēng)機，可對塔上部的吸附劑進(jìn)行二次高溫干氣再生（10～30分鐘），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%，百分之百零氣耗，此流程具有五大功能三大優(yōu)勢：
五大功能：
1）空壓機余熱利用系統：95%的再生能量來(lái)自于空壓機余熱。
2）再生氣回收系統：等壓再生零氣耗。
3）輔助加熱系統（電耗僅為空壓機輸入功率的1～1.5%）：有效降低出口露點(diǎn)。
4）吸附干燥過(guò)濾系統：高效低阻，長(cháng)壽命。
5）智能控制管理系統：流程控制，負荷調節，故障監測，露點(diǎn)顯示。
三大優(yōu)勢：
低露點(diǎn)：常壓露點(diǎn)可達-60℃以下（7bar下再生進(jìn)氣溫度≥90℃）
低漂移：采用大氣量、低溫氣吹冷，露點(diǎn)漂移≤5～10℃（0.5小時(shí)內）
零氣耗：再生過(guò)程（加熱/吹冷）中抽取5～8%產(chǎn)品氣全部回收，百分之百零氣耗。
注：針對本案（唐鋼動(dòng)力廠(chǎng)空壓機改造項目），空壓機排氣壓力為0.65MPa和0.55MPa，后者排氣溫度若為三級壓縮時(shí)可能為80～100℃，實(shí)際進(jìn)塔溫度僅為70～90℃，本流程可開(kāi)啟混搭加熱程序，即在余熱再生的同時(shí)，開(kāi)啟高壓循環(huán)風(fēng)機和輔助電加熱器補充熱量。
延伸閱讀
唐鋼原壓空系統采用統一供氣的方式，恒定壓力為0.6～0.65MPa的壓縮空氣進(jìn)入聯(lián)網(wǎng)管道后分別供給煉鐵、冷軋等生產(chǎn)用戶(hù)。經(jīng)過(guò)相關(guān)技術(shù)人員對壓縮空氣系統進(jìn)行長(cháng)期認真摸底調查、走訪(fǎng)用戶(hù)，發(fā)現除冷軋生產(chǎn)用戶(hù)外，其它用戶(hù)用氣壓力需求均低于原供應壓力，且三座空壓機站原使用的微熱再生式干燥器能耗偏高，壓縮空氣能源浪費問(wèn)題日益突出。
本著(zhù)確保壓縮空氣系統高效、低耗、安全穩定運行的原則，唐鋼對標國內先進(jìn)企業(yè)，找準存在問(wèn)題，周密設計改造方案：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6bar和4.5bar，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。后兩項的氣損最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。
結合各用戶(hù)生產(chǎn)用氣實(shí)際，唐鋼將原來(lái)一個(gè)大的壓空系統重新劃分為三個(gè)子系統，其中，供冷軋生產(chǎn)用戶(hù)及其它干壓縮空氣用戶(hù)的系統管網(wǎng)壓力設定為0.58-0.6MPa，供熱軋連鑄機生產(chǎn)用戶(hù)濕壓縮空氣管網(wǎng)壓力降為0.55MPa，其余用戶(hù)管網(wǎng)壓力降至0.4MPa，從而既保證了各用戶(hù)生產(chǎn)需要，又實(shí)現了壓空系統高效經(jīng)濟運行。為避免干壓縮空氣生產(chǎn)過(guò)程中的電能損耗，唐鋼淘汰原有微熱再生式干燥器，先后引進(jìn)安裝6臺18000Nm3/h和兩臺12000Nm3/h先進(jìn)的無(wú)損耗余熱再生式干燥器。同時(shí)新引進(jìn)三臺2.1萬(wàn)m3/h、0.45MPa的低壓空壓機，重新敷設空壓機站至各低壓壓空用戶(hù)的管道，以供應0.4MPa的濕壓縮空氣滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。為了實(shí)現三個(gè)壓空子系統之間的相互補充，唐鋼動(dòng)力部對三個(gè)空壓機站站內管道進(jìn)行了相應改造，在干氣與濕氣壓空系統之間安裝了竄氣調節閥，以避免在某個(gè)子系統發(fā)生事故時(shí)造成用戶(hù)停產(chǎn)事故的發(fā)生。
隨著(zhù)河鋼唐鋼1700生產(chǎn)線(xiàn)低壓濕壓空系統的正式投入運行，唐鋼完成了壓縮空氣系統節能改造工程。改造完成后，唐鋼壓空系統實(shí)現按質(zhì)供應、階梯利用，壓縮空氣單位電耗同比下降0.024kWh/m3，預計年可節電2137萬(wàn)kWh，增創(chuàng )效益1196萬(wàn)元。
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