空压系统节能优化

China Science & Technology Overview|节能环保空压系统节能优化刘克许名明(邯钢集团邯宝公司能源中心，河北邯郸056015)[摘要]分析邯钢某空压站系统运行状况,寻找节能潜力,提出经济运行方案。[关键词]空压机节能经济运行1引言用量可小到240Nm3/min,拉大断面钢坯时可大到380Nm3/min,更压缩空气作为-种清洁、环保.方便的能源介质广泛应用于钢换间隙用 气量为零，平均-一天内可变化数次(其平均用气量为铁企业中的各个领城。作为仅次于电力的第二二大动力源,压缩空气350mn/min), 为了在各钢坯宽度下都能满足其生产,该压力空压机本身电耗巨大，不过，在钢铁企业中压缩空气供应作为辅助行业,一运行方式为开二 备- 。每台空压机的产气量为250m2/min,每套空度不被重视。在这种观念指导下压缩空气的利用率不高的情况普遍压机机组平均外送量为217m2/min,存在,主要表现在设备配备、运输.使用和管理等诸多方面,随着能3 运行情况分析源价格的不断上涨和钢铁企业利润日趋降低,如何降低空压机机组对以上情况分析后可以看出:消耗,提高压缩空气利用率成为急需解决的难题。2空压系统概述0.48MPa 空压机0.85MPa空压机(O() ((0()(金)邯钢某空压站工艺流程见下图(图1)。该空压站有4台250Nm2/min(0C, latm,干空气),0. 85MPaG空压机;3台250Nm3/ min(0C ,latm, 干空气),0.48MpaG空压机。0. 85MPa空压机直接送人主管网,供应炼钢厂和热轧厂仪控(动力)用气,由于用户多,用户不定时本年年本检修、更换钢种和生产线频繁调整,为确保各用户正常生产,所以控制.旁通阀主管网压力不低于0.65MPa,但实际运行中管网压力多围绕0.71MPa上下波动左右。0.48Mpa空压机专门供炼钢厂2#连铸的气雾冷却用↓_∞迥节罨减店烟x气。由于用户单一,所以受钢种批次影响较大,在不同的钢坯宽度连铸气雾冷却用气系统下，连铸气雾冷却系统用气量存在大范围波动，如拉小断面钢坯时图2空压站0.85MPa和0.48MPa空气管道连通示意图栋铡2#连铸气雾冷加气仪空(动力)4(义空(动力)4储气罐微热再生微热再生微热再生微热再生微 热再生T燥器T燥鉴&饼|6:5#4#32#1#空压机组|空乐 机组.空压机组|空压机组 空 压机组空压机组0.85MpaG0.85Mpa(0.85Mpali0. 85NpaG0.48Mpa0.48MpaGi0. 48MpaG↑空气过滤.空气过滤中国煤化工器|MHCNMH G图1空压站系统示意图2014年7月下第14期总第194期15节能环保China Science & Technology Overview表1干燥器类型1台300 m/min余热再生干燥器1台300 m/min微热再生干燥器再生气耗量(m/h)300x2%x 60=360300x 10%x6)=180C 再生气需功率(kw)二 360x0.09=32.4注11800x0.09=162电加热器功率0k 300x 60x1.293x 0.275(160-100)x0.241/860-107.6300x60x1.293x0.1(160-40)x0.241/860=78.3电加热器消耗功率107.6x1.8/4=48.4注378.2x1.5/4=29.3|Kkw)总功率(xw)32.4+48.4-80.878.3+29.3=107.6年耗电(kw.h)365x24x 80.8=707808注4365x 24x 107.6=942576注4年耗费(元)707808 x 0.7=495465.6注942576X 0.7-659803.2注 5投资每台余热再生干燥器成本约为50万元C回收周期如改为余热再生干燥器，投资虽高，但运行3年即可收回投资成本。注:(1)每立方米压缩空气耗电0.09kw h;(2)微热再生干燥器加热器温升160- -40=120(C ),余热再生干燥器温升160- 100=60(C),加热气量为27 .5%;(3)微热再生干燥器4小时中有1.8小时加热,余热再生干燥器4小时中加热1.5小时。(4)- -年 以365天,每天运行24小时计;(5)电价以0.7元/kw.h计。(1)该空压站与炼钢厂和热轧厂各用户之间缺乏联系,无法及时不仅耗 气量大,而且不利于利用空压机的末级压缩产生的热量,造了解其检修和生产用气情况，因而无法及时调整供气量,存在较长成能量浪 费,提高了运行成本。随着压缩空气干燥设备的发展,建议时间不用气或用气量较少而大量供气的情况,以致大量压缩空气放将 微热再生干燥器改造为余热再生干燥器,它再生耗气量仅为2%，散。()该站空压机选型大，具有单机效率高,不允许频繁启停的特且有 效的利用了空压机末级压缩产生的热量,满足节能要求。点。使得0.85MPa与0.48MPa空压机在上限运行,并由于各用户单位4.3投资与回收成本周期的不定时检修.更换钢种和生产线频繁调整,造成压缩空气系统压，(1)空压机改造投资与回收成本周期:两台空压机改造的费用约力波动大,令压缩空气系统存在着较大放散量,特别是0.48MPa空压为 160万元,保守的按改造后节约100m)/ min的0.48MPa压缩空气机,用户单一,用气可调节性差,运行一台空压机不能满足炼钢2#计算(压缩空 气价格为0.09元/m3)。连铸气雾冷却用气量,运行两台大于其用气需求,平均每分钟放散100000/(100x 60 x 24 x 0.09)≈123.5(天)量为100m3 ,极大的提高了空压机机组运行成本。(3)该站0.85MPa空(2)余热再生干燥器投资与回收周期;余热再生干燥器和微热再压系统未实现自动控制,用气量波动大,在此情况下,控制供气压力生干燥 器的经济性主要表现在投资和运行费用两个方面,运行费用不低于0.6SMPa,实际情况压力波动值要大于此计划值,所以该压力中能耗占极大的比例,易损件等维修费用占的比例很小，而且两种.存在下调空间(4)该站为空压机机组配套的微热再生干燥器由于气干燥器 的维修费用相差不大,因此从投资和能耗两个方面作比较来动阀门开关频繁,导致密封不严,以致自耗气量太大,约为33m/min.衡 量两种干燥器的经济性。如表1台,降低了压缩空气的利用率。(5)在实际运行中,为了确保压缩空气5结语露点达到<- -40C的质量要求,增大了微热再生干燥器再生气量,由通过以上分析及投资改造费用计算可以看出,如果该空压站采原来的7%增加到10%,而配套的单台干燥器处理气量为300m2/min,用以上措施进行优化可以提高压缩空气的利用率,实现空压系统的即正常情况下再生自耗气达到30m3/ min。经济运行,达到节能的目的。4优化措施参考文献:4.1现有基础上可做的工作(1)炼钢厂和热轧/ -严格执行计划生产和计划检修规定,减少临[1]郁永章.容积式压缩机技术手册[M].北京:机械工业出版社2000.时改变生产计划和检修计划的情况发生,如果确实需要改变计划，6[2]李申.压缩空气吸附式干燥器技术讲座[J].压缩机技术,2002(1-及时跟空压站联系,说明用气量及其时间,空压站能够有计划的进[3]谢微.利用压缩空气余热降低吸附式干燥器.[J]有色冶金节能，行运行调整,避免空压系统长期在上限运行，造成压缩空气浪费.运2007(4):38-40.行成本升高。(2)考虑到该空压站0.48MPa和0.85MPa机组的供气特点,0.85MPa压缩空气主管网压力-直以来在上限运行,具有较大的富余量,因此,把0.85MPa压缩空气管网和0.48MPa压缩空气管网连通(图2),增加减压阀和自动控制系统来调节,从0.85MPa压缩空气管网往0.48MPa空气管网输送约56.5m3/ min的0.85MPa压缩空气来弥补开一台0.48MPa空压机的不足量,以此来满足炼钢2#连铸气雾冷却用气需求,实现该空压系统的综合利用，合理配置,减少空压系统放散,停运- -台0.48MPa空压机机组。(3)更换微热再生干燥器密封不严的气动阀门,降低再生自耗气量。4.2长期规划可做的工作(1)从企业的长远发展、降低空压系统运行成本出发,考虑到该中国煤化工空压站主体设备净值情况和用户用气量波动大的特点。建议对1台0. 85MPa空压机和1台0.48MPa空压机采用进行加卸载或变频调速MHCNM HG控制压力、流量,而其他空压机可以满负荷运行。(2)微热再生干燥器16 2014年7月下第14期总第194期