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唐鋼空壓站節(jié)能技改簡介
責(zé)任編輯：作者：admin人氣：1506 發(fā)表時間：2021-04-13
引言：鋼廠空壓站多為大型站，每分鐘排氣量一般為500 m3~1000m3，超大型站則達(dá)到 2000m3左右。據(jù)中通協(xié)統(tǒng)計，各類壓縮機(jī)所耗電量約占全國發(fā)電量的近10%，與之配套的吸附式干燥器又消耗了空壓機(jī)輸入功率的15%~20%，這類干燥器產(chǎn)品采用的仍是四十年前技術(shù)，即被行業(yè)稱之為一代機(jī)的無熱、微熱再生干燥器（包括冷干+吸附的所謂組合機(jī)）。除高能耗之外，京城周邊的減排降霾壓力也使河北地區(qū)鋼廠壓力倍增，所以雖然鋼鐵行業(yè)整體效益下滑，但節(jié)能挖潛，環(huán)保減排仍為眾多鋼廠、尤其是國企所重視。由于大型空壓機(jī)站一般采用無油離心式空壓機(jī)，其排氣溫度高達(dá)80~120℃，作為空壓系統(tǒng)余熱可為新型壓縮熱再生干燥所利用，若結(jié)合等壓再生零氣耗技術(shù)幾乎可達(dá)到超級節(jié)能效果，相比一代干燥器節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用達(dá)90%以上，因此成為空壓站節(jié)能技改的優(yōu)選產(chǎn)品和優(yōu)勢項目。
1、唐鋼一期空壓站節(jié)能技改：
1.1簡況：唐鋼一期空壓站節(jié)能技改于2014年3月啟動，包括兩座空壓機(jī)站：冷板和3200高爐，技改內(nèi)容包括兩項：高低壓分流和拆舊換新，淘汰老式高能耗吸附式干燥器，以西安超濾的余熱零氣耗（第四代機(jī)）取而代之，商業(yè)運(yùn)作模式為合同能源管理。唐鋼二期（中厚板空壓站）于2014年年底啟動，采用與一期相同的技術(shù)路線、關(guān)鍵設(shè)備和運(yùn)營模式。
冷板空壓站原微加熱
3200空壓站原微加熱
中厚板空壓站原微加熱
1.2節(jié)能技改新增設(shè)備：
1.2.1冷板空壓站：新增三臺低壓離心式壓縮機(jī)（p=4.5bar，Q=200Nm3/min）
拆舊換新：新增4臺余熱零氣耗干燥器，其中180Nm3兩臺，300Nm3兩臺
1.2.2 3200空壓站：拆舊換新，新增四臺余熱再生零氣耗干燥器
（p=6.5bar，Q=370m3/min）
1.2.3中厚板空壓站拆舊換新，新增：p=6.5bar，Q=350m3/min三臺
p=4.5bar，Q=280m3/min三臺
1.3新老設(shè)備工作原理、基本結(jié)構(gòu)：
1.3.1微加熱設(shè)備工作原理：
微加熱流程簡述及分析：離心空壓機(jī)排出的高溫?zé)o油氣體，經(jīng)后冷卻器冷卻至常溫，進(jìn)入吸附塔吸附水份后排出；同時抽取15%左右的產(chǎn)品氣經(jīng)減壓后進(jìn)入加熱器升溫至180~220℃輸入再生塔進(jìn)行脫附后排入大氣。
微加熱再生原理初衷是減少成品氣消耗，輔之于廉價的電力，即取無熱再生14%的一半，并將其加熱至180~220℃。所以銘牌上想當(dāng)然的標(biāo)示為“再生氣耗7%”，但卻忽視了三個基本常識：一是加熱后的吸附劑還需被吹冷至常溫；二是等流速原理即吸附和再生須有相近的流速才能實現(xiàn)可逆循環(huán)；三是加熱再生時采用的是高溫差輸入熱量，而吹冷時采用的是低溫差帶出熱量。從理論計算到實際運(yùn)行均證明合適的再生氣耗與無熱再生相近約為15%。唐鋼各空壓站對運(yùn)行中的微加熱再生設(shè)備實測再生氣量高達(dá)15%~20%，這也是各空壓站下決心淘汰老式微加熱設(shè)備的根本原因。
1.3.2壓縮熱零氣耗設(shè)備工作原理：
流程簡述及分析：
①B塔余熱再生/A塔吸附階段：離心空壓機(jī)排出的過熱壓縮空氣進(jìn)入B塔脫附水分后進(jìn)入冷卻器、分離器、A塔吸附水分后經(jīng)后置過濾器排出。
②B塔混搭加熱再生/A塔吸附階段：主氣流同上，同時循環(huán)風(fēng)機(jī)開啟，抽取10~15%的干氣經(jīng)加熱器提溫至180-220℃加入主氣流以提升再生干燥能力20%以上。
③純電加熱再生/吸附階段：過熱壓縮空氣經(jīng)旁通直接進(jìn)入冷卻器、分離器、A塔、后置過濾器排出，同時循環(huán)風(fēng)機(jī)抽取部分干燥成品氣經(jīng)輔助加熱器 提溫至180-220℃，進(jìn)入B塔進(jìn)一步深度脫附水分后再與主氣流匯合一并進(jìn)入冷卻器。
④吹冷階段：加熱器停止運(yùn)行，循環(huán)風(fēng)機(jī)繼續(xù)抽取部分干氣經(jīng)再生氣冷卻器（消除吸附熱和壓縮熱產(chǎn)生的溫升，強(qiáng)化吹冷效果）進(jìn)入A塔對吸附劑進(jìn)行吹冷。
2、節(jié)能技改效益測算：
2.1空壓系統(tǒng)高低壓分流：空壓機(jī)輸出壓力每升高1bar，能耗將升高7~8%，按原（6.5~4.5）×7.5%，則可節(jié)省電能15%。
2.2整機(jī)停運(yùn)：由于采用零氣耗再生方式，避免了15~20%的再生氣耗，由于大型空壓機(jī)電機(jī)功率巨大，當(dāng)湊巧達(dá)到使一臺機(jī)停運(yùn)，則能獲得最大省電效果.冷板兩組空壓機(jī)，基本上達(dá)到開一備一；3200高爐空壓站在投入新干燥器以后，立即實現(xiàn)了開三停一，從空壓站日用電耗感觀上得到了明顯效果和滿足。
2.3干燥器節(jié)能技改效益計算：
2.3.1原則：
①干燥器本身無論采用何種再生方式原則上是不可能“節(jié)能”的，即在吸附過程中付出多少吸附能，就得在再生過程中補(bǔ)充多少解析能。所謂的節(jié)能實質(zhì)上是采用了更低品質(zhì)的能，如一代機(jī)是以昂貴的無油干燥產(chǎn)品氣為代價，二代機(jī)以電為主，氣為輔，三代機(jī)耗電不耗氣，而四代機(jī)“余熱零排放”則采用85~100%的空壓機(jī)壓縮熱，其余為電能。而對處于頂極最高品質(zhì)的成品氣絕無消耗，尤其在吹冷過程中，四代機(jī)避免了前兩代機(jī)將成品氣既作為吹冷載體，又作為冷源而消耗排放，而是采用了僅作為吹冷載體，從冷卻水（最終為環(huán)境空氣）中獲取冷源，這種在加熱過程中采用系統(tǒng)中的廢熱，在吹冷過程中采用環(huán)境冷源模式，幾乎達(dá)到了零能耗境界。②綜上分析，在節(jié)能計算中，需執(zhí)行能耗分級計算原則，即電/氣不等價原則，電費(fèi)通常僅占無油干燥壓縮空氣成本的四成左右，其余為固定資產(chǎn)折舊，財務(wù)、管理費(fèi)用以及運(yùn)行過程產(chǎn)生的水、汽、油，易損易耗件等運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用。
2.3.2 節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用計算：（以中厚板廠為例）
2.3.2.1原有設(shè)備參數(shù)：
| 位號 | 處理氣量 Nm3/min |
額定壓力 MPa |
額定功率 KW |
數(shù)量 臺 |
|
| 高 壓 | 1~3＃ | 160 | 0.8 | 76.5 | 3 |
| 4＃ | 250 | 0.8 | 93 | 1 | |
| 5＃ | 250 | 1.0 | 93 | 1 | |
| 低壓 | 6、7＃ | 250 | 0.45 | 165 | 2 |
二、技改后參數(shù)：
1、高壓系統(tǒng)：P=0.65MPa，Q=4.0萬Nm3/h=667Nm3/min，
選350Nm3/min×3（開二備一）
2、低壓系統(tǒng)：P=0.45MPa，Q=3.0萬Nm3/h=533Nm3/min，
選250Nm3/min×3（開二備一）
三、技改前后運(yùn)行費(fèi)用計算：
帶自備電廠企業(yè)電價：0.5/Kw.h，氣價：0.12元/Nm3，工作周期：吸附/再生 4/2+2
1、微加熱設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用計算：
高壓：P=0.8MPa，再生氣耗10%，Q=160 m3/min×3臺，加熱功率76.5KW，
Q=250 m3/min×2臺，加熱功率93KW
電費(fèi)：0.5元×（76.5KW×3+93KW×2）×2h×6次×30天×12=89.7萬元/年
氣費(fèi)：0.12元×(160×3+250×2)m3/min×10%×60min×24h×30天×12=609.3萬元/年
合計：700萬元/年
低壓： P=0.45MPa，再生氣耗15%，Q=250 m3/min×2臺，加熱功率165KW
電費(fèi)：0.5元×165KW×2×2h×6次×30天=5.94萬元/月×12=71.28萬元/年
氣費(fèi)：0.12元×250×2×15%×60min×24h×30天=25.92萬元/月×12=466.5萬元/年
合計：538萬元/年
高、低壓總計：1238萬元/年
2、技改后余熱再生零氣耗運(yùn)行費(fèi)用計算：
高壓：
電費(fèi)：0.5元×（132KW×0.5h+11KW×2.5h）×2臺×6次×30天×12=20.2萬元/年
低壓：
電費(fèi)：0.5元×（142KW×0.5h+11KW×2.5h）×2臺×6次×30天×12=21.276萬元/年
高、低壓總計：41.5萬元/年
節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用：1-（41.5/1238）=96.7%
1、結(jié)論與體會：唐鋼空壓站節(jié)能技改從2014年初啟動至今已有一年半時間，先期投運(yùn)的一期項目運(yùn)行時間已達(dá)6000~8000h，取得了重大節(jié)能效益。隨后進(jìn)行的唐鋼中厚板空壓站節(jié)能技改采用了一期相同的技術(shù)戰(zhàn)線、關(guān)鍵設(shè)備和運(yùn)營模式。目前唐鋼不銹鋼廠空壓站已完成了前期測評，值得注意的是該空壓機(jī)已經(jīng)采用了壓縮熱再生干燥器，即采用了壓縮機(jī)系統(tǒng)的余熱作為再生能源，但由于該批設(shè)備的設(shè)計、制造方并未掌握核心技術(shù)及相適應(yīng)的制造能力，導(dǎo)致該批設(shè)備不僅能耗大（將12%左右的產(chǎn)品氣吹冷后排空），而且遠(yuǎn)不能達(dá)到性能指標(biāo)，形同虛設(shè)，基本處于癱瘓狀態(tài)。
作為第四代吸附式干燥器的杰出代表—壓縮熱零氣耗吸附式干燥器將余熱利用和等壓再生零氣耗技術(shù)結(jié)合達(dá)到超級節(jié)能效果，對大型空壓站的節(jié)能技改可獲得超高的投資回報率，經(jīng)測算和實際運(yùn)行效果證明該設(shè)備的投資回收期為半年左右，在眾多的節(jié)能技改項目中實為少見。目前該產(chǎn)品的推廣、應(yīng)用已漸入高潮，唐鋼周邊的河北鋼業(yè)其它廠以及河北眾多的民營鋼廠已開始進(jìn)行考察、了解并相繼采用該項技術(shù)和該種運(yùn)營模式，相信該項技術(shù)將會在全國鋼廠及其它行業(yè)得到更大范圍的推廣。
