尹冬晨

（唐鋼能源科技分公司，河北 唐山 063000）

在大多數(shù)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%～35%。同時壓縮空氣也是最為昂貴的能源之一，而壓縮機在工作過程中所耗電能轉(zhuǎn)變成熱量后大部分被壓縮后的油氣混合物帶走。這些油氣混合物經(jīng)過分離，分別在各自的冷卻器（油冷卻器和氣冷卻器）中被冷卻介質(zhì)（水或空氣）帶走，熱量白白地浪費了。根據(jù)唐鋼南區(qū)目前產(chǎn)能情況，比照國內(nèi)先進企業(yè)壓縮空氣的利用情況，對我公司南區(qū)壓縮空氣的利用情況進行了重新平衡計算，根據(jù)現(xiàn)階段空壓機、干燥器的運行情況以及壓縮空氣的放散排污情況，制定了攻關(guān)方案。以廠的經(jīng)營方針為指南，以經(jīng)濟發(fā)展和市場需求為導(dǎo)向，采取各種手段，降低壓空系統(tǒng)運行的單耗（氣電比），合理控制各站室空壓機組及干燥機的冷凝水排放，提高壓縮空氣的利用率，減少系統(tǒng)的放散情況，降低生產(chǎn)成本，保障壓縮空氣管網(wǎng)的壓力平穩(wěn)，確保用戶對動力介質(zhì)的需求，在系統(tǒng)中減少運行機組，最大限度地提高空壓機的運行效率，提高綜合經(jīng)濟效益。

1 唐鋼南區(qū)壓縮空氣系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀分析

壓縮空氣系統(tǒng)能耗主要來自兩方面，一是空壓機組的電耗，二是壓縮空氣系統(tǒng)產(chǎn)生的泄漏氣耗。在空氣被空壓機壓縮的過程中，真正用于增加空氣勢能所消耗的電能，在總耗電量中只占很小的一部分，空壓機消耗的80%～93%電能轉(zhuǎn)化成了熱，這意味著空壓機消耗電能只有一部分可以轉(zhuǎn)化為可用功。而空壓機運行時產(chǎn)生的大量熱量如果不排放，將影響空壓機的正常工作，影響壓縮空氣的質(zhì)量，只能通過冷卻水降溫并將水循環(huán)至冷卻塔把熱量排入大氣中，造成能量的浪費。

各站室使用的微熱再生式吸附干燥機在再生階段時，需要大約7%左右的干燥空氣經(jīng)加熱器加熱至120℃左右通過再生筒，使吸附劑中的水分子逸出。這些含水氣體會在筒體切換階段被排放掉，所以有一部分能源浪費。壓縮空氣系統(tǒng)運行為滿足生產(chǎn)廠需求，不計較空壓機的使用效率，頻繁啟?；蛐遁d空壓機，有時甚至超出各用戶的使用范圍，造成空壓機組放空閥打開，大量壓縮空氣的流失，系統(tǒng)運行成本非常高。目前作業(yè)區(qū)采用冷凝液排污方式為人工手動排放，由于冷凝水的產(chǎn)生量是時刻變化的，而且在空壓站內(nèi)的壓縮空氣管道中存在雜質(zhì)，這就勢必導(dǎo)致傳統(tǒng)的冷凝水排放方式無法避免的存在泄露壓縮空氣資源。

2 唐鋼南區(qū)壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能研究路線

為了降低空壓機組電耗，提高壓空利用率，對公司各二級廠壓空系統(tǒng)進行現(xiàn)場調(diào)研，成立了專門的主要由廠部技術(shù)人員組成的項目課題組對項目進行攻關(guān)。從設(shè)備狀況和現(xiàn)場運行兩方面入手，進行能耗數(shù)據(jù)分析，設(shè)計節(jié)能減排方案。 根據(jù)設(shè)計節(jié)能減排方案，對所需設(shè)備及材料備件進行調(diào)研、選型。對壓空系統(tǒng)進行逐步改造，降低壓空系統(tǒng)運行損耗，提高壓縮空氣的利用率。針對改造后的系統(tǒng)下運行情況，對現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)進行分析，制定壓空系統(tǒng)調(diào)度指導(dǎo)標準，起到指導(dǎo)空壓機啟停和調(diào)整的作用。

3 唐鋼南區(qū)壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能改造

針對壓空系統(tǒng)存在的問題，我們主要從四個方面入手：第一、根據(jù)用戶所需用氣壓力，將管網(wǎng)進行劃分，使得壓空系統(tǒng)運行效率達到最高。第二、更新現(xiàn)有微熱再生式吸附干燥機，采用新型余熱再生吸附式干燥機，節(jié)省再生氣耗。第三、在空壓機組和干燥機的冷凝水排放口加裝自動排水裝置，減少壓縮空氣的浪費。第四、合理控制管網(wǎng)壓力，調(diào)整運行機組參數(shù)，減少空壓機的放空量。

（1） 壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)。調(diào)研各壓縮空氣用戶用氣需求，整體考慮將南區(qū)壓縮空氣系統(tǒng)分為四個不同壓力（露點）的小系統(tǒng)，通過引進低壓空壓機、增壓器，串氣調(diào)節(jié)閥等先進設(shè)備，使得四個子系統(tǒng)可相互補充，避免出現(xiàn)因小流量用戶造成整個系統(tǒng)過剩服務(wù)的現(xiàn)象，提高壓空系統(tǒng)運行效率。按照各用氣點的用氣壓力，重新布置壓空系統(tǒng)，將壓空系統(tǒng)分系統(tǒng)進行供氣，實現(xiàn)既滿足各用戶的用氣壓力要求，又不會導(dǎo)致其他用戶的過剩服務(wù)。

（2）干燥機系統(tǒng)。安裝新式無損耗余熱再生式吸附干燥器，避免了用于干燥劑再生的壓縮空氣消耗，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標。提高干燥機的運行效率，降低干燥機運行時再生階段的所需干燥壓縮空氣的消耗。

（3）冷凝水排放系統(tǒng)。采用新式冷凝水排除器，其具有可靠的自檢測系統(tǒng),由LED指示燈顯示出當(dāng)前的工作狀態(tài),并可通過按動測試按鈕來試驗其功能是否正常，采用電子液位控制，具有避免不必要的壓縮空氣損失和最低輸入能耗的特點。冷凝水排污系統(tǒng)采用冷凝液自動排除器，對整個壓空系統(tǒng)的各個排污點實現(xiàn)功能控制。主要包括：①空壓機級間冷凝液排污控制；②干燥機冷凝液排污控制。

（4） 控制系統(tǒng)。機組控制系統(tǒng)由之前的高壓力機組卸載，改為高壓力調(diào)整空壓機運行電流，避免頻繁卸載或啟?？諌簷C導(dǎo)致的損耗，降低系統(tǒng)運行成本，減少壓縮空氣的損失浪費，提高空壓機的運行效率，降低能耗，滿足各生產(chǎn)廠的正常使用。

4 唐鋼南區(qū)壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能改造后實施效果及技術(shù)創(chuàng)新

4.1 實施效果

（1）優(yōu)化壓空系統(tǒng)流程。將系統(tǒng)分為四類供氣系統(tǒng)：高壓濕氣系統(tǒng)：0.55Mpa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(tǒng)：0.45Mpa，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(zé)供給；高壓干氣系統(tǒng)：0.6Mpa，供給冷板廠用氣需求，從冷板空壓機站供氣；低壓干氣系統(tǒng)：0.52Mpa供給其余所有干氣需求，從3200空壓機站供氣。各獨立供氣系統(tǒng)采用單向串氣調(diào)節(jié)，高壓干氣系統(tǒng)向低壓干氣系統(tǒng)、低壓干氣系統(tǒng)向低壓濕氣系統(tǒng)各自設(shè)置串氣調(diào)節(jié)閥，均做上游壓力精確控制，實現(xiàn)高壓干氣系統(tǒng)、低壓濕氣系統(tǒng)以及低壓干氣系統(tǒng)機組的均衡負載控制，減少或消除機組的放散現(xiàn)象的發(fā)生。

（2）優(yōu)化壓縮空氣干燥工藝。針對壓空系統(tǒng)泄漏量大的問題，放棄原有老式的微熱再生式吸附干燥機，采用新型余熱再生吸附式干燥機，節(jié)省了再生干燥劑所需的壓縮空氣，另外在空壓機和干燥劑的冷凝水排放口加裝新型自動排水裝置，達到了避免壓縮空氣泄露浪費的目的。

對吸附干燥機進行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的余熱再生吸附干燥機是單純利用空壓機的排氣溫度對干燥劑進行解析，冬季運行電輔助加熱器，只是簡單的節(jié)省了部分電加熱器的運行時間，再生氣的消耗沒有發(fā)生改變。對冷凝液自動排放裝置進行調(diào)研，并與其他鋼鐵企業(yè)壓空系統(tǒng)技術(shù)人員進行交流，從機械浮球閥到時間控制電磁閥，機械浮球閥的浮子對雜質(zhì)特別敏感。如果冷凝液中雜質(zhì)較多，并且很粘稠，則浮子非常容易被卡住。而時間控制電磁閥需要根據(jù)冷凝液的產(chǎn)生量經(jīng)常調(diào)節(jié)開啟時間間隔和開啟時間，否則可能導(dǎo)致冷凝液無法及時排放或者開啟時間過長，導(dǎo)致浪費大量的壓縮空氣。

選用無損耗余熱再生吸附干燥器，此流程從天然氣脫水裝置專利技術(shù)延伸推廣而來，增加進氣端的二次冷卻，則可適應(yīng)各種工況（較低排氣溫度，較高環(huán)境溫度）壓力露點可達-60℃。采用了高壓循環(huán)風(fēng)機，可對塔上部的吸附劑進行二次高溫干氣再生，對吸附劑可進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）制定操作標準。根據(jù)用戶生產(chǎn)需求，編制壓控系統(tǒng)調(diào)度指導(dǎo)書，制定好各項數(shù)據(jù)指標，每周對空壓機進行檢測，出現(xiàn)數(shù)據(jù)不正常，及時反饋。站室運行人員每班次對電表進行抄數(shù)，監(jiān)控每臺空壓機的耗電情況，并進行比對，分析每班次的能耗情況。對每個班次空壓機的運行電流進行監(jiān)控，找出最大運行電流和最小運行電流，并對比這兩個時刻的導(dǎo)葉開度，監(jiān)控空壓機的運行情況。

4.2 技術(shù)創(chuàng)新

（1）打破傳統(tǒng)保守思維，徹底改變現(xiàn)有的壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)，在加裝串氣調(diào)節(jié)閥及增壓裝置的配合下，實現(xiàn)按照用戶實際需求分系統(tǒng)進行供氣，避免能源浪費。（2）采用新型無損耗余熱再生吸附干燥機，降低運行過程中的再生氣耗，以達到節(jié)能目的。（3）分析現(xiàn)在空壓機級間排水的特點，選用新型電子液位控制式冷凝液自動排水器，避免了選用機械浮球閥的浮子由于對雜質(zhì)特別敏感導(dǎo)致浮子被卡住和時間控制電磁閥需要經(jīng)常調(diào)節(jié)時間導(dǎo)致冷凝液無法及時排放或者開啟時間過長，造成大量的壓縮空氣浪費的情況出現(xiàn)。

5 結(jié)語

唐鋼南區(qū)壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造后壓空系統(tǒng)的供給按照壓力等級進行了分配，實現(xiàn)了壓縮空氣供應(yīng)的合理配置，日常生產(chǎn)中的機組壓空放空等現(xiàn)象得到了改善優(yōu)化，避免了干燥機運行過程中的再生氣耗，減小了冷凝液排放過程中的壓空損失，實現(xiàn)全過程跟蹤，有效的促進了壓縮空氣系統(tǒng)運行效率提高，降低了壓縮空氣系統(tǒng)的運行電耗，效果顯著，大大節(jié)省了操作時間，減少了操作人員的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。