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(shí)壓縮空氣也是最為昂貴的能源之一，而壓縮機(jī)在工作過(guò)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(guò)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(fèi)了。根據(jù)唐鋼南區(qū)目前產(chǎn)能情況，比照國(guó)內(nèi)先進(jìn)企業(yè)壓縮空氣的利用情況，對(duì)我公司南區(qū)壓縮空氣的利用情況進(jìn)行了重新平衡計(jì)算，根據(jù)現(xiàn)階段空壓機(jī)、干燥器的運(yùn)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(yíng)方針為指南，以經(jīng)濟(jì)發(fā)展和市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，采取各種手段，降低壓空系統(tǒng)運(yùn)行的單耗（氣電比），合理控制各站室空壓機(jī)組及干燥機(jī)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(duì)動(dòng)力介質(zhì)的需求，在系統(tǒng)中減少運(yùn)行機(jī)組，最大限度地提高空壓機(jī)的運(yùn)行效率，提高綜合經(jīng)濟(jì)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(lái)自兩方面，一是空壓機(jī)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(jī)壓縮的過(guò)程中，真正用于增加空氣勢(shì)能所消耗的電能，在總耗電量中只占很小的一部分，空壓機(jī)消耗的80%～93%電能轉(zhuǎn)化成了熱，這意味著空壓機(jī)消耗電能只有一部分可以轉(zhuǎn)化為可用功。而空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的大量熱量如果不排放，將影響空壓機(jī)的正常工作，影響壓縮空氣的質(zhì)量，只能通過(guò)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(fèi)。

各站室使用的微熱再生式吸附干燥機(jī)在再生階段時(shí)，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(guò)再生筒，使吸附劑中的水分子逸出。這些含水氣體會(huì)在筒體切換階段被排放掉，所以有一部分能源浪費(fèi)。壓縮空氣系統(tǒng)運(yùn)行為滿足生產(chǎn)廠需求，不計(jì)較空壓機(jī)的使用效率，頻繁啟?；蛐遁d空壓機(jī)，有時(shí)甚至超出各用戶的使用范圍，造成空壓機(jī)組放空閥打開，大量壓縮空氣的流失，系統(tǒng)運(yùn)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(dòng)排放，由于冷凝水的產(chǎn)生量是時(shí)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(shì)必導(dǎo)致傳統(tǒng)的冷凝水排放方式無(wú)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(jī)組電耗，提高壓空利用率，對(duì)公司各二級(jí)廠壓空系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，成立了專門的主要由廠部技術(shù)人員組成的項(xiàng)目課題組對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行攻關(guān)。從設(shè)備狀況和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行兩方面入手，進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)分析，設(shè)計(jì)節(jié)能減排方案。 根據(jù)設(shè)計(jì)節(jié)能減排方案，對(duì)所需設(shè)備及材料備件進(jìn)行調(diào)研、選型。對(duì)壓空系統(tǒng)進(jìn)行逐步改造，降低壓空系統(tǒng)運(yùn)行損耗，提高壓縮空氣的利用率。針對(duì)改造后的系統(tǒng)下運(yùn)行情況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，制定壓空系統(tǒng)調(diào)度指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，起到指導(dǎo)空壓機(jī)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(duì)壓空系統(tǒng)存在的問(wèn)題，我們主要從四個(gè)方面入手：第一、根據(jù)用戶所需用氣壓力，將管網(wǎng)進(jìn)行劃分，使得壓空系統(tǒng)運(yùn)行效率達(dá)到最高。第二、更新現(xiàn)有微熱再生式吸附干燥機(jī)，采用新型余熱再生吸附式干燥機(jī)，節(jié)省再生氣耗。第三、在空壓機(jī)組和干燥機(jī)的冷凝水排放口加裝自動(dòng)排水裝置，減少壓縮空氣的浪費(fèi)。第四、合理控制管網(wǎng)壓力，調(diào)整運(yùn)行機(jī)組參數(shù)，減少空壓機(jī)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(gè)不同壓力（露點(diǎn)）的小系統(tǒng)，通過(guò)引進(jìn)低壓空壓機(jī)、增壓器，串氣調(diào)節(jié)閥等先進(jìn)設(shè)備，使得四個(gè)子系統(tǒng)可相互補(bǔ)充，避免出現(xiàn)因小流量用戶造成整個(gè)系統(tǒng)過(guò)剩服務(wù)的現(xiàn)象，提高壓空系統(tǒng)運(yùn)行效率。按照各用氣點(diǎn)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(jìn)行供氣，實(shí)現(xiàn)既滿足各用戶的用氣壓力要求，又不會(huì)導(dǎo)致其他用戶的過(guò)剩服務(wù)。

（2）干燥機(jī)系統(tǒng)。安裝新式無(wú)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(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。提高干燥機(jī)的運(yùn)行效率，降低干燥機(jī)運(yùn)行時(shí)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(cè)系統(tǒng),由LED指示燈顯示出當(dāng)前的工作狀態(tài),并可通過(guò)按動(dòng)測(cè)試按鈕來(lái)試驗(yàn)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(diǎn)。冷凝水排污系統(tǒng)采用冷凝液自動(dòng)排除器，對(duì)整個(gè)壓空系統(tǒng)的各個(gè)排污點(diǎn)實(shí)現(xiàn)功能控制。主要包括：①空壓機(jī)級(jí)間冷凝液排污控制；②干燥機(jī)冷凝液排污控制。

（4） 控制系統(tǒng)。機(jī)組控制系統(tǒng)由之前的高壓力機(jī)組卸載，改為高壓力調(diào)整空壓機(jī)運(yùn)行電流，避免頻繁卸載或啟?？諌簷C(jī)導(dǎo)致的損耗，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，減少壓縮空氣的損失浪費(fèi)，提高空壓機(jī)的運(yùn)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(shí)施效果及技術(shù)創(chuàng)新

4.1 實(shí)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(jī)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(tái)低壓離心式空壓機(jī)負(fù)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(jī)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(jī)站供氣。各獨(dú)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(shí)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(jī)組的均衡負(fù)載控制，減少或消除機(jī)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(duì)壓空系統(tǒng)泄漏量大的問(wèn)題，放棄原有老式的微熱再生式吸附干燥機(jī)，采用新型余熱再生吸附式干燥機(jī)，節(jié)省了再生干燥劑所需的壓縮空氣，另外在空壓機(jī)和干燥劑的冷凝水排放口加裝新型自動(dòng)排水裝置，達(dá)到了避免壓縮空氣泄露浪費(fèi)的目的。

對(duì)吸附干燥機(jī)進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的余熱再生吸附干燥機(jī)是單純利用空壓機(jī)的排氣溫度對(duì)干燥劑進(jìn)行解析，冬季運(yùn)行電輔助加熱器，只是簡(jiǎn)單的節(jié)省了部分電加熱器的運(yùn)行時(shí)間，再生氣的消耗沒(méi)有發(fā)生改變。對(duì)冷凝液自動(dòng)排放裝置進(jìn)行調(diào)研，并與其他鋼鐵企業(yè)壓空系統(tǒng)技術(shù)人員進(jìn)行交流，從機(jī)械浮球閥到時(shí)間控制電磁閥，機(jī)械浮球閥的浮子對(duì)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(shí)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(shí)間間隔和開啟時(shí)間，否則可能導(dǎo)致冷凝液無(wú)法及時(shí)排放或者開啟時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致浪費(fèi)大量的壓縮空氣。

選用無(wú)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(lái)，增加進(jìn)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(diǎn)可達(dá)-60℃。采用了高壓循環(huán)風(fēng)機(jī)，可對(duì)塔上部的吸附劑進(jìn)行二次高溫干氣再生，對(duì)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(jī)輸入功率的1～1.5%，百分之百零再生氣耗。

（3）制定操作標(biāo)準(zhǔn)。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(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)，每周對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，出現(xiàn)數(shù)據(jù)不正常，及時(shí)反饋。站室運(yùn)行人員每班次對(duì)電表進(jìn)行抄數(shù)，監(jiān)控每臺(tái)空壓機(jī)的耗電情況，并進(jìn)行比對(duì)，分析每班次的能耗情況。對(duì)每個(gè)班次空壓機(jī)的運(yùn)行電流進(jìn)行監(jiān)控，找出最大運(yùn)行電流和最小運(yùn)行電流，并對(duì)比這兩個(gè)時(shí)刻的導(dǎo)葉開度，監(jiān)控空壓機(jī)的運(yùn)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(shí)現(xiàn)按照用戶實(shí)際需求分系統(tǒng)進(jìn)行供氣，避免能源浪費(fèi)。（2）采用新型無(wú)損耗余熱再生吸附干燥機(jī)，降低運(yùn)行過(guò)程中的再生氣耗，以達(dá)到節(jié)能目的。（3）分析現(xiàn)在空壓機(jī)級(jí)間排水的特點(diǎn)，選用新型電子液位控制式冷凝液自動(dòng)排水器，避免了選用機(jī)械浮球閥的浮子由于對(duì)雜質(zhì)特別敏感導(dǎo)致浮子被卡住和時(shí)間控制電磁閥需要經(jīng)常調(diào)節(jié)時(shí)間導(dǎo)致冷凝液無(wú)法及時(shí)排放或者開啟時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成大量的壓縮空氣浪費(fèi)的情況出現(xiàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

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(jí)進(jìn)行了分配，實(shí)現(xiàn)了壓縮空氣供應(yīng)的合理配置，日常生產(chǎn)中的機(jī)組壓空放空等現(xiàn)象得到了改善優(yōu)化，避免了干燥機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的再生氣耗，減小了冷凝液排放過(guò)程中的壓空損失，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程跟蹤，有效的促進(jìn)了壓縮空氣系統(tǒng)運(yùn)行效率提高，降低了壓縮空氣系統(tǒng)的運(yùn)行電耗，效果顯著，大大節(jié)省了操作時(shí)間，減少了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。