程 銘 曹昌盛 胡喆祺 劉 磊

(大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司， 湖北 黃石 435005)

0 前言

某冶煉廠電解30萬(wàn)t系統(tǒng)于2012年投產(chǎn)，整個(gè)生產(chǎn)線自動(dòng)化程度高，采用國(guó)際一流的永久不銹鋼陰極電解工藝生產(chǎn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的始極片生產(chǎn)工藝，具有高效率、低能耗、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，主要產(chǎn)品有陰極銅、電積銅、黑銅等。

電解30萬(wàn)t生產(chǎn)系統(tǒng)中共有3臺(tái)阿特拉斯空氣壓縮機(jī)，型號(hào)分別為GA250W- 10、GA250W- 7.5以及ZR55- 8.6。多年運(yùn)行以來(lái)，空壓風(fēng)系統(tǒng)存在較多問(wèn)題。本文詳細(xì)分析了空壓風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，并進(jìn)行了相應(yīng)的改造。

1 空壓風(fēng)系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題

其中，1#與2#空壓機(jī)為噴油螺桿式，公稱容積流量分別為43.8 Nm3/min 、37.86 Nm3/min；3#空壓機(jī)為無(wú)油螺桿式，公稱容積流量7.86 Nm3/min。1#及2#空壓機(jī)用于對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)兩臺(tái)陰極剝片機(jī)組、一臺(tái)陽(yáng)極機(jī)組及一臺(tái)殘極機(jī)組供風(fēng)，空壓機(jī)供風(fēng)方式為一用一備；3#空壓機(jī)主要用于對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)東區(qū)儀表、西區(qū)儀表及凈化系統(tǒng)儀表供風(fēng)。30萬(wàn)t空壓風(fēng)系統(tǒng)走向示意圖如圖1所示。

圖1 30萬(wàn)t空壓風(fēng)系統(tǒng)走向示意圖

30萬(wàn)t生產(chǎn)系統(tǒng)空壓風(fēng)的使用存在以下問(wèn)題：

1)機(jī)組設(shè)備用風(fēng)點(diǎn)長(zhǎng)期帶水。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)東區(qū)儀表、西區(qū)儀表及硫酸銅儀表供風(fēng)情況良好，未出現(xiàn)帶水情況?？諌猴L(fēng)用風(fēng)點(diǎn)帶水區(qū)域主要為主廠房機(jī)組設(shè)備用風(fēng)，即1#、2#空壓機(jī)所在的管線。機(jī)組用風(fēng)帶水較多直接導(dǎo)致機(jī)組及進(jìn)口打包機(jī)元件腐蝕，備件更換頻繁，每年因空壓風(fēng)含水導(dǎo)致的進(jìn)口備件消耗約20萬(wàn)元。雖定期對(duì)空壓風(fēng)用風(fēng)點(diǎn)排水，但由于空壓風(fēng)含水量偏大，空壓風(fēng)帶水問(wèn)題始終未得到根治。

2)空壓風(fēng)用風(fēng)組織方式不經(jīng)濟(jì)。由于儀表對(duì)空壓風(fēng)的潔凈度要求相對(duì)較高，1#或2#空壓機(jī)開(kāi)啟供風(fēng)的同時(shí)，3#空壓機(jī)須24小時(shí)連續(xù)開(kāi)啟供應(yīng)儀表用風(fēng)，因而導(dǎo)致空壓機(jī)總電耗較高。

3)空壓機(jī)臨時(shí)維修較多?？諌簷C(jī)的維修狀況長(zhǎng)期以來(lái)主要為臨時(shí)維修，尤其在高溫季節(jié)，當(dāng)空壓機(jī)出現(xiàn)相應(yīng)報(bào)警，即對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行停機(jī)檢查及維修。空壓機(jī)停機(jī)會(huì)影響供風(fēng)時(shí)間，導(dǎo)致生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間延長(zhǎng)。

2 問(wèn)題分析

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析，空壓風(fēng)管網(wǎng)存在問(wèn)題如下：

1)后處理設(shè)備不匹配。兩臺(tái)空壓機(jī)的風(fēng)量分別為37.86 Nm3/min、43.8 Nm3/min(一用一備)，因2#陰極剝片機(jī)組安裝于東區(qū)，1#陰極剝片機(jī)組、陽(yáng)極機(jī)組及殘極機(jī)組安裝于西區(qū)，在早期系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，選定在東區(qū)機(jī)組就近安裝一臺(tái)6.5 Nm3/min干燥器，在西區(qū)機(jī)組就近安裝一臺(tái)22 Nm3/min干燥器，兩臺(tái)干燥器總處理量合計(jì)僅為28.5 Nm3/min，遠(yuǎn)低于1#及2#空壓機(jī)的公稱容積流量43.8 Nm3/min、37.86 Nm3/min，干燥器處理量偏低，選型不合理，導(dǎo)致機(jī)組用風(fēng)干燥器處理量不足。

2)兩臺(tái)干燥器安裝位置不合理。由于陽(yáng)極堆場(chǎng)區(qū)域限制，空壓風(fēng)管道須繞過(guò)陽(yáng)極堆場(chǎng)外圍，目前空壓機(jī)站房距離后處理干燥設(shè)備約400 m，且管道大部分為露天高架安裝，含水汽的壓縮空氣會(huì)因長(zhǎng)距離的管道自然降溫或升溫過(guò)程產(chǎn)生大量的水。外圍管道安裝于橋架高位，空壓風(fēng)到干燥器時(shí)，由于水汽在低位管線集聚，液態(tài)水會(huì)導(dǎo)致干燥劑加速粉化堵塞，對(duì)干燥器產(chǎn)生較大影響。

3)1#及2#空壓機(jī)出風(fēng)口處未另外安裝過(guò)濾器。按照《儀表供氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(HG/T 20510—2014 )要求，儀表空氣含塵粒徑不應(yīng)大于3 μm，含塵量應(yīng)小于1 mg/m3,儀表空氣中油含量應(yīng)小于0.000 1%，由于1#及2#空壓機(jī)為噴油式螺桿空壓機(jī)，產(chǎn)生壓縮空氣的含油量通常大于0.000 2%，并且由于設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，除塵、除水效果無(wú)法達(dá)到相應(yīng)要求，因而1#及2#空壓機(jī)產(chǎn)生的空壓風(fēng)不能替代3#無(wú)油螺桿式空壓機(jī)產(chǎn)生的儀表用風(fēng)。

4)用風(fēng)時(shí)間存在優(yōu)化空間。原有的空壓機(jī)作業(yè)模式為：1#與2#空壓機(jī)為一用一備，早上機(jī)組開(kāi)機(jī)時(shí)開(kāi)啟供風(fēng)，夜間出銅作業(yè)完畢后停機(jī)；3#空壓機(jī)24小時(shí)開(kāi)啟供儀表風(fēng)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試，1#及2#空壓機(jī)風(fēng)量可以同時(shí)滿足機(jī)組生產(chǎn)用風(fēng)及儀表用風(fēng)需求，目前的生產(chǎn)供風(fēng)模式不節(jié)能。

5)空壓機(jī)設(shè)備及附屬管道維護(hù)不到位。目前空壓機(jī)日常運(yùn)行的主要模式主要為事后維修，每年定期對(duì)空壓機(jī)的冷凝器進(jìn)行清洗，相關(guān)設(shè)備檢修及維護(hù)缺乏科學(xué)性，主要表現(xiàn)為部分設(shè)備故障均為臨時(shí)性維修，未定期進(jìn)行全面系統(tǒng)檢查?？諌猴L(fēng)管道雖修補(bǔ)，但部分空壓風(fēng)管道破損未及時(shí)更換。

3 改善措施

3.1 更換干燥器和配置過(guò)濾器

將原有機(jī)組的空壓風(fēng)干燥器停用并跨接，改用微熱再生式干燥器。微熱再生式干燥器是在無(wú)熱再生的基礎(chǔ)上，對(duì)再生氣進(jìn)行適當(dāng)加熱，提高再生氣溫度，減少再生氣消耗量。該裝置再生氣消耗量為額定處理量的5%～8%，經(jīng)濟(jì)性好。設(shè)備連接示意圖如圖2所示。在設(shè)定的露點(diǎn)溫度下，干燥器的入口氣體流量與實(shí)際工作狀態(tài)和溫度環(huán)境有關(guān)，計(jì)算公式如下：

FC-油水分離器； FA-微油霧過(guò)濾器； FT-主管路過(guò)濾器

入口氣體流量=(額定出氣量)×(壓力系數(shù))×(入口溫度系數(shù))×(環(huán)境溫度系數(shù))

(1)

額定出氣量選擇43.8 Nm3/min，壓力系數(shù)、入口溫度系數(shù)、環(huán)境溫度吸收選1，則入口氣體流量為43.8 Nm3/min。以“就高不就低”原則在空壓機(jī)出風(fēng)口處更新配置一臺(tái)55 Nm3/min的微熱再生式干燥機(jī)[1-2]，隨后干燥的空壓風(fēng)經(jīng)過(guò)廣場(chǎng)外圍管道再進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各用風(fēng)點(diǎn)。

微熱再生式干燥器設(shè)備配置過(guò)濾器，包括油水分離器、微油霧過(guò)濾器及主管路過(guò)濾器，并對(duì)每個(gè)過(guò)濾器設(shè)置有自動(dòng)排水器。油水分離器的作用是在壓縮空氣進(jìn)入干燥器前去除其中的液態(tài)水分；微油霧過(guò)濾器的作用則是去除壓縮空氣中的油霧；加裝主管路過(guò)濾器是為了確保壓縮空氣顆粒度穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。過(guò)濾器主要參數(shù)見(jiàn)表1。經(jīng)過(guò)過(guò)濾后的空壓風(fēng)達(dá)到儀表用風(fēng)的基本要求。

表1 過(guò)濾器主要參數(shù)

3.2 改進(jìn)干燥器安裝位置

1#及2#空壓機(jī)出風(fēng)后進(jìn)入新安裝的干燥器進(jìn)行干燥，并進(jìn)行進(jìn)一步油氣分離。將干燥器安裝在空壓機(jī)站房附近，更改后的空壓風(fēng)管網(wǎng)如圖3所示。改進(jìn)后，通過(guò)閥門控制，1#及2#空壓機(jī)產(chǎn)生的空壓風(fēng)可以進(jìn)入3#空壓機(jī)所在的管網(wǎng)中供應(yīng)儀表用風(fēng)，而由于設(shè)置了單向閥，3#空壓機(jī)產(chǎn)生的空壓風(fēng)無(wú)法進(jìn)入1#、2#空壓機(jī)所在的管網(wǎng)。

1-新增連接管道； 2-新增截止閥； 3-新增單向閥

3.3 優(yōu)化空壓機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)間

因新干燥器配有除油、除水及除塵過(guò)濾器，機(jī)組生產(chǎn)期間3臺(tái)空壓機(jī)每次只開(kāi)啟一臺(tái)，由1#或2#空壓機(jī)直接供應(yīng)30萬(wàn)t生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)用風(fēng)(包含機(jī)組用風(fēng)及儀表用風(fēng))；機(jī)組作業(yè)完畢后倒換空壓風(fēng)閥門，停1#、2#空壓機(jī)，開(kāi)啟3#空壓機(jī)，供應(yīng)儀表用風(fēng)。改進(jìn)后，3#空壓機(jī)開(kāi)啟時(shí)長(zhǎng)由原有的24 h/d減少至約9 h/d。

3.4 加強(qiáng)空壓機(jī)及相關(guān)設(shè)備設(shè)施管理

每天對(duì)儲(chǔ)氣罐定時(shí)排水，每年對(duì)干燥劑定期更換，確保干燥器使用正常。空壓機(jī)每年由專業(yè)廠家定期全面系統(tǒng)檢查，對(duì)過(guò)濾器及換熱器進(jìn)行清洗，循環(huán)水系統(tǒng)每年進(jìn)行一次清理[3]。更換廣場(chǎng)外圍破損的管道，確?？諌猴L(fēng)長(zhǎng)距離輸送無(wú)空壓風(fēng)泄漏或雨水倒灌，每月對(duì)空壓風(fēng)輸送管路進(jìn)行定期檢查，并對(duì)破損區(qū)域及時(shí)修補(bǔ)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)空壓風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備、管路以及設(shè)備管理方式的優(yōu)化，消除空壓風(fēng)帶水問(wèn)題，降低設(shè)備機(jī)組設(shè)備尤其是進(jìn)口設(shè)備故障頻率，提高了30萬(wàn)t機(jī)組設(shè)備作業(yè)效率，機(jī)組備件成本降低約20萬(wàn)元/a，電耗降低10萬(wàn)元/a，且維修勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低。