壓縮空氣干燥裝置使用類型與選擇條件
冷凍式干燥機(jī)的有效供氣量可達(dá)到100%,但是,由于受工作原理的制約,冷凍式干燥機(jī)的供氣露點(diǎn)最低只能達(dá)到3℃(壓力露點(diǎn))左右,而且它受進(jìn)氣溫度的影響很大,進(jìn)氣溫度每升高5℃,制冷效率就要下降30%,供氣露點(diǎn)將顯著升高。同時(shí),冷凍式干燥機(jī)必需耗費(fèi)一定的電能和冷卻水。
吸附式干燥裝置主要有:無熱再生干燥裝置和加熱再生干燥裝置兩種,它們或要耗氣,或要耗電,綜合算起來,能耗都高于冷凍式干燥機(jī),它有冷凍式干燥機(jī)不可替代的優(yōu)點(diǎn):供氣露點(diǎn)低、穩(wěn)定。目前常見的吸附式干燥裝置主要有兩種:無熱再生干燥裝置和微加熱再生干燥裝置。
無熱再生干燥裝置是利用約15%的成品氣對(duì)再生塔的吸附劑進(jìn)行吹掃再生。其優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)方便;缺點(diǎn)是:耗氣量大、能源品位高,有效供氣量小,而且有時(shí)露點(diǎn)不夠穩(wěn)定。
微加熱再生干燥裝置,需使用電加熱器,將7%的成品氣加熱后,送入再生塔,使吸附劑升溫再生。然后,還要利用7%的成品氣,再將吸附劑冷吹至常溫。它的優(yōu)點(diǎn)是:工作周期比較長(zhǎng),而且供氣露點(diǎn)穩(wěn)定;缺點(diǎn)是:耗能仍然偏大,既要耗費(fèi)7%的壓縮空氣,也要耗費(fèi)一定的電能。
依照吸附原理,吸附劑吸水后,必須對(duì)它施加一定的能量才能使吸附劑解附。如何才能既節(jié)省能量,又能保證吸附劑徹底解附,來獲得高品質(zhì)干燥壓縮空氣,YR系列余熱再生干燥裝置,解決了以上問題。
一、余熱再生干燥裝置的工作原理
余熱再生干燥裝置的主要工作原理,是利用氣體被壓縮時(shí)所產(chǎn)生的熱量,加熱干燥塔里的吸附劑,使其解附。我們知道無論是活塞壓縮機(jī),還是螺桿式壓縮機(jī),氣體在被壓縮時(shí),都會(huì)產(chǎn)生大量的壓縮熱。按常規(guī)的空壓站設(shè)計(jì)規(guī)范,壓縮空氣必須冷卻至40℃以下,再送入后級(jí)設(shè)備進(jìn)行干燥處理。這樣,大量的熱能被浪費(fèi)。而余熱再生干燥裝置的創(chuàng)新就是利用了這部分能量。
在YR余熱再生干燥裝置流程里,高溫的壓縮空氣首先進(jìn)入干燥裝置的再生塔里,使吸附劑升溫解附,然后再通過干燥裝置的后冷卻器降至常溫,最后再進(jìn)入吸附塔進(jìn)行干燥。當(dāng)再生塔的吸附劑升至一定溫度時(shí),停止加熱,利用平均2%~3%的成品氣進(jìn)行冷吹至常溫。由于在吸附塔再生過程中,利用了空氣壓縮時(shí)產(chǎn)生的熱能,因而干燥裝置幾乎不消耗其它能量,大大減少了干燥裝置的運(yùn)行費(fèi)用??梢哉f,YR系列余熱再生干燥裝置是真正意義上的節(jié)能產(chǎn)品。
山西華澤鋁電公司使用的4臺(tái)200m3/min離心式無油壓縮機(jī),離心式空氣壓縮機(jī)產(chǎn)出的壓縮空氣是無油的,其后不需要安裝除油過濾器。離心式空氣壓縮機(jī)占地面積較小,噪音不大,工作環(huán)境較好。從工況條件來說,選用余熱再生干燥裝置是非常合適的。
下面,將公司的實(shí)際情況,分別按冷凍式干燥機(jī)、微加熱再生干燥裝置、YR余熱再生干燥裝置、無耗氣余熱再生干燥裝置作一次投資和運(yùn)行費(fèi)用的粗略比較。
二、設(shè)計(jì)條件
1、計(jì)算條件:200m3/min無油壓縮機(jī),每臺(tái)功率為1100KW;壓縮機(jī)末級(jí)冷卻水量:40t/h;一年365個(gè)工作日,每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行;電價(jià)按0.22元/度計(jì)(自備電站)。
2、供氣指標(biāo):壓力露點(diǎn):5℃,流量Q1=480m3/min;壓力露點(diǎn):-20℃,流量Q2=80m3/min
三、投資及運(yùn)行費(fèi)用比較
1、方案一4臺(tái)160m3/min冷凍式干燥機(jī),3開1備;2臺(tái)80m3/min微加熱再生干燥裝置,1開1備。
160m3/min冷凍式干燥機(jī),冷媒壓縮機(jī)功率:26.75KW,冷卻水量:40t/h;80m3/min微加熱再生干燥裝置電加熱器功率:36KW,再生耗氣量:7%。
(1)工藝流程簡(jiǎn)圖(2)一次投資單價(jià):160m3/min冷凍式干燥機(jī)
30萬/臺(tái)80m3/min微加熱再生干燥裝置
15萬/臺(tái)空壓機(jī)去掉末級(jí)冷卻器減少0.8萬美元(4臺(tái)折合人民幣26.5萬元)。合計(jì):30×4+15×2+26.5=176.5萬(3)運(yùn)行費(fèi)用①冷凍式干燥機(jī)干燥裝置:冷媒壓縮機(jī)耗電量:
3×26.75×24×365=702990度/年全年的電費(fèi)開支為:
702990×0.22=154658元/年冷卻水量:
3×40=120t/h供氣露點(diǎn):5℃(壓力露點(diǎn))②微加熱再生干燥裝置:再生耗氣量折算為耗電量:80/200×1100×24×365×7%=269808度/年電加熱器耗電量:
36×24×365=315360度/年全年的電費(fèi)開支為:
(269808+315360)×0.22=128737元/年供氣露點(diǎn):≤-20℃(壓力露點(diǎn))③運(yùn)行總費(fèi)用:154658+128737=283395元/年注:該方案需增加冷卻水耗量120t/h2、方案二5臺(tái)150m3/minYR余熱再生干燥裝置,4開1備150m3/minYR余熱再生干燥裝置:再生耗氣量:2.5%,冷卻水量:40t/h(1)工藝流程簡(jiǎn)圖(2)一次投資單價(jià):150m3/min余熱再生干燥裝置44萬/臺(tái)合計(jì):44×5=220萬(3)運(yùn)行費(fèi)用再生耗氣量折算耗電量:3×(1100×2.5%)×24×365=722700度全年的電費(fèi)開支為:
722700×0.22=158994元/年冷卻水量:
4×40=160t/h供氣露點(diǎn):≤-20℃(壓力露點(diǎn))3、方案三4臺(tái)200m3/minYR余熱再生干燥裝置,3開1備200m3/minYR余熱再生干燥裝置:再生耗氣量:2.5%,冷卻水量:53t/h(1)工藝流程簡(jiǎn)圖
(2)一次投資單價(jià):200m3/min余熱再生干燥裝置50萬/臺(tái)合計(jì):50×4=200萬(3)運(yùn)行費(fèi)用再生耗氣量折算耗電量:3×(1100×2.5%)×24×365=722700度全年的電費(fèi)開支為:
722700×0.22=158994元/年冷卻水量:
3×53=159t/h供氣露點(diǎn):≤-20℃(壓力露點(diǎn))4、方案四4臺(tái)160m3/min無耗氣余熱再生干燥裝置,3開1備;2臺(tái)80m3/minYR余熱再生干燥裝置,1開1備。
160m3/min無耗氣余熱再生干燥裝置,冷卻水量:50t/h;80m3/minYR余熱再生干燥裝置,再生耗氣量:2.5%,冷卻水量:20t/h。(1)工藝流程簡(jiǎn)圖(2)一次投資單價(jià):160m3/min無耗氣余熱再生干燥裝置
45萬/臺(tái)80m3/minYR余熱再生干燥裝置
23萬/臺(tái)合計(jì):45×4+23×2=226萬(3)運(yùn)行費(fèi)用再生耗氣量折算耗電量:80/200×(1100×2.5%)×24×365=96360度全年的電費(fèi)開支為:
96360×0.22=21199元/年冷卻水量:
3×50+20=170t/h供氣露點(diǎn):≤-20℃(壓力露點(diǎn))80m3/min≤-10℃(壓力露點(diǎn))480m3/min
四、四種方案綜合比較
注:冷卻水費(fèi)用按0.158元/噸計(jì)算,未考慮循環(huán)冷卻水設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用的減少。
使用余熱再生干燥裝置,不用壓縮機(jī)末級(jí)冷卻器,壓縮機(jī)末級(jí)冷卻用水轉(zhuǎn)移到余熱再生干燥裝置使用,相當(dāng)于余熱再生干燥裝置不耗冷卻水。因干燥劑再生時(shí)吸收了壓縮機(jī)排氣的大量熱量,在經(jīng)過干燥裝置本身的冷卻器時(shí),氣體溫度已大大降低,所以余熱再生干燥裝置冷卻水用量小于壓縮機(jī)末級(jí)冷卻用水量,可降低冷卻水耗量。在相同的工作條件下,使用余熱再生干燥裝置的運(yùn)行費(fèi)用較少。長(zhǎng)期使用余熱再生干燥裝置,可獲得較大的節(jié)能效益。
因此,推薦企業(yè)采用方案三,這樣可以減少壓縮空氣后處理設(shè)備的種類及臺(tái)數(shù),降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用,并且使用成熟可靠的設(shè)備。
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