空壓站凈化系統(tǒng)的節(jié)能改造方案

空壓站凈化系統(tǒng)的節(jié)能改造方案摘要：本文圍繞降低壓縮空氣中的含水量和降低空壓機(jī)能耗的目標(biāo)，提出了一種空壓站凈化系統(tǒng)的節(jié)能改造方案。該方案在現(xiàn)有的空壓站的兩臺(tái)儲(chǔ)氣罐排水點(diǎn)和兩只管道過(guò)濾器上安裝BEK0CST50F電子液位排水器，并在冷干機(jī)后增加微熱吸附式干燥機(jī)，改造后壓縮空氣中的含水量大大降低，同時(shí)降低了空壓機(jī)的能耗。該方案對(duì)空壓站的改造具有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：空壓站；凈化系統(tǒng)；電子液位排水器；微熱吸附式干燥機(jī)；節(jié)能改造Energy-savingRenovationSchemeofAirCompressorStationPurificationSystemLiuJianhua1,2,GongGaocheng1,2,WuShijie1,2(1.HubeiChinaTobaccoIndustryCo.LTD,WuhanHubei,430040;2.HubeiXinyeTobaccoSheetDevelopmentCo.LTD,WuhanHubei,430056)Abstract:Focusingonthegoalofreducingthemoisturecontentinthecompressedairandreducingtheenergyconsumptionoftheaircompressor,thispaperproposesanenergy-savingtransformationschemeforthepurificationsystemoftheaircompressor.TheschemeinstallsBEKOCST50Felectronicleveldrainagedevicesonthetwoexhaustpointsoftheexistingaircompressorstationandtwopipefilters,andaddsamicrothermaladsorptiondryeraftertherefrigerationdryer,whichgreatlyreducesthemoisturecontentinthecompressedairafterthetransformationandreducestheenergyconsumptionoftheaircompressor.Theschemehascertainguidingsignificanceforthetransformationofaircompressorstations.Keywords:aircompressorstation;purificationsystem;electronicleveldrainagedevices;microthermaladsorptiondryer;Energy-savingrenovation1前言壓縮空氣作為一種重要的能源介質(zhì)，在煙草薄片企業(yè)應(yīng)用非常普及。在造紙法煙草薄片生產(chǎn)線中，壓縮空氣主要有工藝用壓縮空氣和儀表用壓縮空氣兩種用途，其中工藝用壓縮空氣主要用于廠房?jī)?nèi)工藝設(shè)備運(yùn)行及吹掃，儀表用氣主要用于廠房?jī)?nèi)自控儀表和閥門的運(yùn)行［1］?？諌簷C(jī)輸出的壓縮空氣里含有油分、水分和灰塵等雜質(zhì)，若將此壓縮空氣直接用于儀表用氣，將會(huì)縮短設(shè)備的壽命，甚至可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作不穩(wěn)定甚至失靈。因此必須設(shè)置凈化設(shè)備對(duì)壓縮空氣進(jìn)行除油、除水、除塵，從而提高壓縮空氣的質(zhì)量［2］。目前我公司的空壓站沒有干燥器這樣的這樣的凈化裝置，導(dǎo)致壓縮空氣末端含水量較大。此外，整個(gè)空壓站沒有安裝電子液位排水器，排水一般采用時(shí)間控制式電磁閥自動(dòng)排水器，這種排水方式會(huì)造成較大的壓縮空氣損失。為解決上述兩個(gè)問題，需要對(duì)空壓站的凈化系統(tǒng)進(jìn)行改造，在現(xiàn)有的空壓站的兩臺(tái)儲(chǔ)氣罐排水點(diǎn)和兩只管道過(guò)濾器上安裝BEK0CST50F電子液位排水器，并在冷干機(jī)后增加微熱吸附式干燥機(jī)。改造后壓縮空氣的利用效率得到了提高，壓縮空氣的品質(zhì)得到了提升，整個(gè)空壓系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗。2加裝電子液位排水器的改造方案2.1現(xiàn)有系統(tǒng)的情況和問題目前空壓系統(tǒng)包含的設(shè)備有噴油螺桿空壓機(jī)、冷干機(jī)、過(guò)濾器和儲(chǔ)氣罐。各排水點(diǎn)使用的排水器除阿特拉斯空壓機(jī)之外，均配備的是時(shí)間控制式電磁閥自動(dòng)排水器。整個(gè)空壓系統(tǒng)存在的問題是冷凝液沒有得到及時(shí)可靠的排放，壓縮空氣露點(diǎn)值達(dá)不到系統(tǒng)用氣質(zhì)量要求，同時(shí)目前使用的排水器存在大量的壓縮空氣浪費(fèi)。2.2產(chǎn)生問題的原因目前空壓系統(tǒng)使用的是時(shí)間控制式電磁閥自動(dòng)排水器，不能及時(shí)可靠地進(jìn)行排水，經(jīng)常堵塞，造成隱患，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力露點(diǎn)值偏高。電磁閥排放是定時(shí)排放，這種設(shè)置在潮濕季節(jié)（夏季），會(huì)造成冷凝液排不凈。未及時(shí)排放的冷凝液在系統(tǒng)中，會(huì)使壓縮空氣的含水量超標(biāo)，進(jìn)而壓力露點(diǎn)值上升，達(dá)不到用氣質(zhì)量的要求。冷凝液如果不及時(shí)可靠的進(jìn)行排放，存在于系統(tǒng)中，不僅僅影響壓縮空氣的質(zhì)量，還會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備造成很大的影響。冷凝液會(huì)腐蝕后端的空壓設(shè)備，影響冷干機(jī)的工作效率，提高維護(hù)率，大大縮短設(shè)備的使用壽命，嚴(yán)重情況甚至?xí)乖O(shè)備直接報(bào)廢，進(jìn)而影響正常生產(chǎn)，造成不可預(yù)估的損失。所以，空壓系統(tǒng)中的冷凝液應(yīng)該要得到及時(shí)可靠的排放，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，目前使用的排水器，會(huì)造成大量的壓縮空氣浪費(fèi)。為了達(dá)到盡可能將冷凝液排凈，電磁閥的時(shí)間設(shè)置一般都會(huì)設(shè)置為每5分鐘開啟5秒，在開啟的5秒期間內(nèi)，排放的除了冷凝液，也會(huì)有一部分的壓縮空氣隨之排出來(lái)，這樣就造成了大量的壓縮空氣的浪費(fèi)。改造方案本改造的實(shí)施方案是在兩臺(tái)儲(chǔ)氣罐排水點(diǎn)、兩只管道過(guò)濾器均安裝BEK0CST50F電子液位排水器。儲(chǔ)氣罐下排水點(diǎn)安裝BEK0CST50F。這樣所有排水點(diǎn)的冷凝液都可以得到及時(shí)可靠的排放，保證了空壓系統(tǒng)含水量達(dá)標(biāo)。電子液位排水器的工作原理圖1是BEKOCST50F電子液位排水器的工作原理。冷凝液通過(guò)排水器入口1，進(jìn)入容腔2，開始時(shí)，膜閥片5處于關(guān)閉狀態(tài)，壓縮空氣的壓強(qiáng)通過(guò)先導(dǎo)氣路3和電磁閥4作用于膜閥片5的上方，由于膜閥片上方的作用面積大于下方，將膜閥片緊緊壓在閥座7上，并且處于密封狀態(tài)。隨著容腔內(nèi)的液面升高至電容式液位感應(yīng)器6的最高點(diǎn)A時(shí)，傳感器給出信號(hào)，電磁閥吸合，切斷先導(dǎo)氣路。此時(shí)膜閥片上方的壓力釋放，通過(guò)液體作用于膜閥片下方的壓力將膜閥片頂離閥座7,于是系統(tǒng)壓力將冷凝液通過(guò)排放管8排出。如果冷凝液沒有正常排放，排水器將在60秒后進(jìn)入報(bào)警工作模式。此時(shí)，面板上的紅色LED閃爍，如果需要，報(bào)警信號(hào)可以通過(guò)無(wú)源觸點(diǎn)輸出。當(dāng)處于報(bào)警工作模式時(shí)，排水器交替與加壓/卸壓狀態(tài)，嘗試自我修復(fù)，直至恢復(fù)至正常工作狀態(tài)，報(bào)警解除。在排水器長(zhǎng)期不工作時(shí)，可智能檢測(cè)排水器功能是否可靠［3］。圖1電子液位排水器的優(yōu)勢(shì)電子液位排水器具有以下4個(gè)優(yōu)勢(shì)：運(yùn)行經(jīng)濟(jì)：避免不必要的壓縮空氣泄露損失，解決了目前空壓站的電磁閥排水器造成的壓縮空氣浪費(fèi)問題。功能可靠：能測(cè)量包括純油在內(nèi)的任何冷凝液，提高整個(gè)空壓系統(tǒng)的排水可靠性。易于安裝：BEK0CST50F的入口和出口是平行的，而且都是普通管螺紋連接,非常簡(jiǎn)單。冷凝液的排出使用軟管或硬管連接均可，空壓站的日常維護(hù)人員都可以操作。操作安全：BEKOCST50F由LED指示燈顯示當(dāng)前的工作狀態(tài)，可通過(guò)按動(dòng)測(cè)試按鈕來(lái)試驗(yàn)其功能是否正常。無(wú)源輸出觸點(diǎn)可將報(bào)警信號(hào)傳送至中心控制室。此外，所有操作元件及電子控制部分防水防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP65防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于我公司來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)化實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)排水器的工作狀態(tài)將可以輕松實(shí)現(xiàn)［4］。改造后的經(jīng)濟(jì)效益分析以下是BEKOCST50F電子液位感應(yīng)式排水器的投資收益分析。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的數(shù)據(jù)以及空壓站冷干機(jī)排水點(diǎn)安裝的電磁閥的排放周期，我們來(lái)大致計(jì)算一下一個(gè)電磁閥每年造成的壓縮空氣浪費(fèi)量是多少。2.6.1電磁閥冷凝液產(chǎn)生量計(jì)算空壓機(jī)流量：30m/min（正常用氣量）年運(yùn)行時(shí)間：6000小時(shí)/年（每天運(yùn)行24小時(shí)，一年運(yùn)行250天）冷凝液平均年產(chǎn)生量的具體計(jì)算過(guò)程如下：根據(jù)公式中各項(xiàng)字母的含義：M:冷凝液產(chǎn)生量kVe：吸入空氣流量EV］：壓縮空氣流量V。:空壓機(jī)額定流量TE:吸入空氣的溫度EdE:吸入空氣的相對(duì)濕度Ee1:壓縮空氣的相對(duì)濕度［壓縮空氣溫度T。:標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下入口空氣溫度PE:吸氣壓力（絕對(duì)壓力）EP]:壓縮空氣壓力（絕對(duì)壓力）XE:入口空氣飽和狀態(tài)下的水含量（16°C時(shí)）武漢市年平均環(huán)境氣溫值EX]：出口空氣飽和狀態(tài)下的水含量（5C時(shí)）一般冷干機(jī)要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)從《飽和氣體的露點(diǎn)溫度/水蒸氣含量表》中可以查到：XE=22.830g/m3X1=6.790g/m3則從公式2可以得出冷凝液產(chǎn)生量：公式中：溫度是以絕對(duì)溫度數(shù)值計(jì)算（攝氏溫度+273=絕對(duì)溫度），故前后溫度的比值都約等于1，即T0/T1約等于1，可以忽略。相對(duì)濕度eE、趴由于壓縮空氣通過(guò)空壓機(jī)后進(jìn)入冷干機(jī)，故相對(duì)濕度都是E1100%。壓力的比值，空壓機(jī)的前后壓差損失是很小的，基本也可以忽略。由此，冷凝水的產(chǎn)生量MK=30m3/min*（22.830g/m3—6.790g/m?）=481.2g/min則全年的冷凝液產(chǎn)生量=481.2*60*24*250=173232000g=173.232m3/年2.6.2電磁閥壓縮空氣損失計(jì)算壓縮空氣流量：30m3/min年運(yùn)行時(shí)間：6000小時(shí)/年時(shí)間控制電磁閥數(shù)據(jù)說(shuō)明孔徑：10mm（電磁閥排水口孔徑）壓力：6bar最大氣流量：6.5m3/min開啟周期設(shè)置：5分鐘開5秒即開啟時(shí)間為60秒/小時(shí)年電磁閥開啟排氣量開啟時(shí)間：60秒/小時(shí)X6000小時(shí)/年=360000秒/年=6000分/年電磁開啟氣流量：6000分/年X6.5m3/min=39000m3/年年冷凝液排放相當(dāng)于排氣量年冷凝液量：173.232m3/年乘數(shù)因子（液體轉(zhuǎn)換為氣體）：90排水時(shí)相當(dāng)于占用氣流量：173.232m3/年（冷凝液）X90=15590.88m3/年（壓縮空氣）每年損失壓縮空氣量每年損失壓縮空氣：39000m3-15590.88m3=23409.12m32.6.3壓縮空氣損失價(jià)值每立方壓縮空氣價(jià)值每立方米壓縮空氣的價(jià)值二年總成本F壓縮空氣年產(chǎn)生量（m3）年總成本包括壓縮機(jī)總投資的年折舊費(fèi)、空壓站廠房年折舊費(fèi)、壓縮機(jī)年運(yùn)轉(zhuǎn)電費(fèi)、年維護(hù)費(fèi)用、操作人員的年工資福利費(fèi)等。經(jīng)過(guò)計(jì)算一般情況下每立方米壓縮空氣價(jià)值為0.15--0.2元。年壓縮空氣損失價(jià)值年壓縮空氣損失價(jià)值=0.2X23409.12=4681.824元根據(jù)以下關(guān)于電磁閥排水器帶來(lái)的壓縮空氣浪費(fèi)的價(jià)值計(jì)算，我們可以得出，一個(gè)電磁閥的排水器，用在30m3/min的空壓機(jī)系統(tǒng)中，每年會(huì)造成大約23409.12m3的壓縮空氣浪費(fèi)，總價(jià)值在4681.824元左右。一臺(tái)BEK0CST50F的價(jià)格是9200元，一臺(tái)BEKOCST50F的安裝費(fèi)是1500元，針對(duì)一個(gè)電磁閥更換投資一臺(tái)BEKOCST50F的成本來(lái)說(shuō)，三個(gè)月可收回投資。而且，在收回投資的同時(shí)，廠房獲得的是高品質(zhì)的壓縮空氣，以及穩(wěn)定可靠的空壓系統(tǒng)。3加裝微熱吸附式干燥機(jī)的改造方案3.1現(xiàn)有的情況和問題從使用情況來(lái)看，目前壓縮空氣露點(diǎn)已不能滿足需求，春夏高溫高濕環(huán)境下壓縮空氣輸出末端水汽凝結(jié)情況嚴(yán)重，已經(jīng)對(duì)車間相關(guān)設(shè)備運(yùn)行造成影響。根據(jù)目前壓縮空氣的使用情況，與專業(yè)廠家溝通研討后確認(rèn)目前壓縮空氣的露點(diǎn)過(guò)高輸出的壓縮空氣絕對(duì)含水量較大，到了末端用戶使用時(shí)由于溫差變化導(dǎo)致水汽大量凝結(jié)，進(jìn)而影響設(shè)備運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)可能對(duì)用氣設(shè)備造成不可修復(fù)的損壞?？諝獗粔嚎s后，單位體積內(nèi)所包含的水蒸氣和塵埃的數(shù)量急劇上升。同時(shí)壓縮過(guò)程使得空氣中的水蒸氣和油霧凝結(jié)成小液滴，然后與高濃度的灰塵混合形成多半為酸性的油泥，堵塞了過(guò)濾器和冷干機(jī)及儲(chǔ)氣罐的排水閥。如果沒有處理能力處理這些酸性的油泥，將來(lái)會(huì)進(jìn)入空氣管道，腐蝕管道材料，腐蝕過(guò)濾器和儲(chǔ)氣罐排水閥，破壞氣動(dòng)閥門設(shè)備，影響最終產(chǎn)品質(zhì)量，破壞精密儀器，氣體高度膨脹，導(dǎo)致一個(gè)不安全的工作環(huán)境，存在潛在的人員傷害，降低生產(chǎn)效率，增加制造成本。壓縮空氣系統(tǒng)中的污染物必須要從空壓機(jī)、過(guò)濾器、儲(chǔ)氣罐和冷干機(jī)中排除來(lái)。如果污染物進(jìn)入空氣管網(wǎng)，它將造成氣動(dòng)工具和設(shè)備損壞的頻率加快，使用壽命降低，最終產(chǎn)品及其他可能接觸到的壓縮空氣的材料將會(huì)被損壞或降低質(zhì)量等級(jí)，壓縮空氣管道被腐蝕，可能產(chǎn)生泄露，浪費(fèi)壓縮空氣，產(chǎn)生安全隱患。降低壓縮空氣露點(diǎn)，減少絕對(duì)含水量是目前解決末端壓縮空氣水汽凝結(jié)的最佳手段。從各方面考慮，目前壓縮空氣露點(diǎn)降至-40°C可滿足生產(chǎn)需求，且排水次數(shù)也將大為降低。根據(jù)以上的判斷和分析，我們判斷當(dāng)前使用的冷干機(jī)均是正常運(yùn)行范圍，但是車間的用氣端還是水分偏多，我們判定是冷干機(jī)的露點(diǎn)溫度（2—10C的露點(diǎn)設(shè)計(jì)）不能完全滿足現(xiàn)車間設(shè)備使用需求，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行壓縮空氣品質(zhì)干燥機(jī)技術(shù)升級(jí)改造。3.2加裝微熱再生吸附干燥機(jī)在微熱再生吸附干燥機(jī)中，前置的冷干機(jī)向后接吸附干燥器提供了壓力露點(diǎn)約為2-10C的壓縮空氣，壓縮空氣進(jìn)氣中一部分水分先由冷干機(jī)進(jìn)行冷凝處理，并且使壓縮空氣溫度得到下降，剩余的水分隨同溫度較低的壓縮空氣進(jìn)入吸附床進(jìn)行吸附進(jìn)而降低壓縮空氣的絕對(duì)含水量，使壓縮空氣露點(diǎn)溫度下降至-40C。微熱吸附式干燥機(jī)采用的是原裝進(jìn)口品牌。再生方式采用的是微熱再生，工作方式是兩吸附筒交替連續(xù)工作,可調(diào)節(jié)工作時(shí)間?？刂破鱌LC采用西門子品牌可以開放接口通訊。露點(diǎn)溫度、加熱溫度雙控制方式可自動(dòng)調(diào)整切換周期。微熱吸附式干燥機(jī)采用全電腦數(shù)字化控制系統(tǒng)，所有的工況均以數(shù)字和文字形式顯示，并提供數(shù)據(jù)采集、集控、遠(yuǎn)控、報(bào)警等功能。3.3微熱再生吸附干燥機(jī)的工作原理微熱再生吸附干燥機(jī)利用具有吸附性能的吸附劑來(lái)吸附壓縮空氣中的水分，從而達(dá)到干燥、過(guò)濾的目的。吸附劑吸附了空氣中的水分達(dá)到飽和狀態(tài)而失去吸附能力，為了能連續(xù)工作，必須再除掉吸附劑中的水分，讓吸附劑恢復(fù)到干燥狀態(tài)，這稱為吸附劑的再生。圖2是再生吸附式干燥機(jī)流程圖。開機(jī)后，A塔作吸附運(yùn)行，B塔作再生運(yùn)行，在預(yù)先設(shè)定的時(shí)序控制下，截止閥2和3相繼打開，待處理的潮濕壓縮空氣經(jīng)過(guò)截止閥3進(jìn)入A塔，潮濕氣流在自下而上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，內(nèi)部所含的水蒸氣被充滿塔內(nèi)、表面有無(wú)數(shù)選擇性小孔的吸附劑所吸附。壓縮空氣本身得到干燥。約占總處理量85%左右的干燥空氣經(jīng)單向閥6進(jìn)入