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能耗的目標，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)有的空壓站的兩臺儲氣罐排水點和兩只管道過濾器上安裝BEK0CST50F電子液位排水器，并在冷干機后增加微熱吸附式干燥機，改造后壓縮空氣中的含水量大大降低，同時降低了空壓機的能耗。該方案對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；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內(nèi)工藝設(shè)備運行及吹掃，儀表用氣主要用于廠房內(nèi)自控儀表和閥門的運行［1］?？諌簷C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，將會縮短設(shè)備的壽命，甚至可能會導(dǎo)致整個氣壓傳動系統(tǒng)工作不穩(wěn)定甚至失靈。因此必須設(shè)置凈化設(shè)備對壓縮空氣進行除油、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，整個空壓站沒有安裝電子液位排水器，排水一般采用時間控制式電磁閥自動排水器，這種排水方式會造成較大的壓縮空氣損失。為解決上述兩個問題，需要對空壓站的凈化系統(tǒng)進行改造，在現(xiàn)有的空壓站的兩臺儲氣罐排水點和兩只管道過濾器上安裝BEK0CST50F電子液位排水器，并在冷干機后增加微熱吸附式干燥機。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，整個空壓系統(tǒng)也實現(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、冷干機、過濾器和儲氣罐。各排水點使用的排水器除阿特拉斯空壓機之外，均配備的是時間控制式電磁閥自動排水器。整個空壓系統(tǒng)存在的問題是冷凝液沒有得到及時可靠的排放，壓縮空氣露點值達不到系統(tǒng)用氣質(zhì)量要求，同時目前使用的排水器存在大量的壓縮空氣浪費。2.2產(chǎn)生問題的原因目前空壓系統(tǒng)使用的是時間控制式電磁閥自動排水器，不能及時可靠地進行排水，經(jīng)常堵塞，造成隱患，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力露點值偏高。電磁閥排放是定時排放，這種設(shè)置在潮濕季節(jié)（夏季），會造成冷凝液排不凈。未及時排放的冷凝液在系統(tǒng)中，會使壓縮空氣的含水量超標，進而壓力露點值上升，達不到用氣質(zhì)量的要求。冷凝液如果不及時可靠的進行排放，存在于系統(tǒng)中，不僅僅影響壓縮空氣的質(zhì)量，還會對整個系統(tǒng)的設(shè)備造成很大的影響。冷凝液會腐蝕后端的空壓設(shè)備，影響冷干機的工作效率，提高維護率，大大縮短設(shè)備的使用壽命，嚴重情況甚至?xí)乖O(shè)備直接報廢，進而影響正常生產(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)該要得到及時可靠的排放，從而提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，目前使用的排水器，會造成大量的壓縮空氣浪費。為了達到盡可能將冷凝液排凈，電磁閥的時間設(shè)置一般都會設(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，也會有一部分的壓縮空氣隨之排出來，這樣就造成了大量的壓縮空氣的浪費。改造方案本改造的實施方案是在兩臺儲氣罐排水點、兩只管道過濾器均安裝BEK0CST50F電子液位排水器。儲氣罐下排水點安裝BEK0CST50F。這樣所有排水點的冷凝液都可以得到及時可靠的排放，保證了空壓系統(tǒng)含水量達標。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。冷凝液通過排水器入口1，進入容腔2，開始時，膜閥片5處于關(guān)閉狀態(tài)，壓縮空氣的壓強通過先導(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A時，傳感器給出信號，電磁閥吸合，切斷先導(dǎo)氣路。此時膜閥片上方的壓力釋放，通過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秒后進入報警工作模式。此時，面板上的紅色LED閃爍，如果需要，報警信號可以通過無源觸點輸出。當處于報警工作模式時，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)，報警解除。在排水器長期不工作時，可智能檢測排水器功能是否可靠［3］。圖1電子液位排水器的優(yōu)勢電子液位排水器具有以下4個優(yōu)勢：運行經(jīng)濟：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問題。功能可靠：能測量包括純油在內(nèi)的任何冷凝液，提高整個空壓系統(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，空壓站的日常維護人員都可以操作。操作安全：BEKOCST50F由LED指示燈顯示當前的工作狀態(tài)，可通過按動測試按鈕來試驗其功能是否正常。無源輸出觸點可將報警信號傳送至中心控制室。此外，所有操作元件及電子控制部分防水防護等級達到IP65防護標準。對于我公司來說，數(shù)據(jù)化實時監(jiān)控各個排水器的工作狀態(tài)將可以輕松實現(xiàn)［4］。改造后的經(jīng)濟效益分析以下是BEKOCST50F電子液位感應(yīng)式排水器的投資收益分析。根據(jù)現(xiàn)場測得的數(shù)據(jù)以及空壓站冷干機排水點安裝的電磁閥的排放周期，我們來大致計算一下一個電磁閥每年造成的壓縮空氣浪費量是多少。2.6.1電磁閥冷凝液產(chǎn)生量計算空壓機流量：30m/min（正常用氣量）年運行時間：6000小時/年（每天運行24小時，一年運行250天）冷凝液平均年產(chǎn)生量的具體計算過程如下：根據(jù)公式中各項字母的含義：M:冷凝液產(chǎn)生量kVe：吸入空氣流量EV］：壓縮空氣流量V。:空壓機額定流量TE:吸入空氣的溫度EdE:吸入空氣的相對濕度Ee1:壓縮空氣的相對濕度［壓縮空氣溫度T。:標準狀態(tài)下入口空氣溫度PE:吸氣壓力（絕對壓力）EP]:壓縮空氣壓力（絕對壓力）XE:入口空氣飽和狀態(tài)下的水含量（16°C時）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）一般冷干機要達到的標準從《飽和氣體的露點溫度/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：溫度是以絕對溫度數(shù)值計算（攝氏溫度+273=絕對溫度），故前后溫度的比值都約等于1，即T0/T1約等于1，可以忽略。相對濕度eE、趴由于壓縮空氣通過空壓機后進入冷干機，故相對濕度都是E1100%。壓力的比值，空壓機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算壓縮空氣流量：30m3/min年運行時間：6000小時/年時間控制電磁閥數(shù)據(jù)說明孔徑：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秒即開啟時間為60秒/小時年電磁閥開啟排氣量開啟時間：60秒/小時X6000小時/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排水時相當于占用氣流量：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壓縮空氣損失價值每立方壓縮空氣價值每立方米壓縮空氣的價值二年總成本F壓縮空氣年產(chǎn)生量（m3）年總成本包括壓縮機總投資的年折舊費、空壓站廠房年折舊費、壓縮機年運轉(zhuǎn)電費、年維護費用、操作人員的年工資福利費等。經(jīng)過計算一般情況下每立方米壓縮空氣價值為0.15--0.2元。年壓縮空氣損失價值年壓縮空氣損失價值=0.2X23409.12=4681.824元根據(jù)以下關(guān)于電磁閥排水器帶來的壓縮空氣浪費的價值計算，我們可以得出，一個電磁閥的排水器，用在30m3/min的空壓機系統(tǒng)中，每年會造成大約23409.12m3的壓縮空氣浪費，總價值在4681.824元左右。一臺BEK0CST50F的價格是9200元，一臺BEKOCST50F的安裝費是1500元，針對一個電磁閥更換投資一臺BEKOCST50F的成本來說，三個月可收回投資。而且，在收回投資的同時，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的改造方案3.1現(xiàn)有的情況和問題從使用情況來看，目前壓縮空氣露點已不能滿足需求，春夏高溫高濕環(huán)境下壓縮空氣輸出末端水汽凝結(jié)情況嚴重，已經(jīng)對車間相關(guān)設(shè)備運行造成影響。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目前壓縮空氣的露點過高輸出的壓縮空氣絕對含水量較大，到了末端用戶使用時由于溫差變化導(dǎo)致水汽大量凝結(jié)，進而影響設(shè)備運行，嚴重時可能對用氣設(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。同時壓縮過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，堵塞了過濾器和冷干機及儲氣罐的排水閥。如果沒有處理能力處理這些酸性的油泥，將來會進入空氣管道，腐蝕管道材料，腐蝕過濾器和儲氣罐排水閥，破壞氣動閥門設(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、過濾器、儲氣罐和冷干機中排除來。如果污染物進入空氣管網(wǎng)，它將造成氣動工具和設(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被損壞或降低質(zhì)量等級，壓縮空氣管道被腐蝕，可能產(chǎn)生泄露，浪費壓縮空氣，產(chǎn)生安全隱患。降低壓縮空氣露點，減少絕對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，我們判斷當前使用的冷干機均是正常運行范圍，但是車間的用氣端還是水分偏多，我們判定是冷干機的露點溫度（2—10C的露點設(shè)計）不能完全滿足現(xiàn)車間設(shè)備使用需求，因此應(yīng)根據(jù)實際情況進行壓縮空氣品質(zhì)干燥機技術(shù)升級改造。3.2加裝微熱再生吸附干燥機在微熱再生吸附干燥機中，前置的冷干機向后接吸附干燥器提供了壓力露點約為2-10C的壓縮空氣，壓縮空氣進氣中一部分水分先由冷干機進行冷凝處理，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入吸附床進行吸附進而降低壓縮空氣的絕對含水量，使壓縮空氣露點溫度下降至-40C。微熱吸附式干燥機采用的是原裝進口品牌。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)工作時間。控制器PLC采用西門子品牌可以開放接口通訊。露點溫度、加熱溫度雙控制方式可自動調(diào)整切換周期。微熱吸附式干燥機采用全電腦數(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、遠控、報警等功能。3.3微熱再生吸附干燥機的工作原理微熱再生吸附干燥機利用具有吸附性能的吸附劑來吸附壓縮空氣中的水分，從而達到干燥、過濾的目的。吸附劑吸附了空氣中的水分達到飽和狀態(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流程圖。開機后，A塔作吸附運行，B塔作再生運行，在預(yù)先設(shè)定的時序控制下，截止閥2和3相繼打開，待處理的潮濕壓縮空氣經(jīng)過截止閥3進入A塔，潮濕氣流在自下而上的運動過程中，內(nèi)部所含的水蒸氣被充滿塔內(nèi)、表面有無數(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進入