:電解鋁D-100/10-a活塞式空氣壓縮機(jī)(以下文中簡稱空壓機(jī)) 主要用以供給風(fēng)動工具和風(fēng)動機(jī)械所需的壓縮空氣,而中間冷卻器有空壓機(jī)之肺的形象比喻,它的冷卻效果和可靠性直接影響空壓機(jī)的氣動性能和整機(jī)效率,因而對中間冷卻器進(jìn)行優(yōu)化改造, 不僅能優(yōu)化換熱效率、降低氣流阻力、提高整機(jī)運(yùn)行效率,而且能大大降低能耗,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
關(guān)鍵詞:增大熱交換面 取消內(nèi)插件 改造 技術(shù)應(yīng)用
中圖分類號:TB65文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)08(a)-0076-01前言:目前我廠所用的空壓機(jī)為D-100/10-a活塞式空氣壓縮機(jī),共計15臺,供46萬t電解鋁生產(chǎn)用。主要將壓縮空氣用來提供濃相和超濃相輸送原料、打殼下料、出鋁提升、風(fēng)動機(jī)械及控制的動力源。空壓機(jī)中對水、氣、油的壓力、溫度控制是關(guān)鍵,控制不好隨時都有可能造成停機(jī)事故,影響生產(chǎn),因此空氣壓縮機(jī)的正常運(yùn)行直接影響到電解鋁的正常生產(chǎn)。
空壓機(jī)的中間冷卻器是對機(jī)組的比功率大小起著關(guān)鍵的影響因素,中間冷卻器換熱效果的好壞,氣體經(jīng)冷卻器的流道阻力損失的大小直接影響空壓機(jī)的性能指標(biāo),其冷卻效果愈好,則越能使整個壓縮機(jī)向等溫線靠攏,功耗就減少,而中間冷卻器的流道阻力越小,則實(shí)際的壓縮機(jī)功率使用效率愈高,從而整機(jī)的節(jié)能效果就越明顯。因此,為確保安全保護(hù)裝置的靈敏可靠性,促進(jìn)設(shè)備高效運(yùn)行,提出對我廠15臺空氣壓縮機(jī)的中、后冷卻器進(jìn)行優(yōu)化節(jié)能改造。
1 原冷卻器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
(1)原冷卻器采用嵌入元件式內(nèi)插件冷卻芯子結(jié)構(gòu),內(nèi)插件呈螺旋網(wǎng)狀,使壓縮空氣呈螺旋輸送,內(nèi)插件進(jìn)行冷卻及過濾。一段時間后,因易結(jié)焦或進(jìn)氣不清潔使冷卻器內(nèi)插件粘附臟污及積碳。增加風(fēng)阻,導(dǎo)致Ⅰ、Ⅱ級排氣超壓,致使超壓保護(hù)動作停機(jī)
(2)氣缸潤滑是由電機(jī)驅(qū)動柱塞泵,并由注油器和止回閥組成進(jìn)行供油,潤滑油采用L-DAB150空壓機(jī)油(GB-12691-90),潤滑油注入量過多過少,影響閥片的正常啟閉,同時易結(jié)焦,產(chǎn)生積碳。一級氣缸壓縮機(jī)氣體排出直接進(jìn)入中間冷卻器進(jìn)口,經(jīng)冷卻分離后直接進(jìn)入二級缸入口,中間冷卻器。冷卻效果逐漸下降,如不及時進(jìn)行檢修,超溫報警,安全保護(hù)動作停機(jī)。
(3)換熱效果不好,夏季排氣溫度過高易導(dǎo)致停機(jī)事故。
(4)管束易腐蝕,腐蝕部位常被淤泥或水垢堵死,需頻繁更換冷卻器芯子。
(5)二級排氣閥的使用壽命短,閥片斷裂和氣閥彈簧松弛,造成氣閥漏氣,氣閥提前開啟,延時關(guān)閉。
2 改造系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計
為確保設(shè)備原有特性不發(fā)生變化,整體外形尺寸不變,并且具有互換性,可操作性,現(xiàn)冷卻器改造為取消內(nèi)插件,冷卻器銅管由原來的433根(φ16)改為865根(φ14),外表為波紋形管束,增大了熱交換面;水包管;氣走缸;降低Ⅰ、Ⅱ級循環(huán)水溫,取消內(nèi)插件;降低風(fēng)阻,提高經(jīng)濟(jì)效益。
3 設(shè)計改造前后對比分析
(1)改造后提高了冷卻器換熱效率,使空壓機(jī)二級入口、出口溫度控制在規(guī)定值范圍內(nèi),從而使空壓機(jī)的操作正常平穩(wěn),維護(hù)工作量大大降低。
冷卻面積由原冷卻器銅管φ16×1.5×670,計433根,面積S前=0.016×3.14×0.67×433=14.575m2,改為φ14×1.2×670計865根,面積S后=0.014×3.14×0.67×865=25.477m2,單臺冷卻器面積增加S增=S后-S前=25.477-14.575=10.902m2,比原冷卻面積增加百分比(25.477/14.575×%。)174.79%。
(2)重量由原來冷卻器銅管433根,重量G=0.016×3.14×0.67×433×8.5×1.5=0.1858t,改造后銅管重量G=0.014×3.14×0.67×865×8.5×1.2=0.2598t,單臺冷卻器重量增加G增=G后-G前=0.2598-0.1858=0.074t。比原冷卻器重量增加百分比(0.2598/0.1858×%。)139%。
(3)使用周期原來冷卻器含內(nèi)插件6個月進(jìn)行更換不能再利用。(注:平均1個半月進(jìn)行檢修一次,原因(1)正常使用經(jīng)過高溫達(dá)145℃左右,(2)積碳臟污進(jìn)行酸洗,(3)外型尺寸變小,變形,無法恢復(fù)設(shè)計尺寸,+0.012mm)
(4)取消內(nèi)插件后檢修周期一年,現(xiàn)已通過運(yùn)行事實(shí)證明。
(5)原一臺內(nèi)插件計433根,單價市場價格28.5元/根,Hj=433×28.5=12340.5元。一臺空氣壓縮機(jī)一年內(nèi)插件費(fèi)用2×12340.5×2=49362元。15臺費(fèi)用計HJ=15×49362=740430元(74.043萬元),另酸洗一臺冷卻器內(nèi)插件220元,一年費(fèi)用HJ=220×2×4×15=26400元。
(6)中.后冷卻器改造前溫度,進(jìn)水溫度≤32℃,排水溫度<45℃,Ⅰ級排氣<140℃,Ⅱ級進(jìn)氣<60℃,Ⅱ級排氣<130℃,后冷排氣<60℃,
(7)中.后冷卻器改造溫度,進(jìn)水溫度≤32℃,排水溫度<45℃,Ⅰ級排氣<140℃,Ⅱ級進(jìn)氣<43℃,Ⅱ級排氣<120℃,后冷排氣<45℃,同期對比,5月18日運(yùn)行記錄。改造后溫度Ⅱ級進(jìn)氣溫度下降△=60-43=17℃,比同期下降71.6%。,Ⅱ級排氣溫度下降△=<130℃-<120℃=<10℃,比同期下降92.3%。后冷排氣溫度下降△=<60℃-<43℃=<17℃,比同期下降71.6%
(8)購置價格改造前(含內(nèi)插件)一臺冷卻器6.8萬元,改造后一臺冷卻器5.4萬元,每臺空氣壓縮機(jī)節(jié)約2×1.4=2.8萬元,15臺HJ=2.4×15=31.5萬元,每年節(jié)約31.5/5=6.3萬元,根據(jù)使用情況周期5年進(jìn)行更換。
(9)通過使用證明,改造前檢修周期 45d,人工4×9=36h,每臺一年人工36×2×365/45=583.2h,15臺人工費(fèi)HJ=583.2×6.8×15=59486.4元。改造后檢修周期一年,勞動強(qiáng)度大大降低。
(10)通過以上分析可見改造后節(jié)能效果十分可觀,年節(jié)約HJ==740430+26400+63000+59486.4=889316.4元
4 存在問題及整改措施
(1)由于冷卻器內(nèi)插件取消,Ⅰ級排氣設(shè)計壓力P<0.3Mpa,減小了壓縮空氣的阻力,增加了壓縮空氣的氣流速度。
(2)依據(jù)改造后的運(yùn)行情況分析,決定對Ⅱ級進(jìn)氣過濾網(wǎng)和阻風(fēng)板進(jìn)行加強(qiáng),加固,保證了設(shè)備的高效運(yùn)行。
5 結(jié)語
(1)通過實(shí)際運(yùn)行應(yīng)用D-100/10-a活塞式壓縮機(jī)中間冷卻器取消內(nèi)插件,改為φ14波形銅管的改造設(shè)計是可行的,增加了換熱面積,冷卻效果較好,延長了設(shè)備的使用壽命。
(2)此次改造過程時間短,安全可靠,對礦山、冶金、機(jī)械制造行業(yè),減少不必要的操作程序和不必要的損失,有利于各廠、礦、企業(yè)在設(shè)備管理創(chuàng)新借鑒和應(yīng)用。在通用行業(yè)有及大的推廣和使用價值。
參考文獻(xiàn)
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