淺析壓縮空氣在企業(yè)的合理使用

田燕

（天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司天津301500）

全廠集中空壓站是現(xiàn)在企業(yè)生產(chǎn)必須的能源設備，但在使用中發(fā)現(xiàn)，管道帶水比較嚴重，特別是北方冬天造成管道冰堵，影響設備正常運行。天津天鋼聯(lián)合特鋼公司2011年實施升級改造，新建一座1000m3/min的空壓站設備，該設備在運行過程中同樣受到這個問題的困擾，既給生產(chǎn)使用帶來問題，又造成了能源的浪費。

壓縮空氣作為鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)必不可少的、重要的能源動力介質(zhì)，使用的是否合理，直接關系到設備安全穩(wěn)定的運行，空壓站地址應選在廠區(qū)哪位置合理？建在用戶附近，還是建在哪里都行？壓縮空氣管網(wǎng)設計什么形式是合理的？相信每個設計單位和使用單位的得出的結論都不一致。本文就聯(lián)合特鋼公司壓縮空氣的合理使用進行認真總結。

1 問題的提出

聯(lián)合特鋼公司新建空壓站設備投產(chǎn)后不久，在煉鋼廠首先發(fā)現(xiàn)用作儀表氣源的壓縮空氣中有水，當時由于是夏天，加強了排水，沒有影響生產(chǎn)；到了冬天出現(xiàn)了冰堵現(xiàn)象，在氣尾處的用于氣力輸送白灰裝置處的儲氣罐有排不完的水，并時常發(fā)生冰堵，多次造成停產(chǎn)。對生產(chǎn)影響極大。

新建空壓站位于公司最北端的制氧車間內(nèi)，空壓機流量250m3/min*4，每臺空壓機都配有一臺壓縮熱再生式干燥機，也就是說空壓機與干燥機一對一配置，設計要求干燥后露點-20℃以下，實際采購設備要求干燥后露點-40℃以下。氣體用戶從北到南，輸送管道是普通的無縫鋼管，中間沒有任何裝置設備，在各用氣點根據(jù)用氣量設有容積不同的儲氣罐?？諌赫揪嚯x煉鋼最近，管道長度約500米，各用氣點的儲氣罐都自行定期排水，否則無法正常生產(chǎn)。

2 空氣壓縮干燥流程

聯(lián)合特鋼公司的空壓站設有四臺250m3/min離心式壓縮機，與四臺余熱再生式干燥機一對一使用。為設備儀表提供氣源的空氣壓縮干燥流程：空氣經(jīng)吸入過濾器過濾顆粒雜質(zhì)后進入空壓機經(jīng)過三級壓縮，溫度約為110℃，進入壓縮熱再生式空氣干燥機。經(jīng)過干燥機的壓縮空氣，經(jīng)50*2m3/h儲氣罐后送入外管網(wǎng)，至各用戶。

2.1 干燥機工藝流程說明

見圖一：干燥機工藝流程圖

壓縮熱再生式空氣干燥機是利用空壓機高溫排氣的熱量，對吸附干燥劑直接加熱，使干燥劑得到徹底再生，由于其加熱再生時無耗氣，不用電，最大程度地節(jié)約了能量。

我公司使用的MH系列壓縮熱再生式空氣干燥機，有兩臺吸附罐（干燥塔），A塔工作，B塔再生；B塔工作，A塔再生，控制方式為PLC全自動控制，標準循環(huán)周期是8小時。

2.2 干燥機的結構

干燥機主要由二個填充有防水凝膠的吸附罐（干燥塔）構成。此外有一個水冷冷卻器，冷卻器串接一個氣液分離器，連接管是鋼管。

為控制各個周期壓縮空氣的流動方向，總共裝有十個閥組，每個閥組由一連桿與傳動裝置相連。傳動裝置裝有限位開關（閥門到位信號反饋裝置），這樣只有上一個操作結束以后，才能開始下一個切換。采用氣動傳動裝置，由二位五通電磁閥來控制。

經(jīng)干燥機干燥后露點達-40℃以下的壓縮空氣，經(jīng)管道送入2*50m3/h儲氣罐，由儲氣罐出口管道送到公共管網(wǎng)至各用戶端。

3 關于露點

未飽和空氣在保持水蒸氣分壓力不變（即保持絕對含水量不變）情況下降低溫度，使之達到飽和狀態(tài)時的溫度叫“露點”。溫度降至露點時，濕空氣中便有凝結水滴析出。

濕空氣的露點不僅與溫度有關，而且與濕空氣中水分含量的多少有關，含水量大的露點高，含水量少的露點低。大氣露點與水份含量關系圖表如下：

4 壓縮空氣帶水原因分析

壓縮空氣經(jīng)干燥機后送到管網(wǎng)，由于沿途與管外空氣換熱，使管道內(nèi)的空氣溫度降低，空氣中一部分水蒸氣析出,壓縮空氣帶水原因有：

4.1 干燥機冬天運行干燥效果差

干燥機在夏季運行時已有帶水問題，只是用戶自行定時排水，沒有引起重視。當環(huán)境溫度降到10℃左右時，壓縮空氣中含水量會大大增加。干燥機后露點多數(shù)要高于-40℃，造成輸送管道中的壓縮空氣含水量增加，氣力輸送管道發(fā)生冰堵，氣動閥門不動作等等問題。2011年12月份，由于壓縮空氣中含水量太大，造成了氣力輸送停產(chǎn)三次。

4.2 干燥機自動排水器排水效果差

干燥機設有兩個自動排水器，一個是氣動球閥，設定為定時排水；還有一個是倒桶排水器，采用液位控制。雖然設有兩個排水器，但排水效果不理想，排水器易發(fā)現(xiàn)故障，要求定期維護，但實際中沒有按照規(guī)程要求去做，造成排水效果差。

4.3 儲氣罐手動排污閥冬天易凍結

冬季環(huán)境溫度降低，儲氣罐下部手動排污閥需要常開，將水排出。特別是位于壓縮空氣管網(wǎng)末端的氣力輸送儲氣罐下部的手動排污閥易凍結，無法及時清除掉壓縮空氣中的全部水分，導致管道結冰，造成氣力輸送停止，影響生產(chǎn)。

4.4 設計存在的缺陷

沒有嚴格執(zhí)行GB50029-2003《空壓站設計規(guī)范》，《空壓站設計規(guī)范》對空壓站位置的要求，是“靠近用氣負荷中心”，而我公司空壓站沒有設計在靠近各用戶的中心位置，而是設在最北端，離最近的用戶約500米。工廠設計沒有考慮北方長距離輸送壓縮空氣的凝結水析出問題，管路沒有設置分水排水設備，空氣中析出的水只能在管道中隨空氣運動，對管網(wǎng)末端設備的運行造成較大的影響。

4.5 用氣量不均衡

壓縮機設計采用恒壓+卸載，當達到設定的壓力時，為防止超壓，設計為進口導葉閥全關，放空閥全開，一臺設備全部卸載，造成干燥機自動工作程序中斷，空壓機從新升壓后，干燥機的程序也從頭開始，如此反復，造成了分子篩吸附劑的中毒，吸附性能下降，送出的壓縮空氣的露點達不到設計值，造成空氣中含水量增大。

4.6 干燥機有可能容積設計偏小

由于干燥后的露點不穩(wěn)定，經(jīng)常有-20℃、-30℃等的情況，我們懷疑干燥機不能將壓縮空氣中的水徹底吸附，吸附容量不夠。

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5 改進措施

5.1 空壓機的設計是恒壓+卸載，當壓力達到設定值時，空壓機放空閥打開，同時進口閥關閉，壓力降低很快，后面系統(tǒng)受到很大的影響。將空壓機的安全保壓方式改為恒壓+放空，設備超壓時只開放空閥不關閉進口導葉，對干燥機不造成影響，仍然繼續(xù)工作。我們采用此方法對一臺空壓機進行改造后效果明顯，正在將另外三臺逐步進行改進。

5.2 定期檢查干燥機的自動疏水器，及時清理，保證排水，要求操作人員加強檢查，定期維護保養(yǎng)，嚴格按照操作規(guī)程進行檢查。

5.3 增加了壓縮空氣管網(wǎng)的分水器，在管道外網(wǎng)及進各用戶處都安裝了分水器。3月份利用檢修增加后，可定時排出水來，隨著氣溫的升高，排水量減少。

5.4 在壓縮空氣的最大用戶也是最終端用戶--氣力輸送處，增加了一臺干燥機。

5.5 在冬季到來前，對管道增加加熱保溫，采用蒸汽伴熱外部保溫，一冬保證了安全生產(chǎn)。

5.6 遠期的整改方法：將4臺空壓機匯到一根總管，在總管后再分4個支路進入4臺干燥機干燥，不論那臺空壓機停車或出現(xiàn)問題，都有足夠的氣量保證干燥機的正常工作，不會對干燥機造成傷害，保證空氣露點的相對穩(wěn)定。

5.7 我們一直在與干燥機廠家進行聯(lián)系，力求在干燥機的改造中做些文章，徹底解決壓縮空氣帶水問題。

6 結束語

實踐證明空壓站設計要求對于需要干燥空氣的用戶，干燥機安裝在用戶處，這是很關鍵的。干燥機安裝在源頭，輸送管路長，既使送出的是常壓露點低于-40℃的干燥空氣，在用戶處同樣會有水析出，如果沒有排水裝置，長時間不排水，夏天水多，冬天造成管道冰堵。

經(jīng)過一冬天的使用、完善、改造，基本上將壓縮空氣帶水的問題整改完成，但因設計等原因帶來的問題已經(jīng)沒有辦法徹底改變，只能作為今后吸取的經(jīng)驗教訓。今后將進一步加強管理，不斷進行技術改進，對壓縮空氣供給作進一步的工作，以保證設備的良好運行，保證能源介質(zhì)的正常供應。

《工程熱力學》、GB50029-2003《空壓站設計規(guī)范》。