空壓系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化

劉克 許名明

(邯鋼集團邯寶公司能源中心,河北邯鄲 056015)

空壓系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化

劉克 許名明

(邯鋼集團邯寶公司能源中心,河北邯鄲 056015)

分析邯鋼某空壓站系統(tǒng)運行狀況,尋找節(jié)能潛力,提出經(jīng)濟運行方案。

空壓機 節(jié)能 經(jīng)濟運行

1 引言

壓縮空氣作為一種清潔、環(huán)保、方便的能源介質(zhì)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)中的各個領(lǐng)域。作為僅次于電力的第二大動力源，壓縮空氣本身電耗巨大，不過，在鋼鐵企業(yè)中壓縮空氣供應(yīng)作為輔助行業(yè)，一度不被重視。在這種觀念指導(dǎo)下壓縮空氣的利用率不高的情況普遍存在，主要表現(xiàn)在設(shè)備配備、運輸、使用和管理等諸多方面。隨著能源價格的不斷上漲和鋼鐵企業(yè)利潤日趨降低，如何降低空壓機機組消耗，提高壓縮空氣利用率成為急需解決的難題。

2 空壓系統(tǒng)概述

邯鋼某空壓站工藝流程見下圖(圖1)。該空壓站有4臺250Nm3/min(0℃，1atm，干空氣)，0.85MPaG空壓機；3臺250Nm3/min(0℃，1atm，干空氣)，0.48MpaG空壓機。0.85MPa空壓機直接送入主管網(wǎng)，供應(yīng)煉鋼廠和熱軋廠儀控(動力)用氣，由于用戶多，用戶不定時檢修、更換鋼種和生產(chǎn)線頻繁調(diào)整，為確保各用戶正常生產(chǎn)，所以控制主管網(wǎng)壓力不低于0.65MPa，但實際運行中管網(wǎng)壓力多圍繞0.71MPa上下波動左右。0.48Mpa空壓機專門供煉鋼廠2#連鑄的氣霧冷卻用氣。由于用戶單一，所以受鋼種批次影響較大，在不同的鋼坯寬度下，連鑄氣霧冷卻系統(tǒng)用氣量存在大范圍波動，如拉小斷面鋼坯時用量可小到240Nm3/min，拉大斷面鋼坯時可大到380Nm3/min，更換間隙用氣量為零，平均一天內(nèi)可變化數(shù)次(其平均用氣量為350m3/min)，為了在各鋼坯寬度下都能滿足其生產(chǎn)，該壓力空壓機運行方式為開二備一。每臺空壓機的產(chǎn)氣量為250m3/min，每套空壓機機組平均外送量為217m3/min。

圖1 空壓站系統(tǒng)示意圖

3 運行情況分析

對以上情況分析后可以看出：

圖2 空壓站0.85MPa和0.48MPa空氣管道連通示意圖

表1

(1)該空壓站與煉鋼廠和熱軋廠各用戶之間缺乏聯(lián)系，無法及時了解其檢修和生產(chǎn)用氣情況，因而無法及時調(diào)整供氣量，存在較長時間不用氣或用氣量較少而大量供氣的情況，以致大量壓縮空氣放散。(2)該站空壓機選型大，且具有單機效率高，不允許頻繁啟停的特點。使得0.85MPa與0.48MPa空壓機在上限運行，并由于各用戶單位的不定時檢修、更換鋼種和生產(chǎn)線頻繁調(diào)整，造成壓縮空氣系統(tǒng)壓力波動大，令壓縮空氣系統(tǒng)存在著較大放散量，特別是0.48MPa空壓機，用戶單一，用氣可調(diào)節(jié)性差，運行一臺空壓機不能滿足煉鋼2#連鑄氣霧冷卻用氣量，運行兩臺大于其用氣需求，平均每分鐘放散量為100m3，極大的提高了空壓機機組運行成本。(3)該站0.85MPa空壓系統(tǒng)未實現(xiàn)自動控制，用氣量波動大，在此情況下，控制供氣壓力不低于0.65MPa，實際情況壓力波動值要大于此計劃值，所以該壓力存在下調(diào)空間。(4)該站為空壓機機組配套的微熱再生干燥器由于氣動閥門開關(guān)頻繁，導(dǎo)致密封不嚴，以致自耗氣量太大，約為33m3/min·臺，降低了壓縮空氣的利用率。(5)在實際運行中，為了確保壓縮空氣露點達到〈-40℃的質(zhì)量要求，增大了微熱再生干燥器再生氣量，由原來的7%增加到10%，而配套的單臺干燥器處理氣量為300m3/min，即正常情況下再生自耗氣達到30m3/min。

4 優(yōu)化措施

4.1 現(xiàn)有基礎(chǔ)上可做的工作

(1)煉鋼廠和熱軋廠嚴格執(zhí)行計劃生產(chǎn)和計劃檢修規(guī)定，減少臨時改變生產(chǎn)計劃和檢修計劃的情況發(fā)生，如果確實需要改變計劃，及時跟空壓站聯(lián)系，說明用氣量及其時間，空壓站能夠有計劃的進行運行調(diào)整，避免空壓系統(tǒng)長期在上限運行，造成壓縮空氣浪費、運行成本升高。(2)考慮到該空壓站0.48MPa和0.85MPa機組的供氣特點，0.85MPa壓縮空氣主管網(wǎng)壓力一直以來在上限運行，具有較大的富余量，因此，把0.85MPa壓縮空氣管網(wǎng)和0.48MPa壓縮空氣管網(wǎng)連通(圖2)，增加減壓閥和自動控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)，從0.85MPa壓縮空氣管網(wǎng)往0.48MPa空氣管網(wǎng)輸送約56.5m3/min的0.85MPa壓縮空氣來彌補開一臺0.48MPa空壓機的不足量，以此來滿足煉鋼2#連鑄氣霧冷卻用氣需求，實現(xiàn)該空壓系統(tǒng)的綜合利用，合理配置，減少空壓系統(tǒng)放散，停運一臺0.48MPa空壓機機組。(3)更換微熱再生干燥器密封不嚴的氣動閥門，降低再生自耗氣量。

4.2 長期規(guī)劃可做的工作

(1)從企業(yè)的長遠發(fā)展、降低空壓系統(tǒng)運行成本出發(fā)，考慮到該空壓站主體設(shè)備凈值情況和用戶用氣量波動大的特點。建議對1臺0.85MPa空壓機和1臺0.48MPa空壓機采用進行加卸載或變頻調(diào)速控制壓力、流量，而其他空壓機可以滿負荷運行。(2)微熱再生干燥器不僅耗氣量大，而且不利于利用空壓機的末級壓縮產(chǎn)生的熱量，造成能量浪費，提高了運行成本。隨著壓縮空氣干燥設(shè)備的發(fā)展，建議將微熱再生干燥器改造為余熱再生干燥器，它再生耗氣量僅為2%，且有效的利用了空壓機末級壓縮產(chǎn)生的熱量，滿足節(jié)能要求。

4.3 投資與回收成本周期

(1)空壓機改造投資與回收成本周期：兩臺空壓機改造的費用約為160萬元，保守的按改造后節(jié)約100m3/min的0.48MPa壓縮空氣計算(壓縮空氣價格為0.09元/m3)。

(2)余熱再生干燥器投資與回收周期；余熱再生干燥器和微熱再生干燥器的經(jīng)濟性主要表現(xiàn)在投資和運行費用兩個方面，運行費用中能耗占極大的比例，易損件等維修費用占的比例很小，而且兩種干燥器的維修費用相差不大，因此從投資和能耗兩個方面作比較來衡量兩種干燥器的經(jīng)濟性。如表1

5 結(jié)語

通過以上分析及投資改造費用計算可以看出，如果該空壓站采用以上措施進行優(yōu)化可以提高壓縮空氣的利用率，實現(xiàn)空壓系統(tǒng)的經(jīng)濟運行，達到節(jié)能的目的。

[1]郁永章.容積式壓縮機技術(shù)手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社,2000.

[2]李申.壓縮空氣吸附式干燥器技術(shù)講座[J].壓縮機技術(shù),2002(1-6).

[3]謝微.利用壓縮空氣余熱降低吸附式干燥器.[J]有色冶金節(jié)能,2007(4)：38-40.