淺談新型干燥裝置在氧化鋁廠空壓站的應用

陳禮甲蔡金玲（.貴陽鋁鎂設計研究院有限公司，貴州 貴陽 55008；.貴州交通職業(yè)技術學院，貴州 貴陽 55400）

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淺談新型干燥裝置在氧化鋁廠空壓站的應用

陳禮甲1蔡金玲2
（1.貴陽鋁鎂設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081；2.貴州交通職業(yè)技術學院，貴州 貴陽 551400）

摘 要：目前國內氧化鋁廠空壓站大多采用傳統(tǒng)空氣干燥器。該類干燥裝置能耗高，氣耗高，在氧化鋁廠壓縮空氣供應的成本中占比較大。結合鋁行業(yè)節(jié)能控本的要求，傳統(tǒng)的空氣干燥器急需跟新?lián)Q代。本文簡述了新型空氣干燥裝置的特點，并結合工程實例，介紹了新型干燥裝置的應用。

關鍵詞：壓縮空氣干燥；吸附式空氣干燥裝置；節(jié)能

目前國內氧化鋁企業(yè)壓縮空氣用量巨大，噸鋁的壓縮空氣耗量在45m3～55m3左右，其中傳統(tǒng)型干燥器能耗占空壓機耗能的15%以上，因此在空氣壓縮環(huán)節(jié)進行節(jié)能，尤其在干燥裝置進行升級改造對節(jié)能降本有重要意義。

1 吸附式干燥裝置的發(fā)展

壓縮空氣吸附式干燥技術通過40～50年來的發(fā)展，至今已進入第四代技術。由于空壓機氣電價格差距越來越大，其升級的核心，是著重于少用氣或不消耗再生氣。按目前實際計算，電價僅占無油干燥壓縮空氣價值的40%左右。

2 新型余熱再生零汽耗干燥技術

2.1 新型干燥器的基本原理

吸附式干燥器的再生方式一般分為變壓、變溫、清洗、置換四種工作方式，在實際操作中，并不按某一種單一模式運行，都是兩種以上方式的組合。

圖1新型干燥裝置工作流程圖

根據壓縮空氣干燥計算公式：

式中：

E為再生系數；

P為出口氣體中水蒸氣分壓；

P0P2分別為出口和再生溫度對應的飽和水蒸氣分壓；

P1為再生氣的水蒸氣分壓。

因此，本文選取京津冀、長三角和珠三角三個典型城市群的城鎮(zhèn)居民生活用電為研究對象，結合經濟社會發(fā)展因素，從城鎮(zhèn)居民生活用電現(xiàn)狀和影響因素出發(fā)，將能源強度和產業(yè)結構因素納入模型，分析三大典型城市群城鎮(zhèn)居民生活用電趨勢和規(guī)律，比較經濟發(fā)展水平相近的城鎮(zhèn)地區(qū)的居民生活用電影響因素貢獻度差異，擬為優(yōu)化居民生活能源消費結構和完善城市群用電市場提出建議。

在上述過程中：無熱再生工況即完全利用低分壓成品氣（P1）；微熱再生工況即利用低分壓成品氣（P1）并提高溫度（P2）；加熱再生工況即充分利用高溫（P2），且不消耗成品氣；冷干加吸附工況即降低出口溫度（P0），且大幅度降低進入吸附干燥器的水負荷。

2.2 新型干燥器的工作流程

流程簡述及分析：

①余熱再生工況

離心空壓機排出過熱壓縮空氣進入B塔脫附水分后進入冷卻器、分離器、A塔吸附水分后經后置過濾器排出。

②混合再生工況

③電熱再生工況

過熱壓縮空氣經旁通直接進入冷卻器、分離器、A塔、后置過濾器排出，同時循環(huán)風機抽取部分干燥成品氣經輔助加熱器提溫至180℃～220℃，進入B塔進一步深度脫附水分后再與主氣流匯合一并進入冷卻器。

④吹冷工況

加熱器停止運行，循環(huán)風機繼續(xù)抽取部分干氣經再生氣冷卻器進入A塔對吸附劑進行吹冷。

通過上述工況組合循環(huán)，除了輔助電加熱器和循環(huán)風機電耗以外，再生不再消耗空氣，新型干燥裝置將產生較大的運行經濟效益。

3 干燥裝置改造經濟效益計算實例

某氧化鋁廠空壓站共有160Nm3/min的空壓機4臺，三用一備運行。原配備微熱再生干燥裝置，與空壓機成單元制配置。

3.1 改造前微熱再生裝置年運行費用計算

計算基本參數包括電價：0.53元/kW·h；氣價：0.13元/m3；年運行時間：300天（7200小時）。微熱再生干燥裝置參數包括處理氣量：160Nm3/min；再生汽耗：12%；運行周期：4h；再生時間2h；再生微加熱裝置功率：76kW。

微加熱電費：0.53元/kW·h×76kW×2h×24/4次×300天=14.5萬元/年

再生氣耗折算電費：0.13元/Nm3× 160Nm3/min×12%×60min× 7200h=107.8萬元/年

3.2 改造后新型干燥裝置年運行費用計算

計算參數包括電輔加熱器功率：96kW；循環(huán)風機功率：11kW×2臺；運行周期：5h；電輔加熱器工作時間：0.5h；單次循環(huán)風機工作時間：1.5h；其余基本條件同上。

干燥裝置電耗：0.53元/kW·h× （96kW×0.5h+11kW×2×1.5h）×4.8次/天×300天=6.2萬元/年

從上述計算可以看出，新型零氣耗干燥裝置較傳統(tǒng)微熱再生干燥裝置的運行費用有大幅的節(jié)省，年節(jié)省費用約：107.8+14.5-6.2=116.1萬元。

結語

根據該廠改造實際運行數據，改造后的干燥裝置年運行費用基本符合上述計算，改造取得了成功。但是，新型干燥裝置會對空壓站的供氣壓力有影響。上述氧化鋁廠改造后，供氣壓力從0.8MPa降低為0.65MPa。因此，在選擇干燥裝置時，需要校核用氣點的用氣壓力。

參考文獻

［1］王華輝，隋玉冰.機械行業(yè)常用壓縮空氣干燥裝置分類及其經濟性分析［J］.建筑工程技術與設計，2015（12）：2597-2598.

［2］李申.壓縮空氣凈化原理及設備［M］.浙江：浙江大學出版社，2005：347-351.

［3］趙斌.吸附式壓縮空氣干燥機的對比分析［J］.玻璃，2011（8）：13-19.

［4］ GB50029-2014，壓縮空氣站設計規(guī)范［S］.

中圖分類號：TU831

文獻標識碼：A

Abstract:Currently the air station in alumina plant in China mostly use traditional air dryer. These type of drying apparatus are high energy consumption， high air consumption， and take larger proportion of the alumina plant compressed air supply costs. Under the demands of the alumina plant energy efficiency and lower costs requirements， the traditional air dryer faced with the new generation replacement. This article first introduces the characteristics of a new generation of air-drying apparatus and combined with specific examples of projects in alumina plant， introduces the application of a new generation drying device.

Keywords:Compressed air drying； Gas generator； Adsorption air drying apparatus； Energy Saving