鼓風(fēng)熱再生吸附式干燥機(jī)電能移峰填谷的應(yīng)用

葉曉明，吉 川，江志堅(jiān)，伍光明，何 瑩

(福州京東方光電科技有限公司，福建 福州 350300)

壓縮空氣是僅次于電力的第二大動(dòng)力能源，又是具有多種用途的工藝氣源，其應(yīng)用范圍遍及石油、化工、冶金、電力、機(jī)械、輕工、紡織、汽車制造、電子、食品、醫(yī)藥、生化、國防、科研等行業(yè)[1-2]。為了消除壓縮空氣中的水分，需在壓縮空氣系統(tǒng)中配置相應(yīng)的干燥機(jī)。近年來, 國內(nèi)外都在積極開發(fā)壓縮空氣系統(tǒng)的節(jié)能研究[3]，而這些研究多數(shù)集中在壓縮機(jī)上，對(duì)于壓縮空氣用量巨大的化工及半導(dǎo)體等行業(yè)，干燥機(jī)一年的耗電量可超過700萬kWh，因此降低干燥機(jī)的耗能同樣具有顯著意義。本文針對(duì)吸附再生式干燥機(jī)兩塔交替再生的特點(diǎn)，介紹了移峰填谷降低干燥機(jī)運(yùn)行電費(fèi)的應(yīng)用實(shí)例。

1 鼓風(fēng)熱再生吸附式原理及再生時(shí)間調(diào)整

無熱再生吸附式干燥機(jī)再生時(shí)的耗氣量約為12%～15%，微熱再生吸附式干燥機(jī)再生時(shí)的耗氣量降至約6%～8%[4-5]；為進(jìn)一步節(jié)能，鼓風(fēng)熱再生吸附式干燥機(jī)使用了鼓風(fēng)機(jī)從環(huán)境抽取空氣，實(shí)際了零耗氣量，因此鼓風(fēng)熱再生吸附式干燥機(jī)在近些年得到了廣泛地推廣。但鼓風(fēng)熱再生吸附式干燥機(jī)再生時(shí)仍需要消耗大量的電能，可利用工業(yè)電價(jià)在不同時(shí)段的差異進(jìn)一步節(jié)能。

如圖1所示，再生式干燥機(jī)有兩個(gè)干燥塔，當(dāng)A塔通過塔內(nèi)的干燥劑對(duì)空氣進(jìn)行吸附干燥時(shí)，B塔通過加熱鼓風(fēng)機(jī)吸入的大氣對(duì)干燥劑進(jìn)行再生。

圖1 鼓風(fēng)熱再生式干燥機(jī)流程圖

到達(dá)指定的時(shí)間周期后，A塔與B塔交替循環(huán)干燥與再生。 常規(guī)控制模式下，該干燥機(jī)的工作循環(huán)周期是16 h，在其中一塔干燥8 h，另一塔再生8 h(其中加熱再生284 min，冷吹再生154 min，降壓8 min，升壓10 min，不同型號(hào)品牌的干燥機(jī)略有區(qū)別)，然后兩塔交替進(jìn)入下半個(gè)循環(huán)。實(shí)際運(yùn)行中，為節(jié)能降耗，通常不使用常規(guī)控制模式，而是使用露點(diǎn)控制模式，這時(shí)干燥塔的工作時(shí)間將延長(zhǎng)，另一塔暫停再生。露點(diǎn)控制模式本質(zhì)是利用了干燥劑的富余干燥能力，減少重復(fù)加熱帶來的電量損失。露點(diǎn)控制模式的主要參數(shù)為“節(jié)能時(shí)間”，例如設(shè)置“節(jié)能時(shí)間”為2 h，干燥機(jī)運(yùn)行了8 h后，兩塔不進(jìn)行切換，而是繼續(xù)運(yùn)行2 h。我們主要依據(jù)再生時(shí)的排氣溫度來判斷干燥劑的再生是否徹底，當(dāng)排氣溫度持續(xù)走低時(shí)，需要相應(yīng)降低“節(jié)能時(shí)間”。

某地區(qū)220 kV的工業(yè)用電價(jià)格(含稅價(jià))如表1所示。

結(jié)合電價(jià)的峰谷平分布，當(dāng)我們將“節(jié)能時(shí)間”控制為4 h，可將干燥機(jī)兩塔的完整運(yùn)行周期調(diào)整至24 h，再通過開停機(jī)將干燥機(jī)再生的時(shí)間集中在波谷與平谷進(jìn)行(一次在波谷，一次在平峰段)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。調(diào)整后的運(yùn)行模式如圖2所示。

表1 不同時(shí)段的電價(jià)

圖2 干燥機(jī)在各時(shí)段的運(yùn)行模式

每臺(tái)干燥機(jī)的干燥能力因塔內(nèi)實(shí)際填充的干燥劑重量、管道布置造成的阻力、加熱器的實(shí)際輸出功率等諸多因素而與設(shè)計(jì)值有一定的差異。在實(shí)際操作中，當(dāng)無法實(shí)現(xiàn)所有干燥機(jī)均將干燥周期調(diào)整至24 h時(shí)，可以根據(jù)采用增開備用干燥機(jī)、調(diào)整單臺(tái)干燥機(jī)的進(jìn)氣閥門來調(diào)整干燥機(jī)的“節(jié)能時(shí)間”；又或者是僅針對(duì)性地調(diào)整部分干燥機(jī)。

2 數(shù) 據(jù)

以某工廠干燥機(jī)系統(tǒng)的為例，說明干燥機(jī)電能移峰填谷的應(yīng)用。該公司共有兩套干燥系統(tǒng)，系統(tǒng)基本信息如表2所示。

表2 干燥系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)信息

圖3 調(diào)整前干燥機(jī)(5.0 bar系統(tǒng))各時(shí)段耗電量

下述為5.0 bar系統(tǒng)的干燥機(jī)調(diào)整實(shí)例，調(diào)整前各臺(tái)干燥機(jī)再生時(shí)間分布較為零散，調(diào)整后干燥機(jī)的耗電集中在特定的時(shí)段內(nèi)，分別是11:00開始再生一次，23:00開始再生一次，從而避開了波峰再生。

圖4 調(diào)整后干燥機(jī)(5.0 bar系統(tǒng))各時(shí)段耗電量

調(diào)整后每天總耗電量基本不變(調(diào)整前23,332 kWh/天；調(diào)整后23,189 kWh/天)，按表1不同時(shí)段的電價(jià)計(jì)算后，電費(fèi)下降比例高達(dá)23.2%，年節(jié)約費(fèi)用102.3萬元。

圖5 增開備機(jī)前干燥機(jī)(7.0 bar系統(tǒng))各時(shí)段耗電量

增開備機(jī)是調(diào)整干燥機(jī)節(jié)能時(shí)間非常有效的一種措施；干燥機(jī)再生時(shí)的總耗電量主要取決于總處理空氣量，增開備機(jī)后，單機(jī)干燥機(jī)的耗電量降低，總耗電量并不會(huì)增加。下述為7.0 bar系統(tǒng)的干燥機(jī)調(diào)整實(shí)例，調(diào)整前為2用1備，調(diào)整后3臺(tái)全開。

圖6 增開備機(jī)后干燥機(jī)(7.0 bar系統(tǒng))各時(shí)段耗電量

從圖5及圖6中可以看出，增開備機(jī)后，干燥機(jī)的再生時(shí)段由原來的兩個(gè)時(shí)段(11:00開始的平峰與23:00開始的波谷)變成一個(gè)時(shí)段(23:00開始的波谷)，從而進(jìn)一步節(jié)約電費(fèi)。

3 結(jié) 語

利用吸附再生式干燥機(jī)兩塔交替再生的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電能移峰填谷，進(jìn)而節(jié)約電費(fèi)，經(jīng)實(shí)踐證明是可行的，操作簡(jiǎn)單且無需額外的投資與改造，對(duì)于電價(jià)存在平峰谷差異的地區(qū)，值得推廣。