摘要：本文对唐钢不锈钢有限责任公司动力分厂现有压空系统运行进行了叙述，并且对整体优化潜力进行了分析，结合自身实践经验，从压空系统运行管理，干燥器节能改造等方面，并且采取了针对性的优化措施，取得了较好的节能效果并进一步促进了系统的稳定运行。
关键词：压空系统；优化；节能
1、前言
冶金行业本身就是一个高能耗的行业，而且随着行业的高速发展，业内的竞争也越来越激烈，进行节能降耗不但响应了国家“节能减排”的政策，而且也是企业降低生产成本，提高了企业的竞争力的重要手段。而压缩空气是冶金企业中应用最为广泛的能源之一，在大多数生产厂家中压缩空气的能源消耗占全部动力用电消耗的10%~25%。所以对空气压缩系统（以下简称空压系统）进行节能探索具有重要意义。
2、压空系统组成简介
压空系统由空压机、储气罐、干燥器、压缩空气输送管网组成。由空压机产生压缩空气，在储气罐缓冲后经过干燥机对压缩空气进行干燥，之后通过压缩空气管网将压缩空气输送给末端用户。在冶金企业生产过程中需要大量的的压缩空气，其用途主要有以下两种，一是动力用压缩空气，其作用为能源完成做功，如除尘装置中用以输送煤粉灰的动力用气；二是控制用仪表风，这一部分在工厂中应用最为广泛，应用于停止、启功或调整机械设备的运行操作。
唐钢不锈钢空压机站现运行有6台空压机，其中3台英格索兰空压机：设计压力0.8Mpa，流量6900Nm3/h，电机功率600kw，电机电流41.1A；3台复胜易利达空压机：设计压力0.8Mpa，流量15000Nm3/h，电机功率1492kw，电机电流108A。设计压空供应能力为65700 Nm3/h。主要供应压空用户为4座高炉、喷煤、烧结、转炉、连铸、轧钢、1580热轧等区域。
3、压空系统运行优化潜力分析
空气压缩机气量的供求关系主要表现为排气流量的变化，当排气量正好满足生产用气量要求时，储气压力保持不变。但在生产中由于生产检修节奏的变化、各工艺系统运行方式的不同等因素，导致用风量不均衡，空压机供风量一般大于实际用风量，为保持储气压力不变，就必须要采用调节方式，目前，我公司压缩机的调节方式为靠进气阀和排气阀进行调节。空载运行时的耗电量仍为满负载的30%~60%，这部分电能被白白浪费掉，造成运行成本的升高。对此有如下措施：
3.1减少压力损失和泄漏
（1）尽可能减少设备内外泄漏和余隙容积。外泄漏空气直接漏入大气或漏入一级进气管路，直接降低了排气量；内泄漏气体由高压级漏入低压级或级间管道，造成了气体重复压缩，增加了功率消耗，并影响排气压力和温度。（2）选用安全高效的气动元件。吸排气阀对空压机节能影响较大，吸排气阀要求开闭迅速，阻力小，密封性能好，其漏气系数应达到0.95以上。（3）选用新型空气过滤器减少压力损失，定期检测管路漏风情况，确保输气管路安全可靠运行。
3.2提高冷却器的交换热性能
空压机内的气体的压缩过程有等温压缩、绝热压缩和多变压缩三种。在相同的初压和终压条件下，等温压缩消耗的循环功最少。但实际的压缩过程为多变压缩，空压机的冷却效果越好，越接近等温过程，则循环功越少。为了提高冷却效率，在空压机的冷却水系统中，一般设有中间冷却器和后冷却器，以保证各级压缩空气的吸人温度基本一致。因此，提高中间冷却器的换热性能，使二级进气温度能满足于近似等温压缩的进气温度，保证回冷完善；降低各级气缸的温度，使每级压缩过程接近于等温压缩，是空压机节能运行管理的关键。提高冷却器的交换热性能可采取以下措施：（1）降低冷却水入口温度，提高冷却水流量；（2）认真清除冷却器管束沉积物，保证气体与管束接触均匀，并避免短路；（3）采用水处理药剂软化冷却原水，提高水质。
3.3合理设定工作压力、搭配空压机的运行
空压机性能曲线是由压缩机本身的性能决定的，由于空压机的耗电与排气压力高低成正比，排气压力降低可以节约电能。因此，应根据生产实际需求，合理设定空压机的工作压力，在保证实际用风量的同时尽可能低设定空压机的排气压力，减少空气冷却器负荷，因为排气压力设定越低所消耗的轴功率越少，节能效果越好。
单台大风量的空压机要比多台小风量的空压机在总体能源效率上要好的多。现实际运行中机组的设定压力为0.78 Mpa，单台英格索兰115空压机的实际流量为5500-6000 Nm3/h，单台复胜易利达250空压机的实际流量为13000-15000 Nm3/h。生产情况：（1）在全厂半停产检修期间，根据压空的需量运行2台115空压机（11000 Nm3/h）或运行1台250空压机（13000 Nm3/h）；（2）在全厂设备生产但1580未启动时运行1台250空压机配合1台115空压机（18500 Nm3/h）；（3）在全厂设备及1580运行时，运行1台250空压机配合2台115空压机（24000 Nm3/h）或运行2台250空压（26000 Nm3/h）。在实际运行中，各个压空用户单位应该与动力调度及时的联系设备的生产运行情况以及一段时间的压空需量的变化情况，以便动力调度根据用户需量及时搭配空压机的运行情况。
4、干燥器设备节能改造
4.1设备现状
空压机站3台复胜易利达空压机，配套微热再生干燥器3台GY2－300，配套电加热器功率为63KW；3台英格索兰空压机，配套微热再生干燥器3台GY2－150。配套电加热器功率为45KW.以上干燥器工作压力0.8MPa。干燥器在运行过程中主要存在以下问题：
①、压缩空气在整个后处理过程中气耗损失大，在平均运行3大1小干燥器的情况下，整体气损量为8%左右。
②、干燥剂脱水采用电辅热加热，效率低（每100m³气体提高10℃需耗电20Kw），造成加热时间长、压力露点差。
③、压力露点低，气体含水量大，影响下游气动设备使用寿命。
④、空压机冷凝液排放都是直排，没有自动控制排放冷凝液，造成气损；气损量为空压机额定处理量的1%。
4.2改造方案实施
拟采用CHD3000RZ以及CHD1500RZ压缩热零排放型干燥器将原干燥器进行更换，将原有干燥塔工艺调整后，干燥剂解吸采用压缩热再生（电加热辅助）、成品气吹冷并回收的再生方式，整个再生过程无气耗，实现节能减排，最大程度节约再生电耗以及再生气的消耗量，减少运行成本。
采用CHD3000RZ以及CHD1500RZ压缩热零排放型干燥器将原干燥器进行更换，调整干燥塔工艺，主要体现在以下几个方面：
①、CHD3000RZ以及CHD1500RZ压缩热零排放型干燥器是干燥剂解吸采用压缩热再生（电加热辅助），依据吸附原理利用多孔性固体干燥剂对气体混合物中极性水分子的选择，将水分从气体中分离出，从而达到脱水目的，获得低露点的干燥压缩空气。而原来干燥器干燥剂脱水采用电辅热加热，效率低（每100m³气体提高10℃需耗电20Kw），造成加热时间长、压力露点差。
②、该创新采用双塔结构，其中一个塔吸附，同时另一个塔进行解吸再生，吸附与解吸以循环的方式交替进行。因此本装置可以连续输出洁净干燥的气体。同时干燥剂解吸采用压缩热再生（电加热辅助）、成品气吹冷并回收的再生方式，最大程度节约了再生电耗以及再生气的消耗量，减少运行成本。而原有干燥器再生气体直接排空，造成大量气体浪费。
图一：CHD3000RZ以及CHD1500RZ压缩热零排放型干燥器工艺原理简图
图二：原有干燥器工艺原理图
从以上两个工艺图不难看出，图一中加入了循环风机，将再生气体通过循环风机再次回收利用，达到了零损耗。该新性压缩热零排放型干燥器是依据吸附原理利用多孔性固体干燥剂对气体混合物中极性水分子的选择，将水分从气体中分离出，从而达到脱水目的，获得低露点的干燥压缩空气。同时干燥剂解吸采用压缩热再生（电加热辅助）、成品气吹冷并回收的再生方式，最大程度节约了再生电耗以及再生气的消耗量，减少运行成本。
4.3实施效果
目前改造6套干燥器已完成一套，在运行过程中发现不再产生气损，从而降低了电量消耗，一天电量减少约1100kwh，同时该套干燥器出口露点完成-40℃以下，满足运行标准要求。接下来将逐一进行其他五套干燥器改造，改造完成后预计可节省运行成本218.87万元/年。
5、结束语
空压系统的节能降耗，直接关乎企业的生产成本和运行效益。通过对空压系统设备进行优化改造，加强对空压系统的运行管理维护保养，能够最大限度的节省能源，为公司创造效益。当然节能永无止境，等待我们去探索和实践的还有很多，但是我们相信，只要通过努力和坚持不懈的探索求知，总会找到许多经济合理、技术可行的节能方法和措施。
论文作者:李明,王文娟,付苗,李怡诺
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/24
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