壓縮余熱再生干燥機運行及節能優化

侯長波

（北京首鋼股份有限公司，河北遷安 064404）

引言

首鋼遷鋼公司共有4 座集中空壓機站，每站各配備阿特拉斯·科普柯離心空壓機4 臺和紐曼泰克壓縮余熱再生干燥機4 臺，總供氣能力3700 m3/min，干燥后的壓縮空氣通過管網送往各流程用氣點。紐曼泰克壓縮余熱再生干燥機是2012 年經過節能改造投用的，目前運行已超過7年。

1 干燥機結構及運行流程

余熱再生干燥機有兩座塔，正常工作時一座塔干燥，另一座塔進行干燥劑再生,如圖1 所示。再生過程分為加熱和冷吹兩個階段。以A塔干燥B塔再生為例，加熱階段時，壓縮空氣從空壓機出口不經冷卻進入干燥器，經過V9 閥進入B 塔，加熱里面的干燥劑，使其解吸；含大量水分的熱空氣經過V7 閥進入冷卻器冷卻，析出液態水經汽水分離器分離，水分排出，余下的飽和濕空氣經V4閥進入A塔進行干燥，干燥的壓縮空氣經V13 閥送出。150 min 后（時間可調），B 塔干燥劑充分加熱解吸，此時V1 閥打開，V9、V7 閥關閉，熱空氣經過冷卻，進入A 塔干燥送出。

圖1 壓縮余熱再生干燥機結構示意圖

同時V3 閥打開，B 塔內的壓力迅速降低至大氣壓，由于壓力變化，B 塔內干燥劑進一步解吸，水分排出，成品氣通過RV 閥和V11 閥對B 塔進行反吹，一方面帶走解吸的水分，另一方面降低B 塔內干燥劑的溫度，為下次干燥做準備。B 塔冷吹67 min 后與A塔進行切換，狀態轉換為B塔干燥，A塔再生。

2 運行經驗及注意事項

2.1 露點波動

此類型的干燥機在雙塔切換過程中，會造成送出的壓縮空氣露點產生波動，因為新切入工作狀態的塔吸附能力強，而切出工作狀態的塔已吸附水分接近飽和，所以成品氣露點會有小范圍波動。這是該類型干燥機的工作特點，屬正?，F象，對露點要求嚴格的使用單位，要慎重考慮這個問題。

從長期運行來看，成品氣平均露點會呈升高趨勢。因為隨著干燥劑使用年限的累加，活性氧化鋁球的吸附能力和解吸能力必然下降。一般廠家推薦干燥劑（活性氧化鋁）更換周期為1～2 年，從實際運行來看，使用3年仍可繼續使用，但此時露點會有不同程度的升高，所以需要根據成品氣露點要求和干燥劑更換成本進行綜合平衡。

2.2 干燥劑的選擇

目前市場上銷售的活性氧化鋁球價格參差不齊，且相差較大，有的7 元/kg，有的18 元/kg，因為有的活性氧化鋁球是“再生球”，利用廢舊的氧化鋁球經過加工制造而成，成本低廉，雖然外觀看同樣潔白如新，但使用一年后的效果存在明顯差異。再生球使用一年后粉化嚴重，吸附能力大幅下降，通透性降低，干燥機的整體壓損增大，有時甚至影響空壓機的正常運行，所以在更換干燥劑時要注意氧化鋁球的選擇，從經濟性和系統穩定性上綜合平衡。

2.3 汽水分離器生銹

此類型的干燥機冷卻器后連接的是旋風式汽水分離器，濕飽和壓縮空氣夾帶液態冷凝水經過冷卻器進入汽水分離器，液態水分離排出，壓縮空氣進入干燥塔。經過長期使用后，汽水分離器內部的防腐層被沖刷掉，在濕度大和40 ℃左右壓縮空氣的環境中，汽水分離器內部極易生銹，小部分銹渣隨壓縮空氣進入干燥塔，部分銹渣會隨冷凝水從汽水分離器底部排出，如圖2所示。

圖2 汽水分離器及冷凝水回收裝置示意圖

汽水分離器下方的疏水器很容易堵塞，運行中巡檢時要注意檢查，發現堵塞要及時清理，否則可能使銹渣進入蓄水箱，甚至堵塞疏水管導致汽水分離器失效，處理難度增大。

2.4 冷凝水回收

汽水分離器排出的冷凝液態水，化驗指標如表1所示。

表1 冷凝水化驗指標

指標標明，此冷凝水完全可以作為機組的循環冷卻水使用。

我們制作了如圖2 所示冷凝水回收裝置，到目前已使用4年，每年從5月至10月，平均每天回收冷凝水約10 t。冷凝水對調節循環水質起了重要作用，使每月循環補水量平均下降了852 t，帶來可觀的經濟效益。

冷凝水回收裝置可根據現場情況合理布置，需要注意的是從蓄水箱到集水罐之間的管路要固定好并設置緩沖裝置，當蓄水箱氣動閥打開時，水流在管內產生水錘效應會對管路產生較大沖擊。集水罐不要選擇金屬材質以防生銹，集水罐要有清洗排污口。

2.5 再生耗氣量偏差

此類型的干燥機在再生過程中的冷吹階段，有一部分成品氣消耗。紐曼泰克PHC 型干燥器銘牌標注耗氣量1%，以處理量250 m3/min 的干燥機為例，理論耗氣量250×1%=2.5 m3。經過現場實際測量，再生耗氣 量6～10 m3/min，約占處理氣量的2.4%～4%。干燥機的再生耗氣量可通過圖1 中RV閥手動調節，要注意如果調的太小，會影響干燥劑再生，影響干燥效果。

3 節能優化改造方法

紐曼泰克的PHC 型余熱再生干燥機是有再生氣損耗的機型，目前市場上最節能的機型是零氣耗吸附式干燥機。若要將現有機型從有氣耗改造成零氣耗，目前三種方法。

3.1 用多余的氮氣反吹

一些工業企業有大型制氧機，而低壓氮氣是副產品，在滿足生產使用的基礎上氮氣有余量，放散掉又浪費能源，在此種前提下可以考慮用氮氣來冷吹干燥劑，可以減少成品 壓縮空氣的消耗，使低壓氮氣變廢為寶，這種優化改造是投資和工程量最小，效益最大的方式。在圖1 中V10 和V11 閥之間的管路連接低壓氮氣管，注意其壓力要低于壓縮空氣0.1 MPa以上，關閉并斷開RV 閥。冷吹時，V10 或V11 可按原程序設定自動打開，氮氣流入再生塔對干燥劑進行冷卻。從安全性考慮，即使另一側V10（或V11）閥門不嚴，閥門另一側的壓縮空氣壓力高于氮氣，也不會出現氮氣大量反串入壓縮空氣管網的危險。在干燥機出口增加氧含量監測裝置，若含氧量低于19%就發出報警信號，運行人員要進行排查處理。

3.2 增加冷吹鼓風機

通過增加專門的冷吹鼓風機，在冷吹階段加壓空氣對干燥劑進行冷卻，達到不消耗成品氣的目的。雖然節約了成品氣，但新增鼓風機會增加額外的電耗，節能效果將打折扣。

3.3 增加一組冷卻器

增加一組冷卻器并將管路和閥門做相應改造。在冷吹階段用飽和的濕空氣冷吹干燥劑，將水汽帶到第二組冷卻器，經過二次冷卻再進入干燥塔。改造后干燥劑再生效果會受到輕微影響，而且增加了阻力損失，節能效果比理論預期要低，但從長期節能量看，仍值得改造。

4 結語

干燥機節能只是壓縮空氣系統節能的一小部分，系統節能應從大局整體考慮，重點關注用氣需求、系統穩定性和節能效益等方面，另外根據最新發布的《壓縮空氣站能效分級指南》，還應關注壓縮余熱的回收利用。