壓縮空氣干燥裝置選型及經(jīng)濟(jì)分析

　在現(xiàn)代企業(yè)里，壓縮空氣的使用越來(lái)越普遍，常見的干燥裝置主要有吸附式干燥裝置和冷凍式干燥機(jī)兩種。 

　　冷凍式干燥機(jī)的有效供氣量可達(dá)到100％，但是，由于受工作原理的制約，冷凍式干燥機(jī)的供氣露點(diǎn)低只能達(dá)到3℃（壓力露點(diǎn)）左右，而且它受進(jìn)氣溫度的影響很大，進(jìn)氣溫度每升高5℃，制冷效率要下降30％，供氣露點(diǎn)將顯著升高。同時(shí)，冷凍式干燥機(jī)必需耗費(fèi)一定的電能和冷卻水。 

　　吸附式干燥裝置主要有：無(wú)熱再生干燥裝置和加熱再生干燥裝置兩種，它們或要耗氣，或要耗電，綜合算起來(lái)，能耗都高于冷凍式干燥機(jī)，它有冷凍式干燥機(jī)不可替代的優(yōu)點(diǎn)：供氣露點(diǎn)低、穩(wěn)定。目前常見的吸附式干燥裝置主要有兩種：無(wú)熱再生干燥裝置和微加熱再生干燥裝置。 

　　無(wú)熱再生干燥裝置是利用約15％的成品氣對(duì)再生塔的吸附劑進(jìn)行吹掃再生。其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便；缺點(diǎn)是：耗氣量大、能源品位高，有效供氣量小，而且有時(shí)露點(diǎn)不夠穩(wěn)定。 

　　微加熱再生干燥裝置，需使用電加熱器，將7％的成品氣加熱后，送入再生塔，使吸附劑升溫再生。然后，還要利用7％的成品氣，再將吸附劑冷吹常溫。它的優(yōu)點(diǎn)是：工作周期比較長(zhǎng)，而且供氣露點(diǎn)穩(wěn)定；缺點(diǎn)是：耗能仍然偏大，既要耗費(fèi)7％的壓縮空氣，也要耗費(fèi)一定的電能。 

　　依照吸附原理，吸附劑吸水后，必須對(duì)它施加一定的能量才能使吸附劑解附。如何才能既節(jié)省能量，又能吸附劑*解附，來(lái)獲得干燥壓縮空氣，YR系列余熱再生干燥裝置，解決了以上問(wèn)題。 

　　一、余熱再生干燥裝置的工作原理 

　　余熱再生干燥裝置的主要工作原理，是利用氣體被壓縮時(shí)所產(chǎn)生的熱量，加熱干燥塔里的吸附劑，使其解附。我們知道無(wú)論是活塞壓縮機(jī)，還是螺桿式壓縮機(jī)，氣體在被壓縮時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生大量的壓縮熱。按常規(guī)的空壓站設(shè)計(jì)規(guī)范，壓縮空氣必須冷卻40℃以下，再送入后級(jí)設(shè)備進(jìn)行干燥處理。這樣，大量的熱能被浪費(fèi)。而余熱再生干燥裝置的創(chuàng)新是利用了這部分能量。 

　　在YR余熱再生干燥裝置流程里，高溫的壓縮空氣首入干燥裝置的再生塔里，使吸附劑升溫解附，然后再通過(guò)干燥裝置的后冷卻器降常溫，后再進(jìn)入吸附塔進(jìn)行干燥。當(dāng)再生塔的吸附劑升一定溫度時(shí)，停止加熱，利用平均2％～3％的成品氣進(jìn)行冷吹常溫。由于在吸附塔再生過(guò)程中，利用了空氣壓縮時(shí)產(chǎn)生的熱能，因而干燥裝置幾乎不消耗其它能量，大大減少了干燥裝置的運(yùn)行費(fèi)用。可以說(shuō)，YR系列余熱再生干燥裝置是真正意義上的節(jié)能產(chǎn)品。 

　　山西華澤鋁電公司使用的4臺(tái)200m3／min離心式無(wú)油壓縮機(jī)，離心式空氣壓縮機(jī)產(chǎn)出的壓縮空氣是無(wú)油的，其后不需要安裝除油過(guò)濾器。離心式空氣壓縮機(jī)占地面積較小，噪音不大，工作環(huán)境較好。從工況條件來(lái)說(shuō)，選用余熱再生干燥裝置是非常合適的。 

　　下面，將公司的實(shí)際情況，分別按冷凍式干燥機(jī)、微加熱再生干燥裝置、YR余熱再生干燥裝置、無(wú)耗氣余熱再生干燥裝置作投資和運(yùn)行費(fèi)用的粗略比較。 

　　二、設(shè)計(jì)條件 

　　1、計(jì)算條件：200m3／min無(wú)油壓縮機(jī)，每臺(tái)功率為1100KW；壓縮機(jī)末級(jí)冷卻水量：40t／h；一年365個(gè)工作日，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行；電價(jià)按0.22元／度計(jì)（自備電站）。 

　　2、供氣指標(biāo)：壓力露點(diǎn)：5℃，流量Q1＝480m3／min；壓力露點(diǎn)：－20℃，流量Q2＝80m3／min 

　　三、投資及運(yùn)行費(fèi)用比較 

　　1、方案一4臺(tái)160m3／min冷凍式干燥機(jī)，3開1備；2臺(tái)80m3／min微加熱再生干燥裝置，1開1備。 

　　160m3／min冷凍式干燥機(jī)，冷媒壓縮機(jī)功率：26.75KW，冷卻水量：40t／h；80m3／min微加熱再生干燥裝置電加熱器功率：36KW，再生耗氣量：7％。 

　　（1）工藝流程簡(jiǎn)圖（2）投資單價(jià)：160m3／min冷凍式干燥機(jī) 

　　30萬(wàn)／臺(tái)80m3／min微加熱再生干燥裝置 

　　15萬(wàn)／臺(tái)空壓機(jī)去掉末級(jí)冷卻器減少0.8萬(wàn)美元（4臺(tái)折合人民幣26.5萬(wàn)元）。合計(jì)：30×4＋15×2＋26.5＝176.5萬(wàn)（3）運(yùn)行費(fèi)用①冷凍式干燥機(jī)干燥裝置：冷媒壓縮機(jī)耗電量： 

　　3×26.75×24×365＝702990度／年全年的電費(fèi)開支為： 

　　702990×0.22＝154658元／年冷卻水量： 

　　3×40＝120t／h供氣露點(diǎn)：5℃（壓力露點(diǎn)）②微加熱再生干燥裝置：再生耗氣量折算為耗電量：80／200×1100×24×365×7％＝269808度／年電加熱器耗電量： 

　　36×24×365＝315360度／年全年的電費(fèi)開支為： 

　　（269808＋315360）×0.22＝128737元／年供氣露點(diǎn)：≤－20℃（壓力露點(diǎn)）③運(yùn)行總費(fèi)用：154658＋128737＝283395元／年注：該方案需增加冷卻水耗量120t／h2、方案二5臺(tái)150m3／minYR余熱再生干燥裝置，4開1備150m3／minYR余熱再生干燥裝置：再生耗氣量：2.5％，冷卻水量：40t／h（1）工藝流程簡(jiǎn)圖（2）投資單價(jià)：150m3／min余熱再生干燥裝置44萬(wàn)／臺(tái)合計(jì)：44×5＝220萬(wàn)（3）運(yùn)行費(fèi)用再生耗氣量折算耗電量：3×（1100×2.5％）×24×365＝722700度全年的電費(fèi)開支為： 

　　722700×0.22＝158994元／年冷卻水量： 

　　4×40＝160t／h供氣露點(diǎn)：≤－20℃（壓力露點(diǎn)）3、方案三4臺(tái)200m3／minYR余熱再生干燥裝置，3開1備200m3／minYR余熱再生干燥裝置：再生耗氣量：2.5％，冷卻水量：53t／h（1）工藝流程簡(jiǎn)圖 

　　（2）投資單價(jià)：200m3／min余熱再生干燥裝置50萬(wàn)／臺(tái)合計(jì)：50×4＝200萬(wàn)（3）運(yùn)行費(fèi)用再生耗氣量折算耗電量：3×（1100×2.5％）×24×365＝722700度全年的電費(fèi)開支為： 

　　722700×0.22＝158994元／年冷卻水量： 

　　3×53＝159t／h供氣露點(diǎn)：≤－20℃（壓力露點(diǎn)）4、方案四4臺(tái)160m3／min無(wú)耗氣余熱再生干燥裝置，3開1備；2臺(tái)80m3／minYR余熱再生干燥裝置，1開1備。 

　　160m3／min無(wú)耗氣余熱再生干燥裝置，冷卻水量：50t／h；80m3／minYR余熱再生干燥裝置，再生耗氣量：2.5％，冷卻水量：20t／h。（1）工藝流程簡(jiǎn)圖（2）投資單價(jià)：160m3／min無(wú)耗氣余熱再生干燥裝置 

　　45萬(wàn)／臺(tái)80m3／minYR余熱再生干燥裝置 

　　23萬(wàn)／臺(tái)合計(jì)：45×4＋23×2＝226萬(wàn)（3）運(yùn)行費(fèi)用再生耗氣量折算耗電量：80／200×（1100×2.5％）×24×365＝96360度全年的電費(fèi)開支為： 

　　96360×0.22＝21199元／年冷卻水量： 

　　3×50＋20＝170t／h供氣露點(diǎn)：≤－20℃（壓力露點(diǎn)）80m3／min≤－10℃（壓力露點(diǎn)）480m3／min 

　　四、四種方案綜合比較 

　　注：冷卻水費(fèi)用按0.158元／噸計(jì)算，未考慮冷卻水設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用的減少。 

　　使用余熱再生干燥裝置，不用壓縮機(jī)末級(jí)冷卻器，壓縮機(jī)末級(jí)冷卻用水轉(zhuǎn)移到余熱再生干燥裝置使用，相當(dāng)于余熱再生干燥裝置不耗冷卻水。因干燥劑再生時(shí)吸收了壓縮機(jī)排氣的大量熱量，在經(jīng)過(guò)干燥裝置本身的冷卻器時(shí)，氣體溫度已大大降低，所以余熱再生干燥裝置冷卻水用量小于壓縮機(jī)末級(jí)冷卻用水量，可降低冷卻水耗量。在相同的工作條件下，使用余熱再生干燥裝置的運(yùn)行費(fèi)用較少。長(zhǎng)期使用余熱再生干燥裝置，可獲得較大的節(jié)能效益。 

　　因此，我們企業(yè)采用方案三，這樣可以減少壓縮空氣后處理設(shè)備的種類及臺(tái)數(shù)，降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，并且使用成熟的設(shè)備。