壓縮空氣干燥裝置選型及經濟分析

　在現代企業里，壓縮空氣的使用越來越普遍，常見的干燥裝置主要有吸附式干燥裝置和冷凍式干燥機兩種。 

　　冷凍式干燥機的有效供氣量可達到100％，但是，由于受工作原理的制約，冷凍式干燥機的供氣露點低只能達到3℃（壓力露點）左右，而且它受進氣溫度的影響很大，進氣溫度每升高5℃，制冷效率要下降30％，供氣露點將顯著升高。同時，冷凍式干燥機必需耗費一定的電能和冷卻水。 

　　吸附式干燥裝置主要有：無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，能耗都高于冷凍式干燥機，它有冷凍式干燥機不可替代的優點：供氣露點低、穩定。目前常見的吸附式干燥裝置主要有兩種：無熱再生干燥裝置和微加熱再生干燥裝置。 

　　無熱再生干燥裝置是利用約15％的成品氣對再生塔的吸附劑進行吹掃再生。其優點是：結構簡單，維護方便；缺點是：耗氣量大、能源品位高，有效供氣量小，而且有時露點不夠穩定。 

　　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。它的優點是：工作周期比較長，而且供氣露點穩定；缺點是：耗能仍然偏大，既要耗費7％的壓縮空氣，也要耗費一定的電能。 

　　依照吸附原理，吸附劑吸水后，必須對它施加一定的能量才能使吸附劑解附。如何才能既節省能量，又能吸附劑*解附，來獲得干燥壓縮空氣，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所產生的熱量，加熱干燥塔里的吸附劑，使其解附。我們知道無論是活塞壓縮機，還是螺桿式壓縮機，氣體在被壓縮時，都會產生大量的壓縮熱。按常規的空壓站設計規范，壓縮空氣必須冷卻40℃以下，再送入后級設備進行干燥處理。這樣，大量的熱能被浪費。而余熱再生干燥裝置的創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，然后再通過干燥裝置的后冷卻器降常溫，后再進入吸附塔進行干燥。當再生塔的吸附劑升一定溫度時，停止加熱，利用平均2％～3％的成品氣進行冷吹常溫。由于在吸附塔再生過程中，利用了空氣壓縮時產生的熱能，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行費用。可以說，YR系列余熱再生干燥裝置是真正意義上的節能產品。 

　　山西華澤鋁電公司使用的4臺200m3／min離心式無油壓縮機，離心式空氣壓縮機產出的壓縮空氣是無油的，其后不需要安裝除油過濾器。離心式空氣壓縮機占地面積較小，噪音不大，工作環境較好。從工況條件來說，選用余熱再生干燥裝置是非常合適的。 

　　下面，將公司的實際情況，分別按冷凍式干燥機、微加熱再生干燥裝置、YR余熱再生干燥裝置、無耗氣余熱再生干燥裝置作投資和運行費用的粗略比較。 

　　二、設計條件 

　　1、計算條件：200m3／min無油壓縮機，每臺功率為1100KW；壓縮機末級冷卻水量：40t／h；一年365個工作日，每天24小時連續運行；電價按0.22元／度計（自備電站）。 

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

　　三、投資及運行費用比較 

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

　　160m3／min冷凍式干燥機，冷媒壓縮機功率：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）工藝流程簡圖（2）投資單價：160m3／min冷凍式干燥機 

　　30萬／臺80m3／min微加熱再生干燥裝置 

　　15萬／臺空壓機去掉末級冷卻器減少0.8萬美元（4臺折合人民幣26.5萬元）。合計：30×4＋15×2＋26.5＝176.5萬（3）運行費用①冷凍式干燥機干燥裝置：冷媒壓縮機耗電量： 

　　3×26.75×24×365＝702990度／年全年的電費開支為： 

　　702990×0.22＝154658元／年冷卻水量： 

　　3×40＝120t／h供氣露點：5℃（壓力露點）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／年全年的電費開支為： 

　　（269808＋315360）×0.22＝128737元／年供氣露點：≤－20℃（壓力露點）③運行總費用：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）工藝流程簡圖（2）投資單價：150m3／min余熱再生干燥裝置44萬／臺合計：44×5＝220萬（3）運行費用再生耗氣量折算耗電量：3×（1100×2.5％）×24×365＝722700度全年的電費開支為： 

　　722700×0.22＝158994元／年冷卻水量： 

　　4×40＝160t／h供氣露點：≤－20℃（壓力露點）3、方案三4臺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）工藝流程簡圖 

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

　　722700×0.22＝158994元／年冷卻水量： 

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

　　160m3／min無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）工藝流程簡圖（2）投資單價：160m3／min無耗氣余熱再生干燥裝置 

　　45萬／臺80m3／minYR余熱再生干燥裝置 

　　23萬／臺合計：45×4＋23×2＝226萬（3）運行費用再生耗氣量折算耗電量：80／200×（1100×2.5％）×24×365＝96360度全年的電費開支為： 

　　96360×0.22＝21199元／年冷卻水量： 

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

　　四、四種方案綜合比較 

　　注：冷卻水費用按0.158元／噸計算，未考慮冷卻水設備投資及運行費用的減少。 

　　使用余熱再生干燥裝置，不用壓縮機末級冷卻器，壓縮機末級冷卻用水轉移到余熱再生干燥裝置使用，相當于余熱再生干燥裝置不耗冷卻水。因干燥劑再生時吸收了壓縮機排氣的大量熱量，在經過干燥裝置本身的冷卻器時，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末級冷卻用水量，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行費用較少。長期使用余熱再生干燥裝置，可獲得較大的節能效益。 

　　因此，我們企業采用方案三，這樣可以減少壓縮空氣后處理設備的種類及臺數，降低運行維護費用，并且使用成熟的設備。