高压空气回收系统在PET吹瓶设备上的应用

苗加乐

（杭州娃哈哈集团有限公司设备工程部，浙江 杭州 310018）

高压空气回收系统在PET吹瓶设备上的应用

苗加乐

（杭州娃哈哈集团有限公司设备工程部，浙江 杭州 310018）

空气压缩机是PET吹瓶能耗最高环节，通常高压空气压缩机生成的高压气在完成高压定型后被直接排放，如果将这个资源进行有效的回收，并利用到低压系统，可以达到节能减排目的，本文针对日趋成熟的吹瓶机吹瓶高压空气回收系统，从回收原理，系统具体工作流程和回收系统的效果等方面全面介绍了高压气回收系统在PET吹瓶设备上的应用。

高压空气回收系统；PET吹瓶；应用

由于近年石油价格的大幅飙升，PET原料的成本也日渐高涨，如何在制造环节降低加工成本也日益成为吹瓶工厂和设备厂家关注的环节。PET瓶的吹瓶时，能耗最大的辅助设备就是空压机，特别是使用热灌装工艺吹瓶时，压缩空气的消耗更是成倍的增加。使用传统的吹瓶设备吹瓶，由空压机从大气中吸气，通过多级增压，产生压力高达40bar的高压空气，用于吹瓶后直接排放到大气中，压缩空气的利用率极低。如果将这部分排放的压缩空气加以回收，利用，经济效益将十分可观。

本文介绍的高压气空气回收系统（简称ARS系统）就是基于传统的吹瓶设备，对原有系统改造后实现将原来排放的压缩空气加以回收和利用，达到节能降耗的效果。

1 ARS系统的回收原理

PET瓶的吹制工艺，一般为双向拉伸，拉伸杆将瓶坯拉长的同时，利用压缩空气吹瓶坯，提供瓶坯轴向的拉伸。整个吹瓶的过程，先使用一次吹气（10-12bar的压缩空气）使瓶子成型约70%-80%，然后使用二次吹气（35-40bar的压缩空气）使瓶子完全成型。热灌装瓶的吹制，需要额外的冷却吹气（35-40bar的压缩空气）对瓶子进行冷却。由于冷却吹气时，为达到冷却的效果压缩空气是直接排放的，因此热灌装工艺吹瓶时，耗气量更大。

仔细分析吹瓶机生产热灌装瓶时的吹瓶工艺，如图（1），可以看出，在冷却吹气时，全部的40bar的高压气被全部排出。如果能够把排掉的这部分高压气回收使用，例如用作低压气，将节省原先使用空压机的能耗。

ARS系统的回收原理见图（2）。保持原来工艺的一次吹气和二次吹气不变，在冷却吹气阶段，对压缩空气的压力进行检测，在一个设定的压力值开始启动回收阀，将原来的排放的压缩空气回收到回收气罐中，当吹气的压力低于一个设定值（如小于14bar）后将回收阀关闭，不再回收，而改为直接排放。此外，由于原来的一次吹气的10-12bar的压缩空气是由高压气（35-40bar）减压而来，如果将回收的压缩空气的压力控制在14bar以上，就可以把回收后的压缩气减压用作一次吹气，还可节省高压气的消耗。

2 ARS系统的具体工作流程

一般的ARS系统由回收阀，带自动控制开关的回收气罐，压力传感器，安全回路等组成，一个典型的ARS系统组成如下图（3）

具体的工作流程如下：

工厂原来的40bar的高压气从管路A进入，经减压阀19减压到比一次吹气压力大1bar（一般为11-12bar），通过管路B输送到管路C。

在管路C分成2路，一路经过减压阀24减压至6-8bar，作为后面回收气阀和排气阀的先导气。另外一路，经过一单向阀和减压阀23减压至10-11bar后进入一次吹气储气罐11。储气罐11除了提供一次吹气外，还经过减压阀13的减压到6-8bar，经过管路D作为机器内部的动作气，用于气缸等气动元件的驱动。当机器发生紧急情况，急停开关按下后，两位四通阀10和两位两通阀12将会切断机器的动作气，确保安全。

高压空气回收装置不启动，一次吹气的压缩空气和机器内部的供气就通过前面的回路供气。

ARS系统的中，每个吹瓶模块都配备了一个由两位两通阀和回收阀组成的回收阀组（上图的17和20）.每个阀组均配置了压力传感器（18和22）。两位两通阀由一个两位五通阀（上图的16和21）驱动，而回收阀也是有一个两位五通阀（上图的1和5）驱动。

ARS系统，吹瓶时，阀组17或22的两位两通阀在换向阀16或21的驱动下，先关闭，吹瓶工艺完成一次吹气和二次吹气后，进入冷却吹气，阀组17或22中的两位两通阀打开，回收阀在换向阀1或5的驱动下也打开，压力传感器18或22测到吹瓶回路里的压力达到了控制系统的设定值时，阀组17或22中的回收阀关闭，瓶子中的压缩空气通过阀组17或22，经过一个单向阀，通过管路E进入回收气罐14或15。回收气罐在管路F上设置了压力开关3，用于控制回收气罐内的压力。此外，回收气罐还有安全阀2，这样，通过做机械和电气控制给回收气罐提供了双保险。两位两通阀4主要作用是当机器停机后，关闭高压气阀，回收气罐内的压缩空气将会全部排空。

回收到回收气罐内的气体经过管路F和G经过减压阀23的减压，进入一次吹气罐。这样，在管路C上的单向阀隔断了从管路B过来的气，一次吹气的压缩空气转为全部由回收气供气，同时机器内部的全部工作气也全部是回收气提供了。到此，实现了一次吹气和机器内部工作气全部使用回收气的目标。

此外，回收气罐内的气体通过管路H，经过滤后可以送到吹瓶机外的储气罐，作为的其它设备的压缩空气气源。回收气罐上的压力开关3控制着回收罐内的压力，一般设定压力开关的工作范围在14-14.5bar, 当回收气罐内的压力低于14bar时，两位五通阀8会将两位两通阀9关闭，回收气将优先用于供给一次吹气和系统内部。当罐内压力超过14.5bar，时，两位两通阀9打开，回收气将送到吹瓶机系统外的储气罐。吹瓶机外的储气罐上也安装了两个压力开关26和27，用于保证安全。压力开关26一般设定为9-9.5bar，压力开关27设定为10-10.5bar。当储气罐内的压力超过9.5bar，压力开关26将通过两位五通阀7驱动两位两通阀6排气减压。如果储气罐内的压力超过10.5bar，压力开关27动作，直接暂停ARS系统的回收工作，保证储气罐的安全。

3 ARS系统的运行效果

目前除了SIDEL，KRONES对自己的吹瓶设备均配置了不同回收效率的高压气回收难系统，瑞士TECHNOPLAN Engineering SA公司更是作为第三方，提供针对不同的吹瓶机的全套的高压气回收系统，回收效果很好。对TECHNOPLAN的提供回收方案进行实测，以意大利知名一步法吹瓶设备供应商西帕的ECS FX20/80 HF为例，生产500ml的热灌装瓶，单机20000瓶/小时的产能进行节能算：

耗气量测算

1.原来40bar高压气的耗气量为：1995Nm3/小时;

2.使用空气回收装置后，高压气的耗气量为：1841 Nm3/小时;

3.高压气的耗气量减少了154 Nm3/小时;

4.回收气供给储气罐的量为：960 Nm3/小时；

5.总的回收率达到了（154+960）/1995=55.8%

耗电量计算：

由于高压气回收系统的运行，可以少开一台产气量在900 Nm3/小时的空压机，按照产每立方高压气耗电0.25KW，每立方低压气耗电0.125KW计算

1.不使用回收装置，耗气1995 Nm3/小时，需要电499KW；

2.使用回收装置，节省了154 Nm3/小时，耗电38.5KW;

3.给储气罐供气960 Nm3/小时，产960 Nm3气需要120KW；

4.由于高压气的节省和回收产生的960 Nm3的低压气，节电158.5KW

5.节电率为158.5/499=32%。

6.按照每度电0.63元计算，使用空气回收装置，可节电99.855元。

此外，由于空压机停运，节省的空压机维修和其它运行成本也很可观。

结论

PET吹瓶设备的ARS系统的运用，给吹瓶厂带来了可观的经济效益，此外，由于回收空气经过多级过滤，为其它设备提供了优质的气源。作为一项成熟的节能改造，ARS系统的应用也越来越广泛。

意大利西帕公司： I-ARS Ssystem .2006年

Application of high-pressure air recovery system in PET blowing equipment

Miao Jiale
(Equipment Engineering Department, Hangzhou Wahaha Group, Hangzhou, Zhejiang 310018)

The air compressor is the highest energy consumption part of PET blowing.Usually the high pressure gas being generated by high-pressure air compressor is directly discharged after the completion of high pressure forming.If the resources are effectively recovered, and used in the low-pressure system, it can achieve the effi ciency of energy saving and reduction.This paper is focused on the high pressure air recovery system of maturing bottles blowing machine.Discussing the recovery principle, system specifi c work processes and the effect of recovery system, the high-pressure gas recovery system is introduced in the application of PET bottle blowing equipment.

High-pressure air recovery system；PET bottle blowing；Application