浅析压缩空气在企业的合理使用

田燕

（天津天钢联合特钢有限公司天津301500）

全厂集中空压站是现在企业生产必须的能源设备，但在使用中发现，管道带水比较严重，特别是北方冬天造成管道冰堵，影响设备正常运行。天津天钢联合特钢公司2011年实施升级改造，新建一座1000m3/min的空压站设备，该设备在运行过程中同样受到这个问题的困扰，既给生产使用带来问题，又造成了能源的浪费。

压缩空气作为钢铁企业生产必不可少的、重要的能源动力介质，使用的是否合理，直接关系到设备安全稳定的运行，空压站地址应选在厂区哪位置合理？建在用户附近，还是建在哪里都行？压缩空气管网设计什么形式是合理的？相信每个设计单位和使用单位的得出的结论都不一致。本文就联合特钢公司压缩空气的合理使用进行认真总结。

1 问题的提出

联合特钢公司新建空压站设备投产后不久，在炼钢厂首先发现用作仪表气源的压缩空气中有水，当时由于是夏天，加强了排水，没有影响生产；到了冬天出现了冰堵现象，在气尾处的用于气力输送白灰装置处的储气罐有排不完的水，并时常发生冰堵，多次造成停产。对生产影响极大。

新建空压站位于公司最北端的制氧车间内，空压机流量250m3/min*4，每台空压机都配有一台压缩热再生式干燥机，也就是说空压机与干燥机一对一配置，设计要求干燥后露点-20℃以下，实际采购设备要求干燥后露点-40℃以下。气体用户从北到南，输送管道是普通的无缝钢管，中间没有任何装置设备，在各用气点根据用气量设有容积不同的储气罐。空压站距离炼钢最近，管道长度约500米，各用气点的储气罐都自行定期排水，否则无法正常生产。

2 空气压缩干燥流程

联合特钢公司的空压站设有四台250m3/min离心式压缩机，与四台余热再生式干燥机一对一使用。为设备仪表提供气源的空气压缩干燥流程：空气经吸入过滤器过滤颗粒杂质后进入空压机经过三级压缩，温度约为110℃，进入压缩热再生式空气干燥机。经过干燥机的压缩空气，经50*2m3/h储气罐后送入外管网，至各用户。

2.1 干燥机工艺流程说明

见图一：干燥机工艺流程图

压缩热再生式空气干燥机是利用空压机高温排气的热量，对吸附干燥剂直接加热，使干燥剂得到彻底再生，由于其加热再生时无耗气，不用电，最大程度地节约了能量。

我公司使用的MH系列压缩热再生式空气干燥机，有两台吸附罐（干燥塔），A塔工作，B塔再生；B塔工作，A塔再生，控制方式为PLC全自动控制，标准循环周期是8小时。

2.2 干燥机的结构

干燥机主要由二个填充有防水凝胶的吸附罐（干燥塔）构成。此外有一个水冷冷却器，冷却器串接一个气液分离器，连接管是钢管。

为控制各个周期压缩空气的流动方向，总共装有十个阀组，每个阀组由一连杆与传动装置相连。传动装置装有限位开关（阀门到位信号反馈装置），这样只有上一个操作结束以后，才能开始下一个切换。采用气动传动装置，由二位五通电磁阀来控制。

经干燥机干燥后露点达-40℃以下的压缩空气，经管道送入2*50m3/h储气罐，由储气罐出口管道送到公共管网至各用户端。

3 关于露点

未饱和空气在保持水蒸气分压力不变（即保持绝对含水量不变）情况下降低温度，使之达到饱和状态时的温度叫“露点”。温度降至露点时，湿空气中便有凝结水滴析出。

湿空气的露点不仅与温度有关，而且与湿空气中水分含量的多少有关，含水量大的露点高，含水量少的露点低。大气露点与水份含量关系图表如下：

4 压缩空气带水原因分析

压缩空气经干燥机后送到管网，由于沿途与管外空气换热，使管道内的空气温度降低，空气中一部分水蒸气析出,压缩空气带水原因有：

4.1 干燥机冬天运行干燥效果差

干燥机在夏季运行时已有带水问题，只是用户自行定时排水，没有引起重视。当环境温度降到10℃左右时，压缩空气中含水量会大大增加。干燥机后露点多数要高于-40℃，造成输送管道中的压缩空气含水量增加，气力输送管道发生冰堵，气动阀门不动作等等问题。2011年12月份，由于压缩空气中含水量太大，造成了气力输送停产三次。

4.2 干燥机自动排水器排水效果差

干燥机设有两个自动排水器，一个是气动球阀，设定为定时排水；还有一个是倒桶排水器，采用液位控制。虽然设有两个排水器，但排水效果不理想，排水器易发现故障，要求定期维护，但实际中没有按照规程要求去做，造成排水效果差。

4.3 储气罐手动排污阀冬天易冻结

冬季环境温度降低，储气罐下部手动排污阀需要常开，将水排出。特别是位于压缩空气管网末端的气力输送储气罐下部的手动排污阀易冻结，无法及时清除掉压缩空气中的全部水分，导致管道结冰，造成气力输送停止，影响生产。

4.4 设计存在的缺陷

没有严格执行GB50029-2003《空压站设计规范》，《空压站设计规范》对空压站位置的要求，是“靠近用气负荷中心”，而我公司空压站没有设计在靠近各用户的中心位置，而是设在最北端，离最近的用户约500米。工厂设计没有考虑北方长距离输送压缩空气的凝结水析出问题，管路没有设置分水排水设备，空气中析出的水只能在管道中随空气运动，对管网末端设备的运行造成较大的影响。

4.5 用气量不均衡

压缩机设计采用恒压+卸载，当达到设定的压力时，为防止超压，设计为进口导叶阀全关，放空阀全开，一台设备全部卸载，造成干燥机自动工作程序中断，空压机从新升压后，干燥机的程序也从头开始，如此反复，造成了分子筛吸附剂的中毒，吸附性能下降，送出的压缩空气的露点达不到设计值，造成空气中含水量增大。

4.6 干燥机有可能容积设计偏小

由于干燥后的露点不稳定，经常有-20℃、-30℃等的情况，我们怀疑干燥机不能将压缩空气中的水彻底吸附，吸附容量不够。

?

5 改进措施

5.1 空压机的设计是恒压+卸载，当压力达到设定值时，空压机放空阀打开，同时进口阀关闭，压力降低很快，后面系统受到很大的影响。将空压机的安全保压方式改为恒压+放空，设备超压时只开放空阀不关闭进口导叶，对干燥机不造成影响，仍然继续工作。我们采用此方法对一台空压机进行改造后效果明显，正在将另外三台逐步进行改进。

5.2 定期检查干燥机的自动疏水器，及时清理，保证排水，要求操作人员加强检查，定期维护保养，严格按照操作规程进行检查。

5.3 增加了压缩空气管网的分水器，在管道外网及进各用户处都安装了分水器。3月份利用检修增加后，可定时排出水来，随着气温的升高，排水量减少。

5.4 在压缩空气的最大用户也是最终端用户--气力输送处，增加了一台干燥机。

5.5 在冬季到来前，对管道增加加热保温，采用蒸汽伴热外部保温，一冬保证了安全生产。

5.6 远期的整改方法：将4台空压机汇到一根总管，在总管后再分4个支路进入4台干燥机干燥，不论那台空压机停车或出现问题，都有足够的气量保证干燥机的正常工作，不会对干燥机造成伤害，保证空气露点的相对稳定。

5.7 我们一直在与干燥机厂家进行联系，力求在干燥机的改造中做些文章，彻底解决压缩空气带水问题。

6 结束语

实践证明空压站设计要求对于需要干燥空气的用户，干燥机安装在用户处，这是很关键的。干燥机安装在源头，输送管路长，既使送出的是常压露点低于-40℃的干燥空气，在用户处同样会有水析出，如果没有排水装置，长时间不排水，夏天水多，冬天造成管道冰堵。

经过一冬天的使用、完善、改造，基本上将压缩空气带水的问题整改完成，但因设计等原因带来的问题已经没有办法彻底改变，只能作为今后吸取的经验教训。今后将进一步加强管理，不断进行技术改进，对压缩空气供给作进一步的工作，以保证设备的良好运行，保证能源介质的正常供应。

《工程热力学》、GB50029-2003《空压站设计规范》。