电解铝厂空压站设备选型方案比选

摘 要：以某电解铝厂空压站为例，以节能降耗为出发点，通过两种设备选型方案的技术经济比较，最终确定技术先进和经济合理的选型方案。

关键词：电解铝厂；空压站；设备选型

随着我国铝工业的迅速发展，电解铝产能大量过剩，铝价也大幅降低。如何减低生产成本、提高经济效益备受各大铝厂的关注。电解铝厂空压站为电解车间、氧化铝储运和铸造车间等用户提供压缩空气，具有供气量大，耗电多的技术特点，是全厂耗能大户，因此有必要通过技术经济分析，确定合理的设备选型方案。

1 压缩空气用量

以某电解铝厂为例，综合考虑系统漏损、当地大气压、温度和湿度等因素，经过修正计算，全厂压缩空气供量为：730.4m3/min（38℃，1.0133Bar）。

2 设备选型方案

2.1 方案一

2.1.1 工艺方案

采用螺杆式空压机（配微热再生吸附式干燥机），螺杆式空压机系统工艺流程如下：室外清洁的空气进入螺杆式空压机，经空压机压缩后的压缩空气进入储气罐，从储气罐出来的压缩空气通过除油过滤器除油后，进入微热再生吸附式干燥机吸附干燥，干燥后的压缩空气通过除尘过滤器除尘后供给全厂压缩空气用户。微热再生式干燥机自用气量为55.8m3/min，空压站空压机总产气量为：730.4m3/min+55.8m3/min=786.2m3/min。

2.1.2 设备参数

空压站设备选型如下：

螺杆式空压缩机：10台（9用1备），技术参数：容积流量Q=89m3/min，排气压力P=0.8MPa，用电功率500kW。

微热再生吸附式干燥机（附除油和除尘过滤器）：10台（9用1备），技术参数：容积流量Q=89m3/min，工作压力P=0.8MPa，用电功率35.2kW。

储气罐：10台（9用1备），容积V=10m3，工作压力P=0.8MPa。

2.2 方案二

2.2.1 工艺方案

采用离心式空压机（配余热再生吸附式干燥机）+螺杆式空压机（配微热再生吸附式干燥机），螺杆式空压机及其附属设备仅用于调节负荷时使用。离心式空压机系统工艺流程如下：室外清洁的空气进入离心式空压机，经空压机压缩后的压缩空气进入余热再生干燥机吸附干燥，干燥后的压缩空气通过除尘过滤器除尘后供给全厂压缩空气用户。螺杆式空压机系统工艺流程与方案一相同。

余热再生式干燥机自用气量为7.5m3/min，因螺杆式空压机及其附属设备仅用于调节负荷时使用，其自用气量暂不考虑。空压站空压机总产气量为：730.4m3/min+7.5m3/min=737.9m3/min。

2.2.2 设备参数

空压站设备选型如下：

离心式空压缩机：4台（3用1备），技术参数：容积流量Q=250m3/min，排气压力P=0.8MPa，用电功率1320kW。

余热再生吸附式干燥机（附除尘过滤器）：4台（3用1备），技术参数：容积流量Q=250m3/min，工作压力P=0.8MPa。

螺杆式空压缩机：2台（用于调节负荷），技术参数：容积流量Q=61m3/min，排气压力P=0.8MPa，用电功率330kW。

微热再生吸附式干燥机（附除油和除尘过滤器）：2台（用于调节负荷），技术参数：容积流量Q=61m3/min，工作压力P=0.8MPa，用电功率30.2kW。

储气罐：2台（用于调节负荷），容积V=8m3，工作压力P=0.8MPa。

3 技术经济比较

3.1 技术性比较

两种方案压缩空气的压力露点、含油量、含尘量等技术参数均能满足用户需求。当用气负荷波动时，方案一通过螺杆式空压机的加、卸载来调整供气量；方案二优先通过螺杆式空压机的加、卸载来调整供气量，当用气负荷波动大时，通过离心式空压机的加、卸载来调整供气量，总之，两种方案均能满足用户需求。

3.2 经济性比较

3.2.1 初投资

两种方案的设备采购与安装费用相近，因离心式空压机结构紧凑，单机产气量大，与方案一相比，方案二厂房面积小，节省占地，土建成本低，节省初投资。

3.2.2 运行费用

螺杆式空压机的压缩原理为容积式压缩，离心式空压机的压缩原理为速度式压缩，因技术上的优势，离心式空压机的运行耗电量低。离心式空压机配套的余热再生吸附式干燥机利用空压机的高温排气（110～130℃）的余热作为干燥剂的再生热源，不耗电，更加节能。余热再生吸附式干燥机自用气为1%左右，微热再生吸附式干燥机自用气为7%左右，与方案一相比，方案二节气48.3m3/min，可间接省电，达到节能的效果。

电价暂按0.4元/kWh计算，通过表1可以分析出：与方案一相比，方案二全年省电685.4×104kWh，节省运行费用274.16万元。

3.2.3 维护费用

离心式空压机与螺杆式空压机相比，结构简单，易损件少、维修量少、运转周期长。方案一每年的维护费用为140万元，方案二每年的维护费用为40万元，方案二比方案一每年节省100万元。

4 结束语

（1）两种方案均能满足用户对压缩空气的气量和品质的要求。

（2）两种方案的设备采购与安装费用相近，但方案二占地小，土建成本低，初投资相对较低。

（3）离心式空压机比螺杆式空压机的运行单位耗电量低；离心式空压机配套的余热再生吸附式干燥机利用空壓机的高温排气的余热作为干燥剂的再生热源，不耗电，更加节能；同时余热再生吸附式干燥机自用气量少，间接省电，达到节能的效果。

（4）离心式空压机与螺杆式空压机相比，结构简单，易损件少、维修量少、运转周期长，维护费用低。

（5）综上，方案二运行稳定、初投资低、省电、节气、维修费用低，节能效果显著，故建议本工程采用方案二。

参考文献

[1]GB 50029-2014.压缩空气站设计规范[S].

[2]《压缩空气站设计手册》编写组.压缩空气站设计手册[M].北京：机械工业出版社，1993，12.

作者简介：秦学深（1982-），男，黑龙江龙江人，硕士，工程师，从事热能动力工程设计工作。