唐钢南区压缩空气系统节能技术改造及创新

尹冬晨

（唐钢能源科技分公司，河北 唐山 063000）

在大多数生产型企业中压缩空气的能源消耗占全部电力消耗的10%～35%。同时压缩空气也是最为昂贵的能源之一，而压缩机在工作过程中所耗电能转变成热量后大部分被压缩后的油气混合物带走。这些油气混合物经过分离，分别在各自的冷却器（油冷却器和气冷却器）中被冷却介质（水或空气）带走，热量白白地浪费了。根据唐钢南区目前产能情况，比照国内先进企业压缩空气的利用情况，对我公司南区压缩空气的利用情况进行了重新平衡计算，根据现阶段空压机、干燥器的运行情况以及压缩空气的放散排污情况，制定了攻关方案。以厂的经营方针为指南，以经济发展和市场需求为导向，采取各种手段，降低压空系统运行的单耗（气电比），合理控制各站室空压机组及干燥机的冷凝水排放，提高压缩空气的利用率，减少系统的放散情况，降低生产成本，保障压缩空气管网的压力平稳，确保用户对动力介质的需求，在系统中减少运行机组，最大限度地提高空压机的运行效率，提高综合经济效益。

1 唐钢南区压缩空气系统能耗现状分析

压缩空气系统能耗主要来自两方面，一是空压机组的电耗，二是压缩空气系统产生的泄漏气耗。在空气被空压机压缩的过程中，真正用于增加空气势能所消耗的电能，在总耗电量中只占很小的一部分，空压机消耗的80%～93%电能转化成了热，这意味着空压机消耗电能只有一部分可以转化为可用功。而空压机运行时产生的大量热量如果不排放，将影响空压机的正常工作，影响压缩空气的质量，只能通过冷却水降温并将水循环至冷却塔把热量排入大气中，造成能量的浪费。

各站室使用的微热再生式吸附干燥机在再生阶段时，需要大约7%左右的干燥空气经加热器加热至120℃左右通过再生筒，使吸附剂中的水分子逸出。这些含水气体会在筒体切换阶段被排放掉，所以有一部分能源浪费。压缩空气系统运行为满足生产厂需求，不计较空压机的使用效率，频繁启停或卸载空压机，有时甚至超出各用户的使用范围，造成空压机组放空阀打开，大量压缩空气的流失，系统运行成本非常高。目前作业区采用冷凝液排污方式为人工手动排放，由于冷凝水的产生量是时刻变化的，而且在空压站内的压缩空气管道中存在杂质，这就势必导致传统的冷凝水排放方式无法避免的存在泄露压缩空气资源。

2 唐钢南区压缩空气系统节能研究路线

为了降低空压机组电耗，提高压空利用率，对公司各二级厂压空系统进行现场调研，成立了专门的主要由厂部技术人员组成的项目课题组对项目进行攻关。从设备状况和现场运行两方面入手，进行能耗数据分析，设计节能减排方案。 根据设计节能减排方案，对所需设备及材料备件进行调研、选型。对压空系统进行逐步改造，降低压空系统运行损耗，提高压缩空气的利用率。针对改造后的系统下运行情况，对现场运行数据进行分析，制定压空系统调度指导标准，起到指导空压机启停和调整的作用。

3 唐钢南区压缩空气系统节能改造

针对压空系统存在的问题，我们主要从四个方面入手：第一、根据用户所需用气压力，将管网进行划分，使得压空系统运行效率达到最高。第二、更新现有微热再生式吸附干燥机，采用新型余热再生吸附式干燥机，节省再生气耗。第三、在空压机组和干燥机的冷凝水排放口加装自动排水装置，减少压缩空气的浪费。第四、合理控制管网压力，调整运行机组参数，减少空压机的放空量。

（1） 压缩空气供应系统。调研各压缩空气用户用气需求，整体考虑将南区压缩空气系统分为四个不同压力（露点）的小系统，通过引进低压空压机、增压器，串气调节阀等先进设备，使得四个子系统可相互补充，避免出现因小流量用户造成整个系统过剩服务的现象，提高压空系统运行效率。按照各用气点的用气压力，重新布置压空系统，将压空系统分系统进行供气，实现既满足各用户的用气压力要求，又不会导致其他用户的过剩服务。

（2）干燥机系统。安装新式无损耗余热再生式吸附干燥器，避免了用于干燥剂再生的压缩空气消耗，实现节能环保的目标。提高干燥机的运行效率，降低干燥机运行时再生阶段的所需干燥压缩空气的消耗。

（3）冷凝水排放系统。采用新式冷凝水排除器，其具有可靠的自检测系统,由LED指示灯显示出当前的工作状态,并可通过按动测试按钮来试验其功能是否正常，采用电子液位控制，具有避免不必要的压缩空气损失和最低输入能耗的特点。冷凝水排污系统采用冷凝液自动排除器，对整个压空系统的各个排污点实现功能控制。主要包括：①空压机级间冷凝液排污控制；②干燥机冷凝液排污控制。

（4） 控制系统。机组控制系统由之前的高压力机组卸载，改为高压力调整空压机运行电流，避免频繁卸载或启停空压机导致的损耗，降低系统运行成本，减少压缩空气的损失浪费，提高空压机的运行效率，降低能耗，满足各生产厂的正常使用。

4 唐钢南区压缩空气系统节能改造后实施效果及技术创新

4.1 实施效果

（1）优化压空系统流程。将系统分为四类供气系统：高压湿气系统：0.55Mpa供给一钢3#、4#连铸用气，从热板空压机站供气；低压湿气系统：0.45Mpa，供给其余湿气用气需求，由新增的3台低压离心式空压机负责供给；高压干气系统：0.6Mpa，供给冷板厂用气需求，从冷板空压机站供气；低压干气系统：0.52Mpa供给其余所有干气需求，从3200空压机站供气。各独立供气系统采用单向串气调节，高压干气系统向低压干气系统、低压干气系统向低压湿气系统各自设置串气调节阀，均做上游压力精确控制，实现高压干气系统、低压湿气系统以及低压干气系统机组的均衡负载控制，减少或消除机组的放散现象的发生。

（2）优化压缩空气干燥工艺。针对压空系统泄漏量大的问题，放弃原有老式的微热再生式吸附干燥机，采用新型余热再生吸附式干燥机，节省了再生干燥剂所需的压缩空气，另外在空压机和干燥剂的冷凝水排放口加装新型自动排水装置，达到了避免压缩空气泄露浪费的目的。

对吸附干燥机进行调研，发现传统的余热再生吸附干燥机是单纯利用空压机的排气温度对干燥剂进行解析，冬季运行电辅助加热器，只是简单的节省了部分电加热器的运行时间，再生气的消耗没有发生改变。对冷凝液自动排放装置进行调研，并与其他钢铁企业压空系统技术人员进行交流，从机械浮球阀到时间控制电磁阀，机械浮球阀的浮子对杂质特别敏感。如果冷凝液中杂质较多，并且很粘稠，则浮子非常容易被卡住。而时间控制电磁阀需要根据冷凝液的产生量经常调节开启时间间隔和开启时间，否则可能导致冷凝液无法及时排放或者开启时间过长，导致浪费大量的压缩空气。

选用无损耗余热再生吸附干燥器，此流程从天然气脱水装置专利技术延伸推广而来，增加进气端的二次冷却，则可适应各种工况（较低排气温度，较高环境温度）压力露点可达-60℃。采用了高压循环风机，可对塔上部的吸附剂进行二次高温干气再生，对吸附剂可进行大流量吹冷并全部回收循环，其中电耗仅占空压机输入功率的1～1.5%，百分之百零再生气耗。

（3）制定操作标准。根据用户生产需求，编制压控系统调度指导书，制定好各项数据指标，每周对空压机进行检测，出现数据不正常，及时反馈。站室运行人员每班次对电表进行抄数，监控每台空压机的耗电情况，并进行比对，分析每班次的能耗情况。对每个班次空压机的运行电流进行监控，找出最大运行电流和最小运行电流，并对比这两个时刻的导叶开度，监控空压机的运行情况。

4.2 技术创新

（1）打破传统保守思维，彻底改变现有的压缩空气供应系统，在加装串气调节阀及增压装置的配合下，实现按照用户实际需求分系统进行供气，避免能源浪费。（2）采用新型无损耗余热再生吸附干燥机，降低运行过程中的再生气耗，以达到节能目的。（3）分析现在空压机级间排水的特点，选用新型电子液位控制式冷凝液自动排水器，避免了选用机械浮球阀的浮子由于对杂质特别敏感导致浮子被卡住和时间控制电磁阀需要经常调节时间导致冷凝液无法及时排放或者开启时间过长，造成大量的压缩空气浪费的情况出现。

5 结语

唐钢南区压缩空气系统节能技术改造后压空系统的供给按照压力等级进行了分配，实现了压缩空气供应的合理配置，日常生产中的机组压空放空等现象得到了改善优化，避免了干燥机运行过程中的再生气耗，减小了冷凝液排放过程中的压空损失，实现全过程跟踪，有效的促进了压缩空气系统运行效率提高，降低了压缩空气系统的运行电耗，效果显著，大大节省了操作时间，减少了操作人员的劳动强度，提高了生产效率。