压缩空气干燥装置的选型及经济分析

在现代企业里，压缩空气的使用越来越普遍，常见的干燥装置主要有吸附式干燥装置和冷冻式干燥机两种。 
　　冷冻式干燥机的有效供气量可达到100％，但是，由于受工作原理的制约，冷冻式干燥机的供气露点最低只能达到3℃（压力露点）左右，而且它受进气温度的影响很大，进气温度每升高5℃，制冷效率就要下降30％，供气露点将显著升高。同时，冷冻式干燥机必需耗费一定的电能和冷却水。 
　　吸附式干燥装置主要有：无热再生干燥装置和加热再生干燥装置两种，它们或要耗气，或要耗电，综合算起来，能耗都高于冷冻式干燥机，它有冷冻式干燥机不可替代的优点：供气露点低、稳定。目前常见的吸附式干燥装置主要有两种：无热再生干燥装置和微加热再生干燥装置。 
　　无热再生干燥装置是利用约15％的成品气对再生塔的吸附剂进行吹扫再生。其优点是：结构简单，维护方便；缺点是：耗气量大、能源品位高，有效供气量小，而且有时露点不够稳定。 
　　微加热再生干燥装置，需使用电加热器，将7％的成品气加热后，送入再生塔，使吸附剂升温再生。然后，还要利用7％的成品气，再将吸附剂冷吹至常温。它的优点是：工作周期比较长，而且供气露点稳定；缺点是：耗能仍然偏大，既要耗费7％的压缩空气，也要耗费一定的电能。 
　　依照吸附原理，吸附剂吸水后，必须对它施加一定的能量才能使吸附剂解附。如何才能既节省能量，又能保证吸附剂彻底解附，来获得高品质干燥压缩空气，YR系列余热再生干燥装置，解决了以上问题。 
　　一、余热再生干燥装置的工作原理 
　　余热再生干燥装置的主要工作原理，是利用气体被压缩时所产生的热量，加热干燥塔里的吸附剂，使其解附。我们知道无论是活塞压缩机，还是螺杆式压缩机，气体在被压缩时，都会产生大量的压缩热。按常规的空压站设计规范，压缩空气必须冷却至40℃以下，再送入后级设备进行干燥处理。这样，大量的热能被浪费。而余热再生干燥装置的创新就是利用了这部分能量。 
　　在YR余热再生干燥装置流程里，高温的压缩空气首先进入干燥装置的再生塔里，使吸附剂升温解附，然后再通过干燥装置的后冷却器降至常温，最后再进入吸附塔进行干燥。当再生塔的吸附剂升至一定温度时，停止加热，利用平均2％～3％的成品气进行冷吹至常温。由于在吸附塔再生过程中，利用了空气压缩时产生的热能，因而干燥装置几乎不消耗其它能量，大大减少了干燥装置的运行费用。可以说，YR系列余热再生干燥装置是真正意义上的节能产品。 
　　山西华泽铝电公司使用的4台200m3／min离心式无油压缩机，离心式空气压缩机产出的压缩空气是无油的，其后不需要安装除油过滤器。离心式空气压缩机占地面积较小，噪音不大，工作环境较好。从工况条件来说，选用余热再生干燥装置是非常合适的。 
　　下面，将公司的实际情况，分别按冷冻式干燥机、微加热再生干燥装置、YR余热再生干燥装置、无耗气余热再生干燥装置作一次投资和运行费用的粗略比较。 
　　二、设计条件 
　　1、计算条件：200m3／min无油压缩机，每台功率为1100KW；压缩机末级冷却水量：40t／h；一年365个工作日，每天24小时连续运行；电价按0.22元／度计（自备电站）。 
　　2、供气指标：压力露点：5℃，流量Q1＝480m3／min；压力露点：－20℃，流量Q2＝80m3／min 
　　三、投资及运行费用比较 
　　1、方案一4台160m3／min冷冻式干燥机，3开1备；2台80m3／min微加热再生干燥装置，1开1备。 
　　160m3／min冷冻式干燥机，冷媒压缩机功率：26.75KW，冷却水量：40t／h；80m3／min微加热再生干燥装置电加热器功率：36KW，再生耗气量：7％。 
　　（1）工艺流程简图（2）一次投资单价：160m3／min冷冻式干燥机 30万／台80m3／min微加热再生干燥装置 15万／台空压机去掉末级冷却器减少0.8万美元（4台折合人民币26.5万元）。合计：30×4＋15×2＋26.5＝176.5万（3）运行费用①冷冻式干燥机干燥装置：冷媒压缩机耗电量： 

　　3×26.75×24×365＝702990度／年全年的电费开支为： 

　　702990×0.22＝154658元／年冷却水量： 

　　3×40＝120t／h供气露点：5℃（压力露点）②微加热再生干燥装置：再生耗气量折算为耗电量：80／200×1100×24×365×7％＝269808度／年电加热器耗电量： 

　　36×24×365＝315360度／年全年的电费开支为： 

　　（269808＋315360）×0.22＝128737元／年供气露点：≤－20℃（压力露点）③运行总费用：154658＋128737＝283395元／年注：该方案需增加冷却水耗量120t／h2、方案二5台150m3／minYR余热再生干燥装置，4开1备150m3／minYR余热再生干燥装置：再生耗气量：2.5％，冷却水量：40t／h（1）工艺流程简图（2）一次投资单价：150m3／min余热再生干燥装置44万／台合计：44×5＝220万（3）运行费用再生耗气量折算耗电量：3×（1100×2.5％）×24×365＝722700度全年的电费开支为： 

　　722700×0.22＝158994元／年冷却水量： 

　　4×40＝160t／h供气露点：≤－20℃（压力露点）3、方案三4台200m3／minYR余热再生干燥装置，3开1备200m3／minYR余热再生干燥装置：再生耗气量：2.5％，冷却水量：53t／h（1）工艺流程简图 

　　（2）一次投资单价：200m3／min余热再生干燥装置50万／台合计：50×4＝200万（3）运行费用再生耗气量折算耗电量：3×（1100×2.5％）×24×365＝722700度全年的电费开支为： 

　　722700×0.22＝158994元／年冷却水量： 

　　3×53＝159t／h供气露点：≤－20℃（压力露点）4、方案四4台160m3／min无耗气余热再生干燥装置，3开1备；2台80m3／minYR余热再生干燥装置，1开1备。 

　　160m3／min无耗气余热再生干燥装置，冷却水量：50t／h；80m3／minYR余热再生干燥装置，再生耗气量：2.5％，冷却水量：20t／h。（1）工艺流程简图（2）一次投资单价：160m3／min无耗气余热再生干燥装置 

　　45万／台80m3／minYR余热再生干燥装置 

　　23万／台合计：45×4＋23×2＝226万（3）运行费用再生耗气量折算耗电量：80／200×（1100×2.5％）×24×365＝96360度全年的电费开支为： 

　　96360×0.22＝21199元／年冷却水量： 

　　3×50＋20＝170t／h供气露点：≤－20℃（压力露点）80m3／min≤－10℃（压力露点）480m3／min 

　　四、四种方案综合比较 

　　注：冷却水费用按0.158元／吨计算，未考虑循环冷却水设备投资及运行费用的减少。 

　　使用余热再生干燥装置，不用压缩机末级冷却器，压缩机末级冷却用水转移到余热再生干燥装置使用，相当于余热再生干燥装置不耗冷却水。因干燥剂再生时吸收了压缩机排气的大量热量，在经过干燥装置本身的冷却器时，气体温度已大大降低，所以余热再生干燥装置冷却水用量小于压缩机末级冷却用水量，可降低冷却水耗量。在相同的工作条件下，使用余热再生干燥装置的运行费用较少。长期使用余热再生干燥装置，可获得较大的节能效益。 

　　因此，我们推荐企业采用方案三，这样可以减少压缩空气后处理设备的种类及台数，降低运行维护费用，并且使用成熟可靠的设备。