零气耗压缩热再生吸附式干燥机在压缩空气净化系统中的节能效果分析

Internal Combustion Engine & Parts• 143•零气耗压缩热再生吸附式干燥机在压缩空气

净化系统中的节能效果分析

刘萍

(中国汽车工业工程有限公司，天津300113)

摘要：随着能源成本的不断上涨，节能型设备越来越受到企业的重视。压缩热再生空气干燥机是一种可以利用空压机自身压缩热 或余热完成吸附剂再生，并且可以在冷吹时不需消耗干燥压缩空气，使得它成为零气耗，而且也不需要鼓风机和电加热器，以微热再 生吸干机为基准，其能源节约率可达95.5豫。在能源危机的今天，它确实成为一种最理想的节能型干燥机。

关键词院压缩热再生吸附式干燥机；空压机余热回收;节能

0引言

当今节能已成为继煤炭、电力、石油和天然气之后的 “第五能源”。我国工业压缩机每年的电耗占全国总电耗的 9.4%以上'其中很大一部分是空气压缩机能耗。而作为 压缩空气净化过程中起关键作用的干燥机其能耗也不容 小视，因此降低空气干燥机的能耗也逐渐成为专家们研究 的课题。

1目前压缩空气干燥机现状

目前常用的压缩空气干燥机根据其工作原理可分为 冷冻式干燥机、吸附式干燥机以及这2种干燥机的组合式 干燥机。

针对达到压力露点-40益的压缩空气干燥机，目前使 用较为广泛的无热、加热及组合式干燥机的能耗为：无热 再生吸干机消耗12~15%的成品气源；微热再生吸干机消 耗6~8%的成品气源外加0.0045kW/Nm3电耗;鼓风加热再 生吸干机消耗2~3%的气源外加0.0135kW/Nm3电耗;组合式干燥机消耗3~5%气源外加0.005kW/Nm3电耗。全部转 化为电耗约为每产生Nm3干燥空气分别要消耗0.014kW、0.0095kW、0.0095kW及0.009kW的电能。对于一般的工业 生产企业，压缩空气小时用气量几万Nm3属十分常见，其 年能耗总量也不容小视。

针对上述情况，一款利用压缩机较高排气温度所含能 量的新型吸附式干燥机一压缩热再生吸附式干燥机问世了。

2压缩热再生吸附式干燥机

压缩热再生吸附式干燥机是一种新型的加热再生吸 附式干燥机，其充分地利用了空压机高温排气的热量使吸 附干燥剂加热再生（对应空压机还可省去末级冷却器），取 消了微热再生吸附式干燥机的电加热器，大大节省了电力 能源的消耗和压缩空气成品气的消耗。压缩热再生吸干机 又分为有气耗（1%)和零气耗两种。

两种压缩热再生吸干机的工作原理与传统变温吸附 工艺类似。即吸附剂在吸附过程中吸附压缩空气中的水

处理能力：6-11m3/h

处理完水的质量20-30滋m

尺寸：LxBxH:1，42mx2，2mx1，5m

2.4过滤站

过滤单元由一个离心泵、4个初过滤器和4个最终过 滤器组成，总共有2个过滤单元。过滤单元安装在一个钢 结构的框架内，整个过滤单元全部由不锈钢材料制造，加强，并且平行工作。

技术参数：

离心泵：600 l/min6 bar

初级过滤精度:40滋m

终级过滤精度：10滋m

材料:V2A-Edelstahl

尺寸：匕伊丑伊丑：，瓜杜伊2,2瓜&伊1，5mtr

初级过滤器中水的流动过程是由内向外的，被过滤出 的固体物将保留在壳体内，可以很快地清洁掉。二级过滤 器独具连续从低黏度的流体中分离固体物的能力，被分离 的物体可以和滤芯一起更换掉。

2.5清水箱

洁净水箱由不锈钢制造呈圆柱形，带有排气阀，液未显示窗和工作孔。

技术参数：

容量：15,000 L

空载重量2,00kg

尺寸：匕伊丑伊丑:4，7瓜伊2，3瓜伊2，6m

2.6离心泵

这是一个由电机驱动的离心泵，它被安装在一个钢制 的框架单元内，通过吸液管，和洁净水箱相连，通过这个离

心泵将洁净水送往工作地点。

离心泵：1200 l/6bar

3结论

经过试验，该水循环系统具有显著的有益效果。①环 保效果明显：能最大限度的较少废水的产生，避免因环境 恶化导致工作中断和影响工人健康;②极大提高了打钻的 自动化水平，减轻了作业人员的劳动强度；③降低了生产 成本，水的损失率控制在10%以下；④延长使用寿命。

参考文献：

m余勇.关于松软突出煤层瓦斯抽放钻孔施工技术的研究「J1.华东科技,2014(6).

[21李彦明，杨明艳.大转矩钻机在松软煤层中的应用[J1.矿业 安全与环保,2011(3).

• 144•内燃机与配件

表1各种空气干燥机的运行费用汇总表

吸干机种类干燥机功率(kW)自耗气功率(kW)干燥机循环水耗量(t/h)空压机冷却水利用情况年费用合计（万元/年）节能效果无热再生0.2165(15%)0没利用92.46-30%微热再生10077(7%)0没利用71.121

鼓风加热再生18233(3%)0没利用69.44 2.36%普通余热再生1.022(2%)50(水泵功率11kW)利用50t/(11kW)12.6082.3%零气耗压缩热再生0.25080(水泵功率16.5kW)利用50t/(11kW)3.2295.5%

分，在再生过程中，用来自空压机的高于110益高温气体 作为再生气进入干燥塔，依靠热空气的热扩散作用，由再 生气体析出、并携带水蒸气，带出干燥塔，彻底清除吸附的 水分。有气耗和零气耗压缩热再生吸干机的差别之处就在 于冷吹阶段，有气耗压缩热吸干机冷吹时是从干燥机的出 □引一部分气流经过节流孔，完成对再生塔的冷吹，这一 小部分气流最后通过消音器排放到大气中，而零气耗压缩 热吸干机的冷吹方法则是先将高于110益左右的全部高 温气体在水冷却器I中冷却到40益后，作为再生吹冷气体 进入再生塔中冷却吸附剂，吹冷后气温又升高了，再在水 冷却器I I中辅助冷却到40益后进入干燥塔中，经吸附干 燥后流出。全流程无气耗，不用电加热器或鼓风机等耗电 设备。

压缩热吸干机的主要能耗是循环冷却水的能耗，对于 闭式循环冷却水系统，主要是循环水泵的电耗。但采用压 缩热再生吸干机可以省去空压机的末级冷却器，减少空压 机循环冷却水的能耗。经计算，压缩热再生吸附式干燥机 平均每生产1Nm3干燥空气只消耗0.003k W电能。可以 说，压缩热再生干燥机是真正意义上的节能产品。

3节能分析

我们知道无论是什么压缩机，气体在被压缩时，都会 产生大量的压缩热，所以压缩机将气体压缩后就要配冷却 器将气体冷却到常温。再送入后级设备进行干燥处理。这样，大量的热能被浪费。而余热再生干燥机就是利用了这 部分能量。使得加热再生时不耗费压缩空气，在冷吹时才 消耗2~3%的干燥压缩空气，完全利用了压缩机的余热来 完成吸附剂的再生（压缩机还可省去末级冷却器），也不需 要鼓风机和电加热器。

下面以各种压缩空气干燥机的运行费用作为比较依 据进行比较分析，为在同一标准下比较，以-20益压力露点 作为基准来比较，故不考虑冷冻式干燥机。

以200Nm3/m in(1100kW)离心式空压机为例，分别对 无热再生吸干机、微热再生吸干机、鼓风加热吸干机、普通 压缩热再生吸干机、压缩热再生干燥机作一次运行费用的 比较。

计算初始条件：200Nm3/min离心式空压机，每台功率 为1100kW;空压机循环冷却水量:50t/h;循环水泵房按贴 建考虑，循环水泵电机功率11kW;—年工作8000h(333 天伊24 h)干燥机加热时间均按50%计算，电费0.7元/度(干燥机自耗气量折算成空压机功率）。

以鼓风加热再生吸干机为例示范计算步骤:200Nm3/m m 鼓风加热再生吸干机额定功率为182kW，开机时间按 50%，自耗气量按7%计算，则其年运行电耗费用为：(182kW x8000h伊50% +3%x l l00kW x8000h)伊0.7元/度=694400元/年，其对空压机循环水利用率为0,故其年运行 费用合计为69.44万元/年。节能效果以微热再生吸干机年 费用为基准计算（71.12-69.44 )■衣71.12x l00%=2.36%。

其他干燥机按以上方法计算得到各种空气干燥机的 运行费用计算汇总表1所示。

由表1可以看出，无热再生吸干机因其自耗气量大，尽管干燥机本身电功率小，但总体能耗比微热再生吸干机 还要高，不是节能型的产品。而使用余热再生干燥机，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 干燥机使用，相当于余热再生干燥机不耗冷却水，同时回 收了空压机产生的高温余热。

以热热再生干燥机为基准，余热再生干燥机节能 82.3%，而压缩热再生干燥机节能高达95.5%。如此大的节 能效果，值得我们大力推广！长期使用余热再生干燥机，用户可获得较大的节能带来的经济效益，可以减少企业单位 产品的水、电等项目的消耗，可以直接降低生产成本；可以 减少生产过程单位产品的废物流(废水、废气）的负荷及其 中的污染物负荷；随着生产效率的提高，产品的产量和质 量也会得到相应的提高。

4环保效益

使用节能干燥机的具体效益包括经济效益和环境效 益两方面，经济效益方面包括：节水、节电、单位产品消耗 降低、单位产品生产成本下降等。

环境效益方面，表现为单位产品污染物负荷排放的减 少，如废水量、COD、BOD、S S等。

以前述实际工程为例，空压站安装4台200Nm3/min 空压机，若采用压缩热再生吸干机，与微热再生吸干机相 比运行一年可节电3888000度，折合1388016k g标准煤，节约电费272.2万元，减少CO2排放3.7x l06kg，减少SO2排放3.1伊101^。可见，压缩热再生吸附式干燥机在压缩空 气净化过程的应用是完全可行的，并且节能效果明显，具 有很好经济和社会效益。

5结论

在达到同样压力露点的情况下，余热再生干燥机耗能 最低。以微热再生干燥机为基准，余热再生干燥机节能 82.3%，而压缩热再生干燥机节能高达95.5%。相对于几十 万元的设备成本，1~2年节省的运行费用就可以收回其成 本。无疑余热再生吸附式干燥机出现为我们提高压缩空气 系统供气品质，降低系统能耗提供新的解决方案。

参考文献：

m李莉.提高工业压缩空气系统能效途径的探讨「j i.能源技术 与管理，2007 (03): 87-89.

「2]邵浔峰，王天龙.余热再生吸附式干燥机在压缩空气系统中的应用研究.建筑热能通风空调，2009.