活塞式压缩机中间冷却器的改造实践应用

活塞式压缩机中间冷却器的改造实践应用

摘要:电解铝D-100/10-a活塞式空气压缩机(以下文中简称空压机) 主要用以供给风动工具和风动机械所需的压缩空气,而中间冷却器有空压机之肺的形象比喻,它的冷却效果和可靠性直接影响空压机的气动性能和整机效率,因而对中间冷却器进行优化改造, 不仅能优化换热效率、降低气流阻力、提高整机运行效率,而且能大大降低能耗,取得较好的经济效益和社会效益。

关键词:增大热交换面取消内插件改造技术应用

前言:目前我厂所用的空压机为D-100/10-a活塞式空气压缩机,共计15台,供46万t电解铝生产用。主要将压缩空气用来提供浓相和超浓相输送原料、打壳下料、出铝提升、风动机械及控制的动力源。空压机中对水、气、油的压力、温度控制是关键,控制不好随时都有可能造成停机事故,影响生产,因此空气压缩机的正常运行直接影响到电解铝的正常生产。

空压机的中间冷却器是对机组的比功率大小起着关键的影响因素,中间冷却器换热效果的好坏,气体经冷却器的流道阻力损失的大小直接影响空压机的性能指标,其冷却效果愈好,则越能使整个压缩机向等温线靠拢,功耗就减少,而中间冷却器的流道阻力越小,则实际的压缩机功率使用效率愈高,从而整机的节能效果就越明显。因此,为确保安全保护装置的灵敏可靠性,促进设备高效运行,提出对我厂15台空

气压缩机的中、后冷却器进行优化节能改造。

1 原冷却器的结构及特点

(1)原冷却器采用嵌入元件式内插件冷却芯子结构,内插件呈螺旋网状,使压缩空气呈螺旋输送,内插件进行冷却及过滤。一段时间后,因易结焦或进气不清洁使冷却器内插件粘附脏污及积碳。增加风阻,导致Ⅰ、Ⅱ级排气超压,致使超压保护动作停机

(2)气缸润滑是由电机驱动柱塞泵,并由注油器和止回阀组成进行供油,润滑油采用L-DAB150空压机油(GB-12691-90),润滑油注入量过多过少,影响阀片的正常启闭,同时易结焦,产生积碳。一级气缸压缩机气体排出直接进入中间冷却器进口,经冷却分离后直接进入二级缸入口,中间冷却器。冷却效果逐渐下降,如不及时进行检修,超温报警,安全保护动作停机。

(3)换热效果不好,夏季排气温度过高易导致停机事故。

(4)管束易腐蚀,腐蚀部位常被淤泥或水垢堵死,需频繁更换冷却器芯子。

(5)二级排气阀的使用寿命短,阀片断裂和气阀弹簧松弛,造成气阀漏气,气阀提前开启,延时关闭。

2 改造系统技术设计

为确保设备原有特性不发生变化,整体外形尺寸不变,并且具有互换性,可操作性,现冷却器改造为取消内插件,冷却器铜管由原来的433根(φ16)改为865根(φ14),外表为波纹形管束,增大了热交换面;水包管;气走缸;降低Ⅰ、Ⅱ级循环水温,取消内插件;降低风阻,提高经济效益。

3 设计改造前后对比分析

(1)改造后提高了冷却器换热效率,使空压机二级入口、出口温度控制在规定值范围内,从而使空压机的操作正常平稳,维护工作量大大降低。

冷却面积由原冷却器铜管φ16×1.5×670,计433根,面积S前=0.016×3.14×0.67×433=14.575m2,改为φ14×1.2×670计865根,面积S 后=0.014×3.14×0.67×865=25.477m2,单台冷却器面积增加S增=S后-S 前=25.477-14.575=10.902m2,比原冷却面积增加百分比(25.477/14.575×%。)174.79%。

(2)重量由原来冷却器铜管433根,重量G=0.016×3.14×0.67×433×8.5×1.5=0.1858t,改造后铜管重量G=0.014×3.14×0.67×865×8.5×1.2=0.2598t,单台冷却器重量增加G增=G后-G前=0.2598-0.1858=0.074t。比原冷却器重量增加百分比

(0.2598/0.1858×%。)139%。

(3)使用周期原来冷却器含内插件6个月进行更换不能再利用。(注:平均1个半月进行检修一次,原因(1)正常使用经过高温达145℃左右,(2)积碳脏污进行酸洗,(3)外型尺寸变小,变形,无法恢复设计尺寸,+0.012mm)

(4)取消内插件后检修周期一年,现已通过运行事实证明。

(5)原一台内插件计433根,单价市场价格28.5元/根,Hj=433×28.5=12340.5元。一台空气压缩机一年内插件费用2×12340.5×2=49362元。15台费用计HJ=15×49362=740430元(74.043万元),另酸洗一台冷却器内插件220元,一年费用HJ=220×2×4×15=26400元。

(6)中.后冷却器改造前温度,进水温度≤32℃,排水温度＜45℃,Ⅰ级排气＜140℃,Ⅱ级进气＜60℃,Ⅱ级排气＜130℃,后冷排气＜60℃,

(7)中.后冷却器改造温度,进水温度≤32℃,排水温度＜45℃,Ⅰ级排气＜140℃,Ⅱ级进气＜43℃,Ⅱ级排气＜120℃,后冷排气＜45℃,同期对比,5月18日运行记录。改造后温度Ⅱ级进气温度下降△=60-43=17℃,比同期下降71.6%。,Ⅱ级排气温度下降△=＜130℃-＜120℃=＜10℃,比同期下降92.3%。后冷排气温度下降△=＜60℃-＜43℃=＜17℃,比同期下降71.6%

(8)购置价格改造前(含内插件)一台冷却器6.8万元,改造后一台冷却器 5.4万元,每台空气压缩机节约2×1.4=2.8万元,15台HJ=2.4×15=31.5万元,每年节约31.5/5=6.3万元,根据使用情况周期5年进行更换。

(9)通过使用证明,改造前检修周期45d,人工4×9=36h,每台一年人工36×2×365/45=583.2h,15台人工费HJ=583.2×6.8×15=59486.4元。改造后检修周期一年,劳动强度大大降低。

(10)通过以上分析可见改造后节能效果十分可观,年节约HJ==740430+26400+63000+59486.4=889316.4元

4 存在问题及整改措施

(1)由于冷却器内插件取消,Ⅰ级排气设计压力P＜0.3Mpa,减小了压缩空气的阻力,增加了压缩空气的气流速度。

(2)依据改造后的运行情况分析,决定对Ⅱ级进气过滤网和阻风板进行加强,加固,保证了设备的高效运行。

5 结语

(1)通过实际运行应用D-100/10-a活塞式压缩机中间冷却器取消