供风系统余热再生零气耗吸附式干燥器改进及优化.pdf
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1、供风系统余热再生零气耗吸附式干燥器改进及优化王大伟,王秋霞,王仲杨,南文姣(白银有色集团股份有限公司,甘肃 白银 730900)摘摇 要 余热再生零气耗吸附式干燥器是白银有色铜业公司的主要送风设备,循环风机是干燥器的核心部件,循环风机运行状况直接影响到干燥器的露点问题,目前运行的干燥器循环风机为内置结构,设备在运行过程中会容易出现露点飘逸,排气温度高,不易观察和维护检修困难的等技术问题,通过技术改进,将干燥器内置循环风机改造为外置循环风机,可以有效解决相关技术问题。本文通过内外循环风机结构对比及运行效果来探讨对干燥器的改进及优化问题。关键词 余热再生零气耗吸附式干燥器;露点飘逸;排气温度;内置
2、循环风机;外置循环风机中图分类号 TF811摇 摇 摇 文献标志码 B摇 摇 摇 文章编号 1003-8884(2023)04-0072-06DOI:10.19611/11鄄2919/tg.2023.04.014收稿日期 2023-05-09第一作者 王大伟(1990),男,甘肃白银人,助理工程师,大学本科,主要从事机械设备管理工作,现任白银有色集团股份有限公司铜业公司机械技术协理。引用格式 王大伟,王秋霞,王仲杨,等.供风系统余热再生零气耗吸附式干燥器改进及优化J.有色设备,2023,37(4):72-77.0摇 引言白银有色集团股份有限公司铜业公司经过不断发展和多次技术升级,目前生产规模达
3、到年产阴极铜 32 万 t、硫酸102 万 t。铜业公司闪速炉动力中心余热再生零气耗吸附式干燥器承担铜业公司的供水、供风任务。现有型号为 CHD2500RZ 的吸附式干燥器能提供无油干燥风,其运行流程为 A 塔余热再生/B 塔吸附阶段:空压机排出的高温压缩空气进入 A 塔余热加热再生后进入冷却器、分离器、B 塔吸附水分后经后置过滤器排出;辅助加热再生/吸附阶段:高温压缩空气经旁通直接进入冷却器、分离器、B 塔、后置过滤器排出,同时循环风机启动抽取约 15%干燥成品气进入辅助加热器进行二次高温加热深度后再进入 A 塔,并进一步深度脱附水分后再与主气流汇合一并进入冷却器;吹冷阶段:加热器停止运行,
4、循环风机继续抽取部分干气经再生气冷却器进入 A 塔利用塔内余热对吸附剂进行边吹冷边再生。但是该型号的吸附式干燥器在实际工作中,由于循环风机为内置结构,所以存在不容易观察、维护检修困难、排气温度等缺点,同时在二次高温加热深度再生抽取的干燥空气量约为总量的 15%,其携带余热能量不足,吸附不彻底,从而导致露点飘逸,设备运行极不稳定。1摇 余热再生零气耗吸附式干燥器简介近年来,随着国内工业快速发展,对配套使用的设备提出了更高的要求。余热再生零气耗吸附式干燥器属于目前成熟的吸附式干燥器,其零气耗技术来源于等压再生零排放天然气脱水装置成熟技术。余热再生技术是伴随着离心机和无油螺杆的广泛应用以及近十年离心
5、机技术进步,排气温度下降而增加了余热再生利用的难度,将等压再生零气耗技术与余热利用整合后形成了余热再生零气耗吸附式干燥器。余热再生零气耗吸附式干燥器包含五大系统。空压机余热利用系统:90%以上的再生能量来自于空压机余热。再生气回收系统:采用干气等压加热再生/吹冷并回收,整个过程零气耗。辅助电加热/二次冷却系统:电加热器设置在再生干气侧,电耗仅为空压机输入功率的 0郾 5%1%,当排气温度低于 90 益,启动混搭加热,提升再生能力;二次冷却27有色设备摇 2023 年第 4 期器串联在常规主冷却器之后,利用现场冷水源或自配工业冷水机组。吸附干燥过滤系统:提供无油干燥空气。智能控制管理系统:自动控
6、制,负荷调节,远程监测,故障显示。实现设备低露点、低漂移、零气耗三大功能。2摇 余热再生零气耗吸附式干燥器主要技术参数摇 摇 目前白银有色集团股份有限公司铜业公司有一台余 热 再 生 零 气 耗 吸 附 式 干 燥 器,其 型 号 为CHD2500RZ。工艺参数流量:250 Nm3/min;工作压力:0郾 5 0郾 8 MPa;进气温度逸100 益;再生方式:利用压缩热+辅助电加热再生吸附;常压露点臆-40益(夏季)/臆-50 益(冬季)。3摇 余热再生零气耗吸附式干燥器的结构及原理摇 摇 余热再生零气耗吸附式干燥器内置循环风机结构图如图 1 所示,其流程为:A 塔余热再生/B 塔吸附阶段:空
7、压机排出的高温压缩空气进入 A 塔余热加热再生后进入冷却器、分离器、B 塔吸附水分后经后置过滤器排出。辅助加热再生/吸附阶段:高温压缩空气经旁通直接进入冷却器、分离器、B 塔、后置过滤器排出,同时循环风机启动抽取约15%干燥成品气经辅助加热器进入 A 塔进一步深度脱附水分后再与主气流汇合一并进入冷却器。吹冷阶段:加热器停止运行,循环风机继续抽取部分干气经再生气冷却器进入 A 塔利用塔内余热对吸附剂进行边吹冷边再生(PSA+PST)。图 1摇 余热再生零气耗吸附式干燥器内置循环风机的结构图摇4摇 余热再生零气耗吸附式干燥器问题分析及改进摇 摇 在实用过程中发现余热再生零气耗吸附式干燥器内置循环风
8、机结构(如图 1 所示),设备在运行过程中会出现露点飘逸,排气温度高,不易观察和维护检修困难的等技术问题,严重影响正常生产。通过多次技术优化,将余热再生零气耗吸附式干燥器内置循环风机改造为外置循环风机结构,可以有效解决上述问题。余热再生零气耗吸附式干燥器外置循环风机结构图如图 2 所示。其流程为 A 塔吸附/B 塔余热再生:空压机排出的高温压缩空气经过阀门 F2、B2 进入 B 塔利用系统余热加热再生后经法兰 B4、F9 进入水冷却器、分离器然后经阀门 A3 进入 A 塔吸附水分后经阀门A1、后置过滤器排出。A 塔吸附/B 塔干气加热:进气口高温主气流直接通过阀门 F1、水冷却器、分离器后经阀
9、门 A3 进入 A 塔吸附然后经阀门 A1、后置过滤器排出。再生 B 塔经阀门 Z4 泄压完成后打开阀门 Z3、打开阀门 F6 及加热器,取部分通过后置过37王大伟等:供风系统余热再生零气耗吸附式干燥器改进及优化图 2摇 余热再生零气耗吸附式干燥器外置循环风机结构图摇滤器排除的成品气经加热器加热到 160 180 益后经阀门 B2 进入 B 塔进行二次高温加热深度再生(补偿余热能量不足),然后由阀门 B4、Z3 排出。A塔吸附/B 塔吹冷再生:A 塔吸附与上述流程不变。B 塔进入闭式循环吹冷阶段。离心风机继续开启,抽取 B 塔内余气经 B2、表冷器进入离心机风机提压后经过 Z2、B4 进入 B
10、 再生塔进行吹冷,然后再经阀门 B2、Z1、表冷器进入离心风机组成闭式循环,对 B塔持续吹冷。5摇 余热再生零气耗吸附式干燥器改造过程余热再生零气耗吸附式干燥器改进过程如图 3所示:提供一种余热再生零气耗吸附式干燥器系统,包括 A 塔、B 塔、进气管。进气管上连通有加热管,加热管从左到右依次设有电加热器、后置过滤器、进气管,从上到下依次设有表冷器、离心风机,A 塔、B塔通过回形管连通,回形管与进气管、加热管连通,进气管上设有与回形管连通的连通管,连通管上设有水冷却器、分离器,进气管上设有与连通管连通的排气管,排气管上设有泄压管,进气管、加热管、回形管、连通管、排气管、泄压管上分别设有阀门。因离
11、心风机通过进气管外置,所以便于工作人员观察,维护检修也容易,不会影响离心风机的自身温度及损坏自身部件,而且因离心风机外置,电加热器可以吸附更多余热,使电加热器携带余热能量足够吸附彻底,从而保证设备运行稳定,避免了露点飘逸的情况。整个系统的运行可分为三步,第一步为A 塔吸附/B 塔余热再生:外部空压机排出的高温压缩空气通过进气管、回形管进入 B 塔,并利用 B 塔系统余热加热再生后通过回形管、连通管进入水冷器、分离器,然后进入 A 塔吸附水分后通过回形管、排气管进入后置过滤器,然后再排出;第二步为 A塔吸附/B 塔干气加热:高温压缩空气通过进气管、连通管进入水冷器、分离器后经回形管进入 A 塔吸
12、附,然后通过回形管、加热管进入后置过滤器后排出,再生 B 塔通过泄压管泄压后打开加热器,经过 A塔吸附的干燥空气在进入加热管时,约占总量 15%25%的干燥空气会进入电加热器内,使得吸附彻底,避免露点飘逸,而电加热器对其进行 160 180益的加热,然后再通过加热管、进气管、回形管进入 B 塔进行二次高温加热深度再生,以补偿余热能量不足,再通过回形管、排气管排出;第三步为 A 塔吸附/B 塔吹冷再生:高温压缩空气通过进气管、连通管进入水冷器、分离器后经回形管进入 A 塔吸附,通过回形管、加热管进入后置过滤器后排出,则B 塔进入闭式循环吹冷阶段,即离心风机继续开启,47有色设备摇 2023 年第
13、 4 期抽取 B 塔内余气经回形管、进气管、表冷器进入离心风机提压后经过进气管、回形管进入 B 塔进行吹冷再生,再经回形管、进气管、表冷器进入离心风机内,从而组成闭式循环,对 B 塔持续吹冷;采用离心风机可以免除原风机容器内风机较困难的保养问题,同时采用离心风机除偶尔加注润滑脂外无需其他保养,运行可靠性也大大提高。具体的,B 塔进行加热吸附为 PSA 再生方式,B塔进行吹冷再生为 PST 再生方式。1.进气管摇 2.阀门 F2摇 3.加热管摇 4.电加热器摇 5.阀门 F2摇 6.后置过滤器摇 7.短管摇 8.通气管一摇 9.阀门 B一摇 10.阀门 A 一摇 11.通气管二摇 12.阀门 A
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