工业实用效率

过大的烘干机导致化工厂压力问题

CAC几年前,加拿大的一家化工厂安装了一个大型加热鼓风机吹扫式压缩空气干燥机,以调节仪表空气系统,防止结冰温度。所选的干燥机为连接的空气压缩机的超大号,并具有未使用的机载节能功能。一份压缩空气评估报告显示,现场的空气压缩机和压缩空气干燥机运行效率低下,导致厂内压力问题。对压缩空气干燥机进行维修,更换老化的空气压缩机和干燥机,使压缩空气能源成本降低了31%。

背景

该工厂位于一个地理区域,在冬天的几个月里,温度可以达到零下40⁰F。室外压缩空气管道的两个系统将仪表空气和一般工厂空气送入一个非常大的复杂的各种压缩空气需求。一般工厂空气被认为是非临界的,并通过一个背压阀提供,如果仪表空气压力低于临界水平,这个背压阀将窒息工厂空气。

压缩空气生产设备位于中央厂房。在对压缩空气进行初步评估时,安装了4台空气压缩机,并运行在125马力至200马力之间。两台200hp空气压缩机,额定功率为750cfm,采用锥阀可变排量控制,放置在3000 cfm加热鼓风机吹除干燥剂压缩空气干燥器上。一台老式的150马力空气压缩机,额定功率为600 cfm,以调制模式运行,与一台单独的650 cfm无热干燥剂式干燥机。第四个非常老的125马力往复式空气压缩机放置在一个老化的硅胶加热干燥器上。

数据记录器放置在系统上,以确定压缩空气的压力、功率和流量的基线参数(图1)。记录显示如下:

  • 一般植物压缩空气系统的压力控制差
  • 每4小时的高流量事件导致100马力压缩机启动
  • 吹扫干燥机加热器负荷高于预期
  • 微调压缩机的调制控制效率低下
  • 空气干燥器和过滤器之间的高压差

CAC图1

图1:如图所示的压力曲线显示了干燥机冷却过程中的问题
点击在这里扩大

加热鼓风机清洗干燥机问题

这是相当明显的,从压力和放大器配置文件,加热鼓风机净化压缩空气干燥器造成一些高需求事件导致低压在工厂空气系统。这出现准确每四个小时,并符合冷却循环的干燥机,这开始后,最后的鼓风机循环。当冷却循环开始时,主压缩机全部进入满负荷,电厂空气系统的压力降至极低水平。这一事件导致往复压缩机仅仅运行以支持干燥器清洗,但有显著的空载运行时间。

CAC图2图2:干燥器自带露点控制,延迟再生,直到干燥剂完全饱和。

大多数加热吹扫式干燥机工作在一个4小时的循环,与一个塔干燥,而另一个是再生。再生循环通过电加热器引导大气空气,然后通过再生的干燥剂床将床中捕获的水排出。当加热周期完成后,通常在干燥剂达到临界温度时结束,加热器被关闭,大气空气被允许冷却干燥剂一段时间,在这种情况下是15分钟。过多的空气冷却会使环境湿度过早地饱和干燥剂。因为15分钟的时间周期不足以完全冷却干燥剂,需要一些其他的冷却方法。如果干燥剂没有冷却到一个临界温度,一个露点钉将发展时,干燥器切换侧,因为热干燥剂不会捕获水蒸气。额外冷却是通过让已经干燥的压缩空气通过干燥床一段时间来提供的。

通常,压缩空气冷却吹扫在这些干燥机的额定流量是2%的干燥机铭牌,然而,这2%是完成4小时循环的平均值。典型的冷却周期持续时间是4小时中的1小时,使得实际1小时冷却周期中的流量约为干燥机铭牌额定流量的8%,在这种情况下,预期流量为240 cfm。典型的是,当干燥剂被满意地冷却时,会有某种温度控制来检测,从而关闭清洗以节省能源。

这些干燥器通常具有延迟再生直到干燥剂完全饱和的时间延迟再生的露点控制。检测该条件,如果烘干机被轻轻加载,则露点传感器将启动节省显着的能量的延迟再生循环。该3,000个CFM额定干燥器装入小于50%的容量,冬季环境条件下降均高于干燥器等级的入口空气温度。这种风格的良好控制的烘干机应该从实际的实际消耗50%的能量。

不幸的是,现有的烘干机有三个问题导致运行不正常,能耗较高:

  1. 以前的维修人员已完全打开阀门,造成估计超过500 cfm的流量过剩。这种过剩的冷却清洗错误地加载了干燥器,导致在再生过程中需要额外的加热器能量,以及一个额外的压缩机。
  2. 这额外的流动进一步虚假负载干燥机。
  3. 因此,烘干机被放置在固定的循环模式造成不必要的清洗循环,消耗压缩空气和额外的加热器和鼓风机功率。

整个烘干机的压差,约10 psi,甚至只有50%的烘干机的能力,被追踪到一个额外的冗余进口过滤器。建议消除或更好地维护该过滤器,以减少压降。

CAC图3

图3:系统改变后,工厂压力和非工时流量大大改善
点击在这里扩大

空气压缩机控制

空压机控制装置的设置使一个调节压缩机作为配平单元,另外两个主压缩机作为基础单元。然而,这两台200马力的压缩机,有非常有效的电子控制可变容量能力,但这并没有被使用。这两个单位可以绑在一起,所以他们可以串联工作作为优秀的修剪单位。

往复式压缩机需要不断运行,以给过量的干燥器冷却流量。由于这一流量发生在略少于2小时,每4小时,压缩机花费超过50%的时间运行空载。在压缩机压力控制器中检测到问题,当检测到低压时,机组无法持续负载,导致每4小时压力剖面中出现深度低压。

事实证明,一旦校正干燥器冷却吹扫调整,不需要往复式压缩机。该工厂旨在更换低效调制压缩机,更有效。

系统的改进

我们建议改善下列系统(虽然尚未全部实施):

  • 调整加热干燥器的冷却、吹扫和更换露点控制
  • 更换调节空压机和无热干燥机
  • 执行一个协调的空压机控制系统
  • 更换/维护/修改干燥器进出口过滤器

往复式空压机被拆除并安装了一台新的空压机。为新压缩机选择的干燥机是与压缩机容量适当匹配的加热鼓风机吹扫干燥机。这款干燥机设计为封闭循环冷却,而不是压缩空气,在干燥机切换之前拉下干燥剂温度,干燥机有露点控制切换节省电力在轻水分负荷。此时没有安装协调压缩机控制,但两台可变排量压缩机被设置为配平能力。未来计划进行一些更好的协调,以消除新空压机的空载运行时间。

CAC图4

图4:一个新的压缩空气干燥机有一个不使用压缩空气的封闭循环冷却回路

总的来说,系统改进(主要是对烘干机控制的改进)每年节省了118.3万千瓦时,相当于11.8万美元的电力节省,每千瓦时10美分,减少了31%。如进一步改变空气压缩机控制系统,可进一步节省约50万千瓦时。这个项目正在为将来考虑。

更多信息请访问压缩空气挑战®网站或联系马歇尔压缩空气咨询公司Ron Marshall,电话:204-806-2085,电子邮件:ronm@mts.net

阅读更多压缩空气处理系统评估的文章,请访问www.epcgrp.com/system-assessments/air-treatment-n2。