离心式压缩机和HOC干燥机可减少280万美元的能源成本manbetx王者荣耀

汉克·范·奥尔默，美国空军

项目概述

这家化工厂估计每年在能源(蒸汽和电力)上花费3 153,022美元来操作其设施的压缩空气系统。工厂的工作人员确定他们的能源成本是每千瓦时5.3美分和每小时9.00美元每1000磅蒸汽。在该系统评估中实施的一组项目估计减少了2,794,598美元的能源成本，相当于当前使用量的88%。此外，这些项目减少了对锅炉系统的需求，增加了压缩空气系统的可靠性和备份。完成项目的资本投资总额为1782,400美元，简单的回收期为8个月。

这是一个需求侧和供给侧系统评估。由于文章篇幅有限，本文将讨论项目的供应侧优化部分。这是实现大部分能源节约的地方。供应方面的第一个重要项目是用新的电动空气压缩机取代现有的空气压缩机，其中一台使用蒸汽涡轮机。第二个重要的供应侧项目是用压缩热压缩空气干燥器取代外部加热鼓风机吹扫压缩空气干燥器。

表1:整个项目总结

*工厂员工确定的能源成本为每千瓦时5.3美分和每小时9.00美元/ 1000磅蒸汽。他们假设100%通过蒸汽节省，这可能不适用于其他应用。

离心式空气压缩机

压缩空气由三台使用进口蝶阀的离心式空气压缩机提供。在所有班次中，这三个机组的负荷曲线或空气需求是相对稳定的。供应给工厂的平均实际空气流量是5,132 scfm。空压机组1号和2号以67%和47%的全流量运行，而机组3号以95%的全流量运行。平均出口空气压力为110 psig，工厂每年运行8760小时。

每年与空气压缩机有关的工厂能源费用为2 748 695美元。这些估计数是根据混合电价0.053美元/千瓦时计算的。

1号空压机是一个蒸汽驱动的涡轮机，根据工厂人员的说法，每小时消耗30,000磅的蒸汽。这种600psi蒸汽的平均成本是每小时9.00美元/ 1000磅。运行这个装置的总能源成本是9 × 30或每小时270美元× 8760小时或每年2,365,200美元。该项目的主要目标是消除使用蒸汽作为动力源，并以新的高效机组取代现有的压缩机。

汽轮机

图1所示。蒸汽涡轮离心式空气压缩机，带有2英寸排污阀

该项目安装了三台新的电动三级离心式压缩机:南方工厂的一台700马力机组和北方工厂的一台500马力机组。机组采用水冷式。

用于离心压缩机的两种最常见的控制方法是调制和吹气。调制在非常高的负载下是相对有效的，但通常限制在10-40%的总衰减。(这在不同型号的压缩机中可能有很大差异。)在“调”或“关”后，压缩机只是“吹掉”多余的空气。在吹出点的基本功率消耗将保持不变，不管负载。现有的系统有进口蝶阀控制和吹出。

有现代的电子控制系统今天可以应用，这将关闭入口和闲置的单manbetx客户端12-5下载位更有效。这种方法可以显著降低机组的功率。进口导叶也可以增加下降的效率(大约等于满负荷效率)，但他们不会扩大它。新单元充分利用了这两个特性。

新机组部署了进口导叶(IGV)，使其在部分负载条件下有效降低。然而，主要思想是，是接近全负荷运行的700马力的单位,它可以提供一个特定的功率比6 scfm每千瓦。500马力压缩机将运行在大约57%负载并交付特定权力的每千瓦5.74 scfm。这将是一个在特定的权力显著改善现有的电动空气压缩机由于旧的设计、进口蝶阀、压力要求和负载条件，它们的输出功率分别为5.22和5.02 scfm / kW。

表2。压缩机使用概况-电流系统

表3。压缩机使用概况-新系统

表4。压缩空气系统关键参数的总结和计划节省

压缩空气干燥系统的优化

南厂

有两个外加热风机吹扫干燥剂压缩空气干燥机。2号单元有一个电加热器，1号烘干机有一个蒸汽再生加热器。

2号烘干机有一个15马力的鼓风机和一个75千瓦加热器，而1号烘干机使用130-psi蒸汽加热。工厂人员计算130-psi蒸汽成本的能源成本为9.00美元/ 1000磅蒸汽/小时。我们估计，这台烘干机使用6000磅/小时运行75%的时间。

1号机组烘干机在鼓风机系统中存在一些操作问题。在我们现场考察期间，安全阀每分钟被打开几次。工厂工作人员认为这是由于四通阀泄漏造成的，使得高压空气进入这个系统。还有一个压力控制阀没有关闭，导致大量压缩空气逸出。这个阀门连接到一个1 "的金属管道，排气到大气，与此同时，一个手动阀门与1/4"不锈钢管排气。

我们估计通过1”管的空气损失为100 cfm，而1/4”不锈钢管排气的空气损失为50 cfm。这种风机系统的过压问题不仅浪费空气，而且会引起安全问题。这些空气损失列在系统评估的需求方。

北厂

北厂运行一个外部加热风机吹扫干燥剂压缩空气干燥机(3号机组)。它似乎运行正常。根据在计算机系统中跟踪和记录历史数据的工厂人员提供的信息，北方工厂的烘干机确实有良好的运行历史(露点)，是所有三种烘干机中最稳定的。

压缩热干燥机的工作原理

系统评估建议安装两个新的压缩热(HOC)压缩空气干燥器，以配合新的压缩机。他们更换了南方和北方工厂所有三个现有的外部蒸汽和热再生干燥剂空气干燥器。由于HOC系统的特殊管道要求，空压机和干燥机可以作为一个组合单元购买。独特设计的HOC干燥机利用“自由热”产生的无油离心空压机。每年与压缩空气干燥有关的能源节省将为404 327美元。

压缩空气直接从压缩机的第二级进入干燥机。它直接进入再生塔，压缩热从干燥剂除去水分。然后空气流回第三级压缩机，然后进入后冷却器，进入凝聚型水分分离器，进入干燥塔，在那里空气被干燥到最后的低露点。

塔每半小时换一次。使用露点需求系统，循环延长到干燥塔达到饱和。在塔移位，一个小的温度和露点发生，与大多数其他热再激活干燥机。少量高露点空气与先前干燥的空气混合，以保持较低的整体露点。

露点需求系统只有当干燥机出口处的露点上升到预先设定的水平，表明干燥机塔内的干燥剂已饱和时，才会关闭计时器并切换干燥塔。按需切换塔使用了干燥剂的全部容量，减少了塔的班次，减少了风机运行和压缩空气流量。露点需求系统允许干燥机在0到100%的能力运行。

表5所示。干燥剂空气干燥机的能源成本比较: