淡水河谷汤普森涡轮压缩机升级|压缩空气最佳实践manbetx王者荣耀

罗恩·马歇尔压缩空气挑战®

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加拿大马尼托巴省汤普森市的淡水河谷公司在其采矿、磨矿、冶炼和精炼作业中重新配置了一个大型涡轮压缩机系统，并通过一系列改进项目获得了非常大的能源节约。此外，这些项目有资格获得当地电力公司的一些重大财政奖励。淡水河谷是一家总部设在巴西的大型跨国矿业公司。淡水河谷的业务重点是铁矿石、煤炭、化肥、铜和镍的生产。汤姆逊曼尼托巴的业务包括镍的开采、冶炼、磨矿和精炼，占地250英亩，雇佣了1500名员工。

压缩空气审计员评估淡水河谷的设施

基地的压缩空气由中央厂房产生，公用设施通过管道输送到综合体内的各个独立建筑。在现场，100 psi的压缩空气系统由5台大型轴向压缩机组成，尺寸在5760 hp到2500 hp之间。过去，总压缩空气产量达到48000 cfm，消耗9.3 MW电力。

在整个现场的生命周期中，操作条件发生了显著的变化。随着矿山的全面开发，生产作业所需的压缩空气流量达到峰值，趋于平稳，然后开始下降。然而，由于管道老化和设备故障，泄漏量随着时间的推移而增加。在90年代中期，当时被称为INCO的淡水河谷，怀疑他们的压缩空气系统没有以最佳效率水平运行，于是请来了一些专家压缩空气审计员。当时，一个新的矿井正在启动，发电厂的负责人面临着一些新的负荷，这将超过他现有系统的能力。购买所需的新生产设备将花费数百万美元。

图1:节选自原始审计显示了非常大的原始系统的规模(由Scot Foss完成的审计)

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出人意料的审计结果提高了人们对压缩空气使用的认识

电厂管理层对审计结果感到非常惊讶。在平均流量中，一半以上是由于泄漏和不当使用而浪费的。除此之外，审核员建议制定一个策略来发现和修复各个区域的泄漏，并安装监控仪器来跟踪各个使用区域的压缩空气流动。发电站的主管又往前走了一步。他开始向使用压缩空气的人收费——这立即引起了其他管理者对压缩空气高成本的意识。为了降低成本，他们开始进行泄漏修复工作，效果立竿见影。在几个月内，平均压缩空气流量下降了一半，大大降低了系统总成本，但也释放了压缩空气的生产能力。这一努力使得淡水河谷公司推迟了为新矿山购买昂贵压缩机的计划。

通过更好的控制和新的微调压缩机消除吹气

审核员还建议对涡轮压缩机进行控制升级，以提高操作效率。这些装置配备了先进的PLC控制器，增加了压缩机的调节范围。涡轮和离心式压缩机有一个运行区域，当压缩机产生的流量低于满负荷时，压缩元件中的内部流动变得不稳定。喘振会对压缩机造成损坏。更好的控制允许压缩机在没有喘振的情况下更低的转速，并使机组远离低效的吹气控制。吹气控制是指压缩机被误装以防止机组喘振。吹气是低效的，因为已经产生的压缩空气被释放到大气中，浪费了最初需要压缩它的动力。

淡水河谷的系统有3台容量在25000 cfm到18300 cfm之间的大型压缩机。这些被配置为基础压缩机，提供所需的大部分压缩空气。另外两个较小的9000 cfm压缩机被用作装饰压缩机。如果设施需要比生产一个大型基础压缩机更多的压缩机容量，则启动较小的微调单元，这比启动另一个大型压缩机消耗的电力要少得多。不幸的是，随着时间的推移，微调压缩机开始失效，唯一剩下的选择是运行两个大型压缩机，机组以吹出模式运行。这种效率低下的操作大大增加了压缩空气的成本。

四个大型，两级，水冷压缩机与螺旋阀控制作为装饰能力。

两个比一个好:更换淡水河谷最大的涡轮压缩机

该系统以非常高效的方式运行了一段时间，直到最大的涡轮压缩机5号机组遭受了灾难性的故障。当时的压缩空气需求是这样的，最大的涡轮压缩机和装饰容量刚好能满足压缩空气的需求。运行任何一个较小的涡轮都不能提供足够的容量，需要第二台大型涡轮压缩机上线。该操作较之前的操作方式有所倒退，降低了系统效率。5号机组的修理费用估计比新压缩机的价格要高。成本效益分析表明，购买新的压缩机是最具成本效益的解决方案。

淡水河谷发电厂主管没有购买一台新的大型压缩机作为替代，而是决定购买两台总发电量略低于5号机组的小型压缩机。这些机组购买的控制能够协调各机组之间的操作，因此它们将分担负荷，并使操作远离浪费的吹出区域。选用进气导叶，扩大了机组的调弯范围，提高了系统整体效率。每个阶段的机组都配有无气排水装置，以消除压缩空气的浪费。这些压缩机的进口从外部吸入冷压缩空气，增加压缩机在寒冷天气运行的吞吐量。机组配备了单独的流量计，因此可以监控机组的性能，以确保条件保持最佳。

用两个新的压缩机替换旧的Turbo 5可以节省大量的维修费用，并使系统更加高效。

新机组启动后，压缩空气系统效率恢复正常。事实上，由于这两台新压缩机比旧机组效率更高，还获得了一些额外的节省。通过验证，额外节省了100千瓦的电力，符合电力公司20万美元压缩空气奖励的条件。

冬季操作需要混合烘干机

淡水河谷的工厂是90年代初首批安装混合式空气干燥机的工厂之一。混合式干燥机是一种混合制冷和外部加热鼓风机式干燥剂干燥机。淡水河谷公司购买的这种型号运行周期为8小时，由露点传感器控制。

一般厂房产生的压缩空气是不干燥的，但冶炼厂的管道在冬天暴露在冰冻的温度下，需要干燥剂干燥的空气。这种级别的压缩空气质量在温暖的天气中是不需要的。使用混合干燥机可以在春季、夏季和秋季使用较便宜的冷冻空气，这些季节不会遇到冰冻温度。在冬季，干燥剂干燥器被激活，增加了用于再生干燥剂的加热器和鼓风机的电力成本，但消除了冶炼厂的结冰问题。与固定循环无热干燥剂相比，露点控制将加热器和鼓风机的运行延迟到必要时，在部分负载期间大幅降低整体运行成本。

混合式干燥器用于现场调节熔炉的空气。这是联合制冷/加热/鼓风机除湿装置的10,000 cfm额定制冷部分。