鈕惠祥

（盛虹集團有限公司熱電分廠，江蘇 蘇州 215228）

1 概述

盛虹集團有限公司是以印染、化纖、石化等為核心的現(xiàn)代化企業(yè)。集團的熱電分廠有6 臺100t/h 燃煤鍋爐、3 臺汽輪電機組，總裝機36MW。集團下屬盛虹化纖有限公司生產(chǎn)裝置需用壓縮空氣3000 ～4000NM3/min，壓力在0.5 ～1.2MPa?，F(xiàn)供氣由盛虹化纖壓縮空氣站單獨供給，該壓縮空氣站0.8MPa 等級的設備20 臺，總?cè)萘?125NM3/min。

根據(jù)運行實踐經(jīng)驗，原有壓縮空氣供應站存在以下問題：（1）電動離心式、螺桿式壓縮機采用品牌較多，各站壓縮空氣站的備用機不能共享，設備的閑置、備品配件規(guī)格多，影響維修及設備的正常運轉(zhuǎn)。機組就地控制，管理分散，調(diào)度不統(tǒng)一。（2）盛澤鎮(zhèn)紡織科技示范園的織造企業(yè)有噴氣織機15000 臺左右，壓縮空氣用量約20000NM3/min，全部用電動空壓機組，占地約23333m2，電負荷12 萬kW，占地多運行成本高，不利于提高園區(qū)的規(guī)模效益。

鑒于上述原因，盛虹集團熱電分廠建設一座壓縮空氣站，用蒸汽作為動力來驅(qū)動離心式空壓機，壓縮空氣實現(xiàn)集中供應，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，積極推動當?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展，社會效益顯著。項目采用背壓式蒸汽透平空壓機組，技術成熟可靠，其相比電動空壓機，在節(jié)能、投資、占地、運行成本等方面優(yōu)勢顯著。蒸汽透平空壓機相對于電動空壓機有以下突出優(yōu)點：（1）電機啟動瞬時電流高，使電源的運行受到影響，存在安全隱患，而蒸汽透平空氣壓縮機不存在這種情況。（2）蒸汽透平的高轉(zhuǎn)速能適應高轉(zhuǎn)速壓縮機的驅(qū)動要求，而電機則無法滿足，除非增設增速器等設備。（3）大型汽動壓縮機采用集中控制，出風質(zhì)量可以得到有效保障，供風質(zhì)量好。（4）大型汽動空壓供風系統(tǒng)供氣管網(wǎng)貯備容積很大，系統(tǒng)的抗壓力波動強，系統(tǒng)運行壓力更穩(wěn)定。從設備的選型來看，本項目的主要設備汽輪機、壓縮機、干燥器等，在國內(nèi)均有多家業(yè)績良好、技術實力在全球處于較高水平的設備制造廠家可供選擇。

2 壓縮空氣系統(tǒng)的主要設備

2.1 空壓機

目前壓縮空氣站使用的壓縮機主要類型有：螺桿式、活塞式、離心式等形式?；钊綑C組結構復雜，易損件多，維修工作量大；螺桿式機組熱效率較低，滿載時功率消耗比活塞式壓縮機高15%左右；離心式壓縮機組易損件少，工作可靠，使用壽命長，壓縮空氣無污染，轉(zhuǎn)速高，用蒸汽透平驅(qū)動，便于蒸汽能級利用。

經(jīng)綜合比較，利用盛虹熱電分廠的次高壓次高溫蒸汽，用次高壓透平機組拖動離心式壓縮機。汽輪壓縮機組采用沈鼓引進西門子技術的國產(chǎn)成熟產(chǎn)品。

2.2 干燥器

（1）用戶的質(zhì)量要求。根據(jù)用戶對壓縮空氣的品質(zhì)要求，壓縮空氣出口質(zhì)量等級按3 級考慮：顆粒直徑≤40μm，顆粒含量≤5μm/m3，油含量≤0.1mg/m3，壓力露點≤-20℃。

（2）干燥方式。常用的壓縮空氣干燥處理方式為吸附法和冷凍法。吸附法是利用硅膠、活性氧化鋁、分子篩吸附空氣中的水分干燥壓縮空氣，該方法可以使壓縮空氣的露點達到-20 ～-70℃。冷凍法是利用制冷設備將壓縮空氣冷卻至一定的露點，析出過飽和的水分干燥壓縮空氣，該方法可以使壓縮空氣的露點達到2 ～10℃。根據(jù)用戶對壓縮空氣品質(zhì)的需求，本項目選用吸附式干燥器，由于離心壓縮機末級后冷前空氣溫度≥120℃，可以充分利用這部分余熱，降低干燥器再生能耗。

3 節(jié)能成效分析

該項目的節(jié)能主要體現(xiàn)在能量梯級利用和干燥器再生的改進。能量梯級利用節(jié)約的能源可從電價及汽耗體現(xiàn)：從電價來看，火力發(fā)電廠上網(wǎng)電價平均約為0.5 元/kW·h，電動空壓站從電網(wǎng)取電價格平均約為0.70 元/kW·h，差價約為40%，差價對于企業(yè)就意味著效益流失，對于社會意味著能源浪費。從耗汽量方面來看，以一臺700NM3/min、0.8MPa 的汽輪空壓機為例，消耗4.9MPa、490℃的蒸汽約42t/h，相同電動空壓機組電負荷為4200kW，相當于次高壓蒸汽約45.5t/h。采用大型汽動空壓機比電動空壓機次高壓蒸汽的消耗量約減少8.3%?？諝鈮嚎s機出口的壓縮空氣需進行后處理（凈化、干燥）再送往用戶。目前常用的再生方式主要有熱再生和無熱再生兩種：有熱再生需要耗電或耗熱，再生能耗約為12%；無熱再生，需要消耗10%～15%的壓縮空氣，約耗能12%。本項目選用壓縮熱再生式吸附干燥工藝，干燥器再生依靠壓縮空氣自身熱來再生吸附劑，可節(jié)約12%能耗。該項目有25%左右的節(jié)能量。

通過節(jié)能審計中心的計算方法，以壓縮空氣的不同產(chǎn)生方法所需消耗能源單耗做一下比較獲得該項目的節(jié)能成效分析如下：

（1）本項目實施前對小型電動壓縮空氣站的能源計量邊界是輸入能源為用電量、用水量（可計量相應用電量），輸出為壓縮空氣量，實際運行數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 項目實施前的電動壓縮空氣機組的耗能

電動空壓機每立方米凈化壓縮空氣耗煤量：4565785÷805693461×330=40.663g/m3（平均供電標煤耗為330g/kW·h）。

（2）本項目實施后對大型汽動壓縮空氣站的能源計量邊界是：輸入能源為壓縮空氣站設備的用電量、用水量、用蒸汽的流量，輸出能源為壓縮空氣的流量、汽輪機背壓蒸汽的流量，實際運行數(shù)據(jù)如表2 所示。

項目實施后壓縮空氣耗標煤量：[（380304×3363.58- 375917×3013.26）×1000×0.03412÷1000÷0.86-1294910÷330]÷349981457=15.381g/m3。

注：3363.58kJ/kg 為4.9MPa/470 ℃新 蒸 汽 的 焓值；3013.26kJ/kg 為0.8MPa/280 ℃排汽蒸汽的焓值；0.03412kg/GJ 為“能源折標煤參考系數(shù)”折算系數(shù)；0.86為鍋爐的熱效率；330g/ kW·h 為平均供電標煤耗。

（3）根據(jù)計算，項目建成后壓縮空氣的節(jié)能量為40.663-15.381=25.282g/m3。項目實施完畢后節(jié)能量為1400×60×8400×25.282÷1000000=1.78 萬t/a。其中，機組年利用小時數(shù)為8400h。

表2 項目實施后的汽動壓縮空氣機組的耗能

4 結束語

盛澤織造區(qū)的企業(yè)規(guī)模較大，電能消耗的總量較高，壓縮空氣需求量也日趨增長，隨著企業(yè)的發(fā)展，能耗的增加與效益的產(chǎn)出日益成為制約企業(yè)擴大生產(chǎn)的“瓶頸”。因此除了從企業(yè)自身“挖潛增效”之外，采用合理可靠，經(jīng)濟效益明顯的生產(chǎn)工藝也是必不可少的。大型集中汽動空壓站對蒸汽能級逐級利用，比電動壓縮機是節(jié)能明顯（節(jié)能30%）。以開發(fā)區(qū)總壓縮空氣需求量20000m3/min 計算，采用電動空壓縮機，年耗電12萬kW·h，采用大型汽動空壓機可每年節(jié)約電能2.4 萬kW·h，產(chǎn)生的社會效益相當可觀。從上節(jié)節(jié)約標煤的計算可以看出，項目約可節(jié)約標煤量為1.78 萬t/a。這就意味著節(jié)省煤耗資金1620 萬元（標煤價格910 元/t）。根據(jù)我國原煤平均特性計算，年減排SO2 量約為115t；CO2量約為117t；NOX量約為56t。汽動空氣壓縮機站比電動空氣壓縮機節(jié)約用地23333m2。壓縮熱再生式干燥器，干燥器再生零耗氣、零排放，比電動壓縮空氣站可節(jié)省約12%的再生用氣量。壓縮空氣出口露點低、潔凈度高，減少用戶端的頻繁切水損耗，節(jié)能效果顯著。由此可見，本項目依托集團產(chǎn)業(yè)及區(qū)域優(yōu)勢，以大型汽輪壓縮空氣機組替代電動壓縮空氣機組在節(jié)能、環(huán)保、社會具有明顯的綜合效益。