摘 要：以某電解鋁廠空壓站為例，以節(jié)能降耗為出發(fā)點，通過兩種設備選型方案的技術經(jīng)濟比較，最終確定技術先進和經(jīng)濟合理的選型方案。

關鍵詞：電解鋁廠；空壓站；設備選型

隨著我國鋁工業(yè)的迅速發(fā)展，電解鋁產(chǎn)能大量過剩，鋁價也大幅降低。如何減低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益?zhèn)涫芨鞔箐X廠的關注。電解鋁廠空壓站為電解車間、氧化鋁儲運和鑄造車間等用戶提供壓縮空氣，具有供氣量大，耗電多的技術特點，是全廠耗能大戶，因此有必要通過技術經(jīng)濟分析，確定合理的設備選型方案。

1 壓縮空氣用量

以某電解鋁廠為例，綜合考慮系統(tǒng)漏損、當?shù)卮髿鈮?、溫度和濕度等因素，?jīng)過修正計算，全廠壓縮空氣供量為：730.4m3/min（38℃，1.0133Bar）。

2 設備選型方案

2.1 方案一

2.1.1 工藝方案

采用螺桿式空壓機（配微熱再生吸附式干燥機），螺桿式空壓機系統(tǒng)工藝流程如下：室外清潔的空氣進入螺桿式空壓機，經(jīng)空壓機壓縮后的壓縮空氣進入儲氣罐，從儲氣罐出來的壓縮空氣通過除油過濾器除油后，進入微熱再生吸附式干燥機吸附干燥，干燥后的壓縮空氣通過除塵過濾器除塵后供給全廠壓縮空氣用戶。微熱再生式干燥機自用氣量為55.8m3/min，空壓站空壓機總產(chǎn)氣量為：730.4m3/min+55.8m3/min=786.2m3/min。

2.1.2 設備參數(shù)

空壓站設備選型如下：

螺桿式空壓縮機：10臺（9用1備），技術參數(shù)：容積流量Q=89m3/min，排氣壓力P=0.8MPa，用電功率500kW。

微熱再生吸附式干燥機（附除油和除塵過濾器）：10臺（9用1備），技術參數(shù)：容積流量Q=89m3/min，工作壓力P=0.8MPa，用電功率35.2kW。

儲氣罐：10臺（9用1備），容積V=10m3，工作壓力P=0.8MPa。

2.2 方案二

2.2.1 工藝方案

采用離心式空壓機（配余熱再生吸附式干燥機）+螺桿式空壓機（配微熱再生吸附式干燥機），螺桿式空壓機及其附屬設備僅用于調(diào)節(jié)負荷時使用。離心式空壓機系統(tǒng)工藝流程如下：室外清潔的空氣進入離心式空壓機，經(jīng)空壓機壓縮后的壓縮空氣進入余熱再生干燥機吸附干燥，干燥后的壓縮空氣通過除塵過濾器除塵后供給全廠壓縮空氣用戶。螺桿式空壓機系統(tǒng)工藝流程與方案一相同。

余熱再生式干燥機自用氣量為7.5m3/min，因螺桿式空壓機及其附屬設備僅用于調(diào)節(jié)負荷時使用，其自用氣量暫不考慮。空壓站空壓機總產(chǎn)氣量為：730.4m3/min+7.5m3/min=737.9m3/min。

2.2.2 設備參數(shù)

空壓站設備選型如下：

離心式空壓縮機：4臺（3用1備），技術參數(shù)：容積流量Q=250m3/min，排氣壓力P=0.8MPa，用電功率1320kW。

余熱再生吸附式干燥機（附除塵過濾器）：4臺（3用1備），技術參數(shù)：容積流量Q=250m3/min，工作壓力P=0.8MPa。

螺桿式空壓縮機：2臺（用于調(diào)節(jié)負荷），技術參數(shù)：容積流量Q=61m3/min，排氣壓力P=0.8MPa，用電功率330kW。

微熱再生吸附式干燥機（附除油和除塵過濾器）：2臺（用于調(diào)節(jié)負荷），技術參數(shù)：容積流量Q=61m3/min，工作壓力P=0.8MPa，用電功率30.2kW。

儲氣罐：2臺（用于調(diào)節(jié)負荷），容積V=8m3，工作壓力P=0.8MPa。

3 技術經(jīng)濟比較

3.1 技術性比較

兩種方案壓縮空氣的壓力露點、含油量、含塵量等技術參數(shù)均能滿足用戶需求。當用氣負荷波動時，方案一通過螺桿式空壓機的加、卸載來調(diào)整供氣量；方案二優(yōu)先通過螺桿式空壓機的加、卸載來調(diào)整供氣量，當用氣負荷波動大時，通過離心式空壓機的加、卸載來調(diào)整供氣量，總之，兩種方案均能滿足用戶需求。

3.2 經(jīng)濟性比較

3.2.1 初投資

兩種方案的設備采購與安裝費用相近，因離心式空壓機結構緊湊，單機產(chǎn)氣量大，與方案一相比，方案二廠房面積小，節(jié)省占地，土建成本低，節(jié)省初投資。

3.2.2 運行費用

螺桿式空壓機的壓縮原理為容積式壓縮，離心式空壓機的壓縮原理為速度式壓縮，因技術上的優(yōu)勢，離心式空壓機的運行耗電量低。離心式空壓機配套的余熱再生吸附式干燥機利用空壓機的高溫排氣（110～130℃）的余熱作為干燥劑的再生熱源，不耗電，更加節(jié)能。余熱再生吸附式干燥機自用氣為1%左右，微熱再生吸附式干燥機自用氣為7%左右，與方案一相比，方案二節(jié)氣48.3m3/min，可間接省電，達到節(jié)能的效果。

電價暫按0.4元/kWh計算，通過表1可以分析出：與方案一相比，方案二全年省電685.4×104kWh，節(jié)省運行費用274.16萬元。

3.2.3 維護費用

離心式空壓機與螺桿式空壓機相比，結構簡單，易損件少、維修量少、運轉(zhuǎn)周期長。方案一每年的維護費用為140萬元，方案二每年的維護費用為40萬元，方案二比方案一每年節(jié)省100萬元。

4 結束語

（1）兩種方案均能滿足用戶對壓縮空氣的氣量和品質(zhì)的要求。

（2）兩種方案的設備采購與安裝費用相近，但方案二占地小，土建成本低，初投資相對較低。

（3）離心式空壓機比螺桿式空壓機的運行單位耗電量低；離心式空壓機配套的余熱再生吸附式干燥機利用空壓機的高溫排氣的余熱作為干燥劑的再生熱源，不耗電，更加節(jié)能；同時余熱再生吸附式干燥機自用氣量少，間接省電，達到節(jié)能的效果。

（4）離心式空壓機與螺桿式空壓機相比，結構簡單，易損件少、維修量少、運轉(zhuǎn)周期長，維護費用低。

（5）綜上，方案二運行穩(wěn)定、初投資低、省電、節(jié)氣、維修費用低，節(jié)能效果顯著，故建議本工程采用方案二。

參考文獻

[1]GB 50029-2014.壓縮空氣站設計規(guī)范[S].

[2]《壓縮空氣站設計手冊》編寫組.壓縮空氣站設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1993，12.

作者簡介：秦學深（1982-），男，黑龍江龍江人，碩士，工程師，從事熱能動力工程設計工作。