壓縮空氣管道保溫設(shè)計(jì)的思路

1.1寒冷地區(qū)壓縮空氣管道需要保溫的必要分析目前水泥廠常用的螺桿式空壓機(jī)排氣溫度在40℃左右,排氣壓力在 0.5~0.8MPa,此時(shí)的壓縮空氣中的水蒸氣一般是飽和狀態(tài),然后通過空氣干燥機(jī),將壓縮空氣露點(diǎn)降低 ,使其在后續(xù)溫降過程中不析出水,避免因環(huán)境溫度低導(dǎo)致水在用氣點(diǎn)孔徑小的管路里結(jié)冰堵塞管路造成生產(chǎn)事故。目前寒冷地區(qū)壓縮空氣干燥機(jī)一般都采用效果好的微熱吸附式干燥機(jī) ,壓縮空氣理論露點(diǎn)能降到零下40℃。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中,因干燥機(jī)介質(zhì)更換不及時(shí)、干燥機(jī)壓縮空氣理論處理量小于實(shí)際通過量等問題 ,在寒冷地區(qū)水泥廠冬季生產(chǎn)中,即便采用了微熱吸附式干燥機(jī),還是會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)壓縮空氣管道用氣點(diǎn)析出水結(jié)冰后堵塞管路的現(xiàn)象。

故為了徹底避免寒冷地區(qū)壓縮空氣管道用氣點(diǎn)結(jié)冰堵塞問題,一個(gè)是在壓縮空氣源頭即空壓機(jī)站就把壓縮空氣溫度降到比室外環(huán)境溫度還低,這樣就能保證在整個(gè)壓縮空氣輸送管路中不會(huì)有水析出,但這個(gè)方案的投資及運(yùn)行成本決定了這個(gè)方案幾乎是不可能的;另一個(gè)是對從空壓機(jī)站至各用氣點(diǎn)的壓縮空氣管道進(jìn)行外保溫甚至是電伴熱 ,保證整個(gè)壓縮空氣輸送管路中的溫度不會(huì)低于水的“冷凝點(diǎn)”,這個(gè)方案投資及運(yùn)行成本低,適合寒冷地區(qū)水泥廠壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1.2 寒冷地區(qū)壓縮空氣管道保溫設(shè)計(jì)的計(jì)算方案為了簡化計(jì)算過程,我們將復(fù)雜的從空壓機(jī)站至各用氣點(diǎn)的壓縮空氣輸送過程中的換熱過程理解為簡單的管路散熱過程,采用距空壓機(jī)站最遠(yuǎn)端用氣點(diǎn)進(jìn)行核算,管道散熱量按照“水泥廠工藝設(shè)計(jì)手冊上生產(chǎn)管路中的管道保溫?zé)釗p失參考 ”進(jìn)行估算,熱源考慮壓縮空氣自身溫度、管路電伴熱及用氣點(diǎn)車間內(nèi)采暖對壓縮空氣管道的局部加熱,熱量平衡示意圖見圖1。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析各熱源對壓縮空氣用氣點(diǎn)溫度的影響、指導(dǎo)壓縮空氣管道保溫設(shè)計(jì)過程、總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況驗(yàn)證該計(jì)算方法的準(zhǔn)確性。

2 壓縮空氣管道保溫設(shè)計(jì)過程

2.1 設(shè)計(jì)條件

壓縮空氣出空壓機(jī)站時(shí)的溫度約40℃,冬季生產(chǎn)時(shí)室外環(huán)境最低溫度約-30℃,空壓機(jī)站至最遠(yuǎn)用氣點(diǎn)距離約1000m,電伴熱功率約20 W/m,用氣點(diǎn)車間采暖后室內(nèi)溫度約15 ℃。2.2 各熱量分項(xiàng)計(jì)算各熱量分項(xiàng)計(jì)算見表 1.2.3 計(jì)算結(jié)果

(1)當(dāng)壓縮空氣管道全程保溫,但不采取電伴熱及用氣點(diǎn)車間采暖時(shí),該項(xiàng)目壓縮空氣在用氣點(diǎn)處溫度為-7℃。

(2)當(dāng)壓縮空氣管道全程保溫、壓縮空氣管道上全程采用電伴熱時(shí),該項(xiàng)目壓縮空氣在用氣點(diǎn)處溫度為3℃。

(3)當(dāng)壓縮空氣管道全程保溫、壓縮空氣管道上全程采用電伴熱且對壓縮空氣用氣點(diǎn)車間采暖時(shí),該項(xiàng)目壓縮空氣在用氣點(diǎn)處溫度為4℃。2.4 結(jié)果分析

由以上計(jì)算結(jié)果可知,在該項(xiàng)目壓縮空氣管道輸送過程中,對用氣點(diǎn)處壓縮空氣溫度影響最大的熱源是壓縮空氣自身熱量,其次是電伴熱、最后是用氣點(diǎn)車間采暖;

在寒冷地區(qū)壓縮空氣管道上是否需要保溫、是否需要增設(shè)電伴熱等措施是通過計(jì)算得出的，當(dāng)計(jì)算出的壓縮空氣在用氣點(diǎn)處溫度低于“冷凝點(diǎn)”時(shí)就需要設(shè)計(jì)管道保溫甚至是增設(shè)電伴熱等措施。根據(jù)以上計(jì)算及分析結(jié)果,該項(xiàng)目決定對壓縮空氣管道全程保溫、全程采用電伴熱。

使用效果

我公司某水泥廠項(xiàng)目自2016年順利投產(chǎn)至今沒有出現(xiàn)過任何因壓縮空氣用氣點(diǎn)管道內(nèi)結(jié)冰堵塞的事故,壓縮空氣管道各排水點(diǎn)在冬季生產(chǎn)時(shí)運(yùn)行正常,說明以上寒冷地區(qū)壓縮空氣管道保溫設(shè)計(jì)流程可行。

(1)在寒冷地區(qū)的水泥廠冬季生產(chǎn)室外最低環(huán)境溫度低于零下20℃時(shí),就必須在壓縮空氣管道設(shè)計(jì)時(shí)考慮壓縮空氣管道保溫設(shè)計(jì).

 (2)壓縮空氣管道電伴熱每米功率低,壓縮空氣管道局部增加電伴熱意義不大,故建議壓縮空氣管道保溫設(shè)計(jì)增加電伴熱時(shí)采用全程電伴熱設(shè)計(jì);(3)用氣點(diǎn)車間內(nèi)采暖對壓縮空氣用氣點(diǎn)處溫度影響幾乎可以忽略,且此措施投資大 ,故沒有必要僅為了增加壓縮空氣在用氣點(diǎn)處溫度就對用氣點(diǎn)整個(gè)車間或車間內(nèi)局部進(jìn)行采暖。

結(jié)語

國內(nèi)很少會(huì)遇到如此寒冷的水泥廠建設(shè)項(xiàng)目，就算是北方有極寒氣候,大部分水泥廠也會(huì)在冬季因市場停產(chǎn),之前我們沒有對寒冷地區(qū)水泥廠壓縮空氣管道保溫設(shè)計(jì)給予足夠重視。隨著我國水泥廠建設(shè)在國際市場的延伸,越來越多的極寒地區(qū)的水泥廠建設(shè)項(xiàng)目需要進(jìn)行設(shè)計(jì),在此過程中要充分考慮環(huán)境對壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響 ,在設(shè)計(jì)過程中解決壓縮空氣管道保溫問題,避免現(xiàn)場對壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行整改工作,保證項(xiàng)目冬季順利穩(wěn)定運(yùn)行。