鼓风热再生吸附式干燥机电能移峰填谷的应用

叶晓明，吉 川，江志坚，伍光明，何 莹

(福州京东方光电科技有限公司，福建 福州 350300)

压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源，其应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车制造、电子、食品、医药、生化、国防、科研等行业[1-2]。为了消除压缩空气中的水分，需在压缩空气系统中配置相应的干燥机。近年来, 国内外都在积极开发压缩空气系统的节能研究[3]，而这些研究多数集中在压缩机上，对于压缩空气用量巨大的化工及半导体等行业，干燥机一年的耗电量可超过700万kWh，因此降低干燥机的耗能同样具有显著意义。本文针对吸附再生式干燥机两塔交替再生的特点，介绍了移峰填谷降低干燥机运行电费的应用实例。

1 鼓风热再生吸附式原理及再生时间调整

无热再生吸附式干燥机再生时的耗气量约为12%～15%，微热再生吸附式干燥机再生时的耗气量降至约6%～8%[4-5]；为进一步节能，鼓风热再生吸附式干燥机使用了鼓风机从环境抽取空气，实际了零耗气量，因此鼓风热再生吸附式干燥机在近些年得到了广泛地推广。但鼓风热再生吸附式干燥机再生时仍需要消耗大量的电能，可利用工业电价在不同时段的差异进一步节能。

如图1所示，再生式干燥机有两个干燥塔，当A塔通过塔内的干燥剂对空气进行吸附干燥时，B塔通过加热鼓风机吸入的大气对干燥剂进行再生。

图1 鼓风热再生式干燥机流程图

到达指定的时间周期后，A塔与B塔交替循环干燥与再生。 常规控制模式下，该干燥机的工作循环周期是16 h，在其中一塔干燥8 h，另一塔再生8 h(其中加热再生284 min，冷吹再生154 min，降压8 min，升压10 min，不同型号品牌的干燥机略有区别)，然后两塔交替进入下半个循环。实际运行中，为节能降耗，通常不使用常规控制模式，而是使用露点控制模式，这时干燥塔的工作时间将延长，另一塔暂停再生。露点控制模式本质是利用了干燥剂的富余干燥能力，减少重复加热带来的电量损失。露点控制模式的主要参数为“节能时间”，例如设置“节能时间”为2 h，干燥机运行了8 h后，两塔不进行切换，而是继续运行2 h。我们主要依据再生时的排气温度来判断干燥剂的再生是否彻底，当排气温度持续走低时，需要相应降低“节能时间”。

某地区220 kV的工业用电价格(含税价)如表1所示。

结合电价的峰谷平分布，当我们将“节能时间”控制为4 h，可将干燥机两塔的完整运行周期调整至24 h，再通过开停机将干燥机再生的时间集中在波谷与平谷进行(一次在波谷，一次在平峰段)，从而实现节能的目的。调整后的运行模式如图2所示。

表1 不同时段的电价

图2 干燥机在各时段的运行模式

每台干燥机的干燥能力因塔内实际填充的干燥剂重量、管道布置造成的阻力、加热器的实际输出功率等诸多因素而与设计值有一定的差异。在实际操作中，当无法实现所有干燥机均将干燥周期调整至24 h时，可以根据采用增开备用干燥机、调整单台干燥机的进气阀门来调整干燥机的“节能时间”；又或者是仅针对性地调整部分干燥机。

2 数 据

以某工厂干燥机系统的为例，说明干燥机电能移峰填谷的应用。该公司共有两套干燥系统，系统基本信息如表2所示。

表2 干燥系统基本设计信息

图3 调整前干燥机(5.0 bar系统)各时段耗电量

下述为5.0 bar系统的干燥机调整实例，调整前各台干燥机再生时间分布较为零散，调整后干燥机的耗电集中在特定的时段内，分别是11:00开始再生一次，23:00开始再生一次，从而避开了波峰再生。

图4 调整后干燥机(5.0 bar系统)各时段耗电量

调整后每天总耗电量基本不变(调整前23,332 kWh/天；调整后23,189 kWh/天)，按表1不同时段的电价计算后，电费下降比例高达23.2%，年节约费用102.3万元。

图5 增开备机前干燥机(7.0 bar系统)各时段耗电量

增开备机是调整干燥机节能时间非常有效的一种措施；干燥机再生时的总耗电量主要取决于总处理空气量，增开备机后，单机干燥机的耗电量降低，总耗电量并不会增加。下述为7.0 bar系统的干燥机调整实例，调整前为2用1备，调整后3台全开。

图6 增开备机后干燥机(7.0 bar系统)各时段耗电量

从图5及图6中可以看出，增开备机后，干燥机的再生时段由原来的两个时段(11:00开始的平峰与23:00开始的波谷)变成一个时段(23:00开始的波谷)，从而进一步节约电费。

3 结 语

利用吸附再生式干燥机两塔交替再生的特点实现电能移峰填谷，进而节约电费，经实践证明是可行的，操作简单且无需额外的投资与改造，对于电价存在平峰谷差异的地区，值得推广。