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“开一停三(50>100)”是夸张还是真实

责任编辑:西安超滤作者:admin人气: 发表时间:2016-10-20 15:29:00

西安超滤  李大明


引言:无锡华润微电子(南区)共有三座空压站(通过管网互连)十台空压机组(无油螺杆+无热再生干燥器),为晶元制造提供露点≤-70℃的无油干燥压缩空气。其中一座空压机站原有3台套不同流量的空压机组,因供气量不足,撤走一台较小型机组,更新为一台产气量更大的离心空压机组(两级压缩离心机+零排放压缩热干燥器),新设备开启后,原站房两台空压机组全部停运并有一定富裕供气量,导致相邻另一座空压机房的一台较小型机组也停止运行。从而形成了“开一停三,开50大于100”的奇怪现象(新增和原有设备参数见下表)。此现象引起了用户内部质疑,笔者作为供货方专程赴现场观察调研,试做出分析解释如下:



1、假定条件:

1.1因该厂所拥有的空压机及干燥器均为一线或二线品牌,本文将不质疑所有设备的性能与质量,仅就设备的工作原理、工艺流程和现场工况进行分析。

1.2再生气消耗量由该型号干燥器出厂前或调试中设定,在运行中不可能变化;有效供气量由空压机的排气量、负载率和干燥器的再生气消耗量三者确定,本文假定无油螺杆空压机负载率为90%。

1.3因原有无油螺杆和新增小型离心机均为两级压缩,两种机型比功率基本相当。

2、设备参数表:



3、分析与计算:

3.1再生气量:无热再生干燥器以产品气和吸附过程中产生的少量吸附热作为再生能源,再生过程耗气量由再生吹扫气和卸压排放气两部分组成,一般情况下占到额定处理气量的20%左右。由于本系统属于超低露点(DP≤-70℃),再生气量至少需增加到25%左右。

必须指出的是,现场冷却水采用冷冻水,水温约22℃,进吸附塔的压缩空气温度为25℃左右,属于典型的冷冻除水+吸附干燥流程,此工况对降低产品气露点十分有利,但对再生过程造成极大伤害。该流程类似于目前市场上错误应用的组合式干燥机(冷干+无热)一类,但比其更严重,该流程的致命弱点是冷气再生。市场上运行的绝大部分冷干+无热组合式实测露点是冷干机的露点(PDP=5~15℃),再生气耗是无热再生干燥器的气耗,若想降低露点则必须加大再生气量5~10%(见文献《无热再生吸干机前加装冷干机的能耗分析》),本文采用5%,则总再生气量为(20+5+5)%。


另从现场观察,供货商为了确保气体质量,有意加大了干燥器选型规格,从上表中可看出,空压机的额定排气量为104m3/min,而干燥器的额定处理气量为141 m3/min,后者比前者增大135.6%,干燥器的实际耗气量应为(55m3 ×2+31)×30%=42.3 m3/min。

3.2空压机侧:停运3台机的排气量为104 m3,按90%负载率计算为104×90%=93.6 m3,有效供气量为93.6-42.3=51.3 m3

新增离心机排气量为52 m3,考虑到离心机一般采用标准状态,螺杆机采用自由状态,前者换算成后者一般可扩大10%以上,则新增机排气量为52 ×1.1=57.2 m3(按负载率100%)。

3.3 分析计算至此已经明确:新增机有效供气量为57.2 m3,大于停运3台机有效供气量51.3 m3,所以“开一停三,开50大于100”不是神话,是因为采用了最新型的“零气耗压缩热”干燥器,这种超级节能、超大功能的第四代吸附式

干燥器整合了压缩热利用和零气耗再生两种技术,同时做到了低露点、低能耗、是无油机(无油螺杆和离心机)的最佳搭配。


4、简易节能降耗计算:

按照电费 0.65 元/kwh、无油干燥空气 0.14 元/m3 、每年开机 8000h 计算:

4.1纯电费:0.65元/kwh ×(635-370)kw×8000h=137.8万元/年

4.2 气费:0.14元/m 3 ×42.3m3 /min×60min×8000h=284.2万元/年

4.3 投入产出比:2~4个月。

5、结论:影响原无油螺杆+无热再生系统消耗巨量产品气的因素主要为无热再生变压吸附原理;其它相关因素有低露点、低温气再生、加大选型规格、空压机负载率,最终造成空压机额定排气量50%以上被流失,而采用离心机+零气耗压缩热系统时,压缩机实际排气量有可能大于铭牌排气量,干燥器无需消耗产品气。前者减,后者加,后者实际供气量大于或等于前者有理有据。

简单的节能降耗计算和投资回报率预示着中国大量的晶元加工和电子封装生产线有一种简单易行、节能效益显著的方法和技术,由于压缩空气品位高昂,吸附式干燥器能耗巨大,加速吸附式干燥器的升级换代对智能制造和各行各业节能挖潜将发挥重要作用。

参考文献:《无热再生吸干机前加装冷干机的能耗分析》