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【摘 要】 在水泥生产线工程设计中，空压机站的设计属于辅助性设计。然而，在实际生产运行过程中，空压机站却是一个至关重要的动力源。对预热器防堵、通堵，收尘装置的高效运转，气动阀门的执行到位以及主机设备的安全可靠运转都起着至关重要的作用。
【关键词】 水泥生产线；空压机站；设计
1、空压机站工艺系统和空气压缩机选型
1.1工艺系统
入口空气过滤器、空气压缩机、后冷却器、干燥净化装置及贮气罐等。空气压缩机吸入口设置消声装置；空气压缩机本体，主要是螺杆式压缩机；设置隔声罩；放风系统设置放r风消声器。空气压缩机除容量很小者采用风冷大部分为水冷却。站内有供、排水系统。进入压缩机的水管应有水流指示装置，或设置排水漏斗，以监视冷却水的连续供应。压缩空气中所含的油及水，大部分在冷却器及贮气罐中析出，站内设置废油收集箱及油水分离装置。
1.2可供选择的空气压缩机的种类
（1）往复活塞式空气压缩机。其背压稳定，能适应流量的大幅度变化，热效率较高；一般压力范围内，对材料的要求低，价钱比较便宜，因而使用较为广泛。但其结构复杂，易损件多，维修量较大；运转时有振动，空气压力有脉动；单机排气量大时，设备大而笨重。因此，在冶金厂使用时，单机排气量一般不超过100m3/min。
（2）螺杆式空气压缩机。其结构紧凑，重量轻，体积小。维修量小。但转子加工精度要求高，运行噪声较大。这种机器的选用量日益增多，尤其适于用作移动式空压机。
（3）离心式空气压缩机。其机组外形尺寸小、重量轻、供气均匀、易损部件少；机体内部不需要润滑，因此气体不被油污染。离心式空压机在风量大、压力不太高的情况下比较经济，主要用于大风量压缩空气供应。
压缩空气的质量直接影响着气动机械和仪表的工作特性和使用寿命。随着冶金工艺用气设施对压缩空气质量要求的提高，含油、水的压缩空气将逐渐被无油无水的压缩空气所代替。离心式空压机为无油压缩机，往复活塞式及螺杆式空压机均有无油空压机的品种可供选用。
2、辅助设施
主要包括：空气过滤器、后冷却器及贮气罐等。
2.1、空气过滤器
空气进入空压机前，须滤去灰尘及其它杂质。空气过滤器有油浸式、填充纤维式及布袋式多种。油浸式过滤器在过滤清洗污油、污水处理方面比较困难。容量较大的空压机宜采用布袋式过滤器。有些生产厂将过滤器制成有消声、过滤两种功能。
2.2、后冷却器
可改善压缩空气的质量，除去大部分的水分和油。经过后冷却器可将压缩空气的温度降低到45～55℃，降低了空气的比容，改善了输送条件。结构上有列管式、散热片式、套管式及蛇形管式等。常用的中、小型空压机多采用散热片式。
2.3、贮气罐
用于缓冲用户负荷突然变化的影响，减弱活塞式空压机排出的周期性气流脉动。一些特殊设备，如气动仪表，要求断电后仍能维持一段时间的压缩空气供应，需设置较大容积的贮气罐。
3、缩空气的干燥与除油
供应无油无水压缩空气时，需选用无油空气压缩机，并对空气进行干燥处理，或在普通空压机供气系统中使用除油器，然后再干燥。
3.1、干燥
压缩空气的干燥处理，一般多采用冷冻法和吸附法，或两者结合。
冷冻法是将压缩空气降温除去水分，主要用于流量较大，脱水要求不高的压缩空气处理中。可将0.8MPa压力的压缩空气的压力露点温度降至1～10℃，其常压露点温度相当于-24～-20℃，即常压下每立方米含水0.6～0.9g。冷冻法设备简单，没有吸附剂老化、毒化问题，耗电较少，目前其应用日渐增多。
吸附法是利用不同程度吸湿性能的吸附剂，如硅胶、铝胶及分子筛等来吸附空气中的水分，以达到干燥的目的。吸附剂需周期地进行再生，分有热再生及无热再生两种形式：（1）有热再生用电加热空气，加热后的空气带走吸附剂上的水分，完成再生。这种再生方式的干燥器，本体的阀门组及管道系统比较简单，但要设置电加热器、鼓风机等辅助设施。（2）无热再生是使用干燥后的常温空气来再生吸附剂。此法将使外供压缩空气量减少15%～20%。在压缩空气供应紧张时，不宜采用这种再生方式。
3.2、除油
在含油压缩空气系统中如有部分设备要求无油污水的压缩空气，可考虑对这部分压缩空气进行除油处理，然后再进行干燥。除油多采用过滤式除油器，其中设置可更换或再生的除油滤芯。除油器同时可进一步除去空气中的含尘量和部分水分。
4、压缩空气站选址及站内设备布置
压缩空气站在厂内的布置可根据下列因素，经技术分析后確定。
靠近用气负荷中心；供电、供水合理；有扩建发展的可能；避免靠近散发爆炸性、腐蚀性和有毒气体及粉尘等有害物的场所，并位于上述场所全年风向最小频率的下风侧；要考虑与有噪声、振动防护要求场所的间距。
另外，空压站的朝向，宜使车间有良好的通风；装有活塞空气压缩机或离心空气压缩机，或单机额定排气量大于等于20m3/min螺杆空气压缩机的空压站宜为独立建筑物。
压缩空气站的生产火灾危险性类别一般为丁类或戊类，应根据规模、空压机的型式进行合理的布置，要点如下：（1）压缩空气站内宜设置辅助间。其面积一般为空压站总面积的15%左右。（2）离心空气压缩机吸气过滤装置宜独立布置，与压缩机的连接管道力求短、直。严寒地区应有防寒措施。（3）压缩空气储罐应布置在室外，并宜位于车间的北面。立式储气罐与机器间外墙的净距离不应小于1m，并不影响采光和通风。（4）夏热冬冷和夏热冬暖地区，要对设备和管道采取减少散热的措施。（5）螺杆空气压缩机组和活塞空气压缩机组，宜单排布置。机组间通道的宽度，应根据设备操作、拆装和运输的需要确定，其净距应按规定执行。（6）当空气干燥净化装置设在空压站内时，宜布置在靠辅助间的一端，当用户要求压缩空气压力露点低于-40℃，或含尘粒子小于1μm时，空气干燥净化装置宜设在用户处。（7）单台排气量等于或大于20m3/min，且安装容量等于或大于60m3/min的空压站，宜设检修用起重设备，其起重能力按空压机的最重部件确定。吊车一般不超过2t。 5、水泥生产线压缩空气站的设计原则
5.1压力
水泥生产用气压力大多在0.5～0.8MPa，一般按照最高供气0.8MPa的设计压力进行选择，而后在各个车间入口处按不同压力要求进行减压。
5.2用气质量
根据各个车间对压缩空气质量（干燥度、含水量和含油量等指標）要求的不同来选择后续处理设备。水泥生产的用气多为仪表、阀门控制、脉冲喷吹和空气炮等，一般设计可按同一空气品质（露点比环境温度下限值低10℃、含尘粒径不应大于3μm、油分含量不应大于10mg/m3）对待，即在压缩空气站内集中处理即可。
5.3负荷特点
根据生产区压缩空气用气时段、用气多少、距离远近等因素来确定配置压缩空气站的个数、总图位置，以达到经济合理的配置。一般就近设置两座压缩空气站（熟料线、粉磨系统分别设置一座），若车间用气点距离压缩空气站较远，应在用气点附近（车间外）设置储气罐，以平衡气量、稳定压力。此外，水泥生产线矿山区域如果距离厂区较远，可单独设置一座小型的空压机站。设备一般选择空压机的一体机。
6、节能
我国能源消耗量大、利用率低的重要之一是技术装备和工艺落后，降低能耗首先应从设计做起。因此在设计过程中对设备的选型尤其关键。
6.1空压站应有良好的通风措施
当空压站室内温度过高时，易引起机组运行工况恶化，导致空压机频繁停机，从而造成设备的电耗上升、寿命下降。为避免此情况发生，需做好空压站室内通风设计。空压机的热风应用风管排出至室外，并根据设备冷却风量核算站房自然通风面积是否足够，是否需要增设机械通风装置。
6.2采用鼓风外加热或压缩热再生型吸附式干燥器
常见的压缩空气干燥器按工作原理分为冷冻式和吸附式两种。据相关检测数据，干燥器折合到压缩机耗能的比例，冷冻式电耗约3～5%，加热再生吸附式约8～10%，无热、微热再生式为18%。干燥器选型时，吸附干燥器要优于冷冻式干燥器，而在选用吸附式干燥器时，应尽量选用有热再生式干燥器。
6.3利用空压机热风进行站房采暖
在设计北方寒冷或严寒地区的空压站时，需在空压机排风管上设置可调节风口，样在站房需要采暖时就可开启可调节风口将一部分热风引至室内。
6.4设计合理的压缩空气管路
根据用户小时最大耗量选择合适的管径将管路系统的压力损失降到最低，从而达到节能降耗的目的。
7、结语
压缩空气具有易储存、好控制、流动性强、安全环保等优点，已成为工业领域中应用最广泛的动力源之一。缩空气作为气动用气和仪表用气已经广泛的应用于工业生产的各个领域。压缩空气的品质和供应方式的选择越来越受到关注压机作为提高气体压力的机械设备在工程设计中不可缺少
参考文献：
[1]杨寿亭.压缩空气站的节能设计[J].节能，2003，01：42-44.
[2]张春静，张松巍，缪祥来，唐占甫.水泥生产线压缩空气站的设计分析[J].水泥，2011，11：42-43.
[3]马志锋.工厂压缩空气管道设计及施工[J].科技资讯，2013，18：163-164.
【关键词】 水泥生产线；空压机站；设计
1、空压机站工艺系统和空气压缩机选型
1.1工艺系统
入口空气过滤器、空气压缩机、后冷却器、干燥净化装置及贮气罐等。空气压缩机吸入口设置消声装置；空气压缩机本体，主要是螺杆式压缩机；设置隔声罩；放风系统设置放r风消声器。空气压缩机除容量很小者采用风冷大部分为水冷却。站内有供、排水系统。进入压缩机的水管应有水流指示装置，或设置排水漏斗，以监视冷却水的连续供应。压缩空气中所含的油及水，大部分在冷却器及贮气罐中析出，站内设置废油收集箱及油水分离装置。
1.2可供选择的空气压缩机的种类
（1）往复活塞式空气压缩机。其背压稳定，能适应流量的大幅度变化，热效率较高；一般压力范围内，对材料的要求低，价钱比较便宜，因而使用较为广泛。但其结构复杂，易损件多，维修量较大；运转时有振动，空气压力有脉动；单机排气量大时，设备大而笨重。因此，在冶金厂使用时，单机排气量一般不超过100m3/min。
（2）螺杆式空气压缩机。其结构紧凑，重量轻，体积小。维修量小。但转子加工精度要求高，运行噪声较大。这种机器的选用量日益增多，尤其适于用作移动式空压机。
（3）离心式空气压缩机。其机组外形尺寸小、重量轻、供气均匀、易损部件少；机体内部不需要润滑，因此气体不被油污染。离心式空压机在风量大、压力不太高的情况下比较经济，主要用于大风量压缩空气供应。
压缩空气的质量直接影响着气动机械和仪表的工作特性和使用寿命。随着冶金工艺用气设施对压缩空气质量要求的提高，含油、水的压缩空气将逐渐被无油无水的压缩空气所代替。离心式空压机为无油压缩机，往复活塞式及螺杆式空压机均有无油空压机的品种可供选用。
2、辅助设施
主要包括：空气过滤器、后冷却器及贮气罐等。
2.1、空气过滤器
空气进入空压机前，须滤去灰尘及其它杂质。空气过滤器有油浸式、填充纤维式及布袋式多种。油浸式过滤器在过滤清洗污油、污水处理方面比较困难。容量较大的空压机宜采用布袋式过滤器。有些生产厂将过滤器制成有消声、过滤两种功能。
2.2、后冷却器
可改善压缩空气的质量，除去大部分的水分和油。经过后冷却器可将压缩空气的温度降低到45～55℃，降低了空气的比容，改善了输送条件。结构上有列管式、散热片式、套管式及蛇形管式等。常用的中、小型空压机多采用散热片式。
2.3、贮气罐
用于缓冲用户负荷突然变化的影响，减弱活塞式空压机排出的周期性气流脉动。一些特殊设备，如气动仪表，要求断电后仍能维持一段时间的压缩空气供应，需设置较大容积的贮气罐。
3、缩空气的干燥与除油
供应无油无水压缩空气时，需选用无油空气压缩机，并对空气进行干燥处理，或在普通空压机供气系统中使用除油器，然后再干燥。
3.1、干燥
压缩空气的干燥处理，一般多采用冷冻法和吸附法，或两者结合。
冷冻法是将压缩空气降温除去水分，主要用于流量较大，脱水要求不高的压缩空气处理中。可将0.8MPa压力的压缩空气的压力露点温度降至1～10℃，其常压露点温度相当于-24～-20℃，即常压下每立方米含水0.6～0.9g。冷冻法设备简单，没有吸附剂老化、毒化问题，耗电较少，目前其应用日渐增多。
吸附法是利用不同程度吸湿性能的吸附剂，如硅胶、铝胶及分子筛等来吸附空气中的水分，以达到干燥的目的。吸附剂需周期地进行再生，分有热再生及无热再生两种形式：（1）有热再生用电加热空气，加热后的空气带走吸附剂上的水分，完成再生。这种再生方式的干燥器，本体的阀门组及管道系统比较简单，但要设置电加热器、鼓风机等辅助设施。（2）无热再生是使用干燥后的常温空气来再生吸附剂。此法将使外供压缩空气量减少15%～20%。在压缩空气供应紧张时，不宜采用这种再生方式。
3.2、除油
在含油压缩空气系统中如有部分设备要求无油污水的压缩空气，可考虑对这部分压缩空气进行除油处理，然后再进行干燥。除油多采用过滤式除油器，其中设置可更换或再生的除油滤芯。除油器同时可进一步除去空气中的含尘量和部分水分。
4、压缩空气站选址及站内设备布置
压缩空气站在厂内的布置可根据下列因素，经技术分析后確定。
靠近用气负荷中心；供电、供水合理；有扩建发展的可能；避免靠近散发爆炸性、腐蚀性和有毒气体及粉尘等有害物的场所，并位于上述场所全年风向最小频率的下风侧；要考虑与有噪声、振动防护要求场所的间距。
另外，空压站的朝向，宜使车间有良好的通风；装有活塞空气压缩机或离心空气压缩机，或单机额定排气量大于等于20m3/min螺杆空气压缩机的空压站宜为独立建筑物。
压缩空气站的生产火灾危险性类别一般为丁类或戊类，应根据规模、空压机的型式进行合理的布置，要点如下：（1）压缩空气站内宜设置辅助间。其面积一般为空压站总面积的15%左右。（2）离心空气压缩机吸气过滤装置宜独立布置，与压缩机的连接管道力求短、直。严寒地区应有防寒措施。（3）压缩空气储罐应布置在室外，并宜位于车间的北面。立式储气罐与机器间外墙的净距离不应小于1m，并不影响采光和通风。（4）夏热冬冷和夏热冬暖地区，要对设备和管道采取减少散热的措施。（5）螺杆空气压缩机组和活塞空气压缩机组，宜单排布置。机组间通道的宽度，应根据设备操作、拆装和运输的需要确定，其净距应按规定执行。（6）当空气干燥净化装置设在空压站内时，宜布置在靠辅助间的一端，当用户要求压缩空气压力露点低于-40℃，或含尘粒子小于1μm时，空气干燥净化装置宜设在用户处。（7）单台排气量等于或大于20m3/min，且安装容量等于或大于60m3/min的空压站，宜设检修用起重设备，其起重能力按空压机的最重部件确定。吊车一般不超过2t。 5、水泥生产线压缩空气站的设计原则
5.1压力
水泥生产用气压力大多在0.5～0.8MPa，一般按照最高供气0.8MPa的设计压力进行选择，而后在各个车间入口处按不同压力要求进行减压。
5.2用气质量
根据各个车间对压缩空气质量（干燥度、含水量和含油量等指標）要求的不同来选择后续处理设备。水泥生产的用气多为仪表、阀门控制、脉冲喷吹和空气炮等，一般设计可按同一空气品质（露点比环境温度下限值低10℃、含尘粒径不应大于3μm、油分含量不应大于10mg/m3）对待，即在压缩空气站内集中处理即可。
5.3负荷特点
根据生产区压缩空气用气时段、用气多少、距离远近等因素来确定配置压缩空气站的个数、总图位置，以达到经济合理的配置。一般就近设置两座压缩空气站（熟料线、粉磨系统分别设置一座），若车间用气点距离压缩空气站较远，应在用气点附近（车间外）设置储气罐，以平衡气量、稳定压力。此外，水泥生产线矿山区域如果距离厂区较远，可单独设置一座小型的空压机站。设备一般选择空压机的一体机。
6、节能
我国能源消耗量大、利用率低的重要之一是技术装备和工艺落后，降低能耗首先应从设计做起。因此在设计过程中对设备的选型尤其关键。
6.1空压站应有良好的通风措施
当空压站室内温度过高时，易引起机组运行工况恶化，导致空压机频繁停机，从而造成设备的电耗上升、寿命下降。为避免此情况发生，需做好空压站室内通风设计。空压机的热风应用风管排出至室外，并根据设备冷却风量核算站房自然通风面积是否足够，是否需要增设机械通风装置。
6.2采用鼓风外加热或压缩热再生型吸附式干燥器
常见的压缩空气干燥器按工作原理分为冷冻式和吸附式两种。据相关检测数据，干燥器折合到压缩机耗能的比例，冷冻式电耗约3～5%，加热再生吸附式约8～10%，无热、微热再生式为18%。干燥器选型时，吸附干燥器要优于冷冻式干燥器，而在选用吸附式干燥器时，应尽量选用有热再生式干燥器。
6.3利用空压机热风进行站房采暖
在设计北方寒冷或严寒地区的空压站时，需在空压机排风管上设置可调节风口，样在站房需要采暖时就可开启可调节风口将一部分热风引至室内。
6.4设计合理的压缩空气管路
根据用户小时最大耗量选择合适的管径将管路系统的压力损失降到最低，从而达到节能降耗的目的。
7、结语
压缩空气具有易储存、好控制、流动性强、安全环保等优点，已成为工业领域中应用最广泛的动力源之一。缩空气作为气动用气和仪表用气已经广泛的应用于工业生产的各个领域。压缩空气的品质和供应方式的选择越来越受到关注压机作为提高气体压力的机械设备在工程设计中不可缺少
参考文献：
[1]杨寿亭.压缩空气站的节能设计[J].节能，2003，01：42-44.
[2]张春静，张松巍，缪祥来，唐占甫.水泥生产线压缩空气站的设计分析[J].水泥，2011，11：42-43.
[3]马志锋.工厂压缩空气管道设计及施工[J].科技资讯，2013，18：163-164.