中海油工业气体（宁波）有限公司 浙江省宁波市 315800
摘要：空压机是空分行业中重要的关键设备，主要将经过空气过滤器除去尘埃和机械杂质后的空气进行压缩获的0.4MPa的压缩空气，从而使压缩空气能够在-175摄氏度获得饱和空气，由于吸入口空气未经脱水，故压缩机逐级换热器换热过程中会将吸入空气中的水冷凝下来，压缩机进气量越大、空气湿度越大获得的冷凝水水量越多，如果此资源直接排放，将造成资源浪费。
本文主要结合公司空气压缩机冷凝水情况，综合分析，对其所富含的一部分冷能资源和水资源回收利用的研究。
关键词：空压机；冷凝水；回收利用；PLC控制；冷量利用
1、前言
LNG冷能空分是充分利用LNG所富含的冷量，从而降低空气液化和分馏过程中所需的由电能转换的冷能，相较于常规空分，在节能节电上具有明显优势，同时有效的解决了LNG接收站利用海水换热的过程，降低对近陆海洋环境的影响，同时由于NG输气管道对天然气温度要高于0摄氏度，故LNG冷能空分冷量充分，循环水系统采用闭式乙二醇水溶液的方式，一方面比常规空分利用水分蒸发降温方式节省大量水分，另一方面由于乙二醇水分冷量充足，温度可达-2摄氏度，对压缩机压缩过程中换热比较充分，从而在压缩机冷却器中获得大量冷凝水，现公司冷凝水通过雨水管网外排，如果将此部分水资源进行回收利用，对公司节能减排和精细化管理有可观意义。
2、工艺方案研究
2.1冷凝水回收方案
装置空气压缩机进气量约5万方每小时，通过三级压缩完成压力的提升，在每级压缩后经过冷却器进行冷却，三组冷却器每日大约有16吨的冷凝水排出，由于每级冷却器的压力不同，同时冷却器内的水位不能超过限值，最高压力为0.4MPa，故冷凝水回收方案应采用开式容器，设置液位传感器，
2.2冷凝水冷能利用方案
由于回收后的冷凝水温度大约在4-5度，其中蕴含着相当一部分冷量，同时其主要为水，无有害物质，利用冷能过程无安全隐患；同时在公司配电室运行过程中，由于多台变频器、干式变压器等存在大量的热源，为了保障电气设备的稳定运行，必须利用空调、抽湿机将配电室内的温度保持在27摄氏度以下，而冷凝水所蕴含的冷量可以用于这些设备室温的调节，故可以利用换冷气将室内空气与冷凝水换冷，已达到除湿和降温的作用。
2.3冷凝水水资源利用方案
由于空压机吸入口经过空气过滤器，已将空气中的杂质进行过滤，冷凝下来的水分成分较单一，可以用来满足公司非饮用水的需求，如公司绿色植被及场地清洁、洗手间等生活用水，以及公司消防用水，可以通过水泵加压后进入相应管网。
综上冷凝水综合利用工艺简图如下：
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图1：冷凝水综合利用示意图
3、控制方案的研究
3.1 基本控制及管理要求
3.1.1常压冷凝水水罐
a：三组空压机通过三根管道将水排入冷凝水水罐，水罐为开式罐，排气口确保随空压机冷却水一同进入的空气的排出。
b：通过V3001对罐进行排污和排水控制，同时设置水位高位溢流管，同时设置LT3001对罐液位进行监视，并设置相应报警功能。
c：加压水泵P3001，根据出口压力变送器PT3001检测和设定数值进行PID控制，从而控制水泵变频器进行调频，从而达到稳定出口压力的目的（泵出口可根据具体情况设置相应容量的缓冲气罐）。
d：如果加压水泵最小转速压力管道压力依然超压时，控制系统自动将SDV3011打开，同时停止加压泵。
e：通过对PV3002、PV3005及PV3003的控制完成对冷凝水冷量与配电室空气换热的管理；正常情况下，加压后的冷凝水通过换热器后进入水路系统，此时PV3002开，PV3003及PV3005关闭，如果水路系统用水较少时，为了保证换热器换冷量，需要调整PV3003的开度，将罐内冷凝水的冷量循环起来，满足配电室冷量的需求。
f：同时，如果外输水路对温度要求较严格，可以通过对T3006的检测，从而控制PV005的开度，从而调节外输水温的控制。
3.2控制系统实现方案
3.2.1 PLC控制系统
冷凝水综合利用控制系统由西门子S7-200 SMART PLC、MM440变频器及触摸屏主要通过对变频器的控制完成水泵、风机的恒压和恒温的控制；利用压力传感器和温度传感器完成对管路压力和温度的检测，利用触摸屏输入控制系统相应控制参数和显示相应过程控制量。
3.2.2控制系统通讯
鉴于控制系统位于就地，可以通过485通讯，将控制过程信号接入中控DCS系统，从而达到远程监控的目的。
4、方案效益分析
经济效益来源于冷凝水冷量的利用从而降低空调的电耗及冷凝水水资源利用而对自来水使用的降低，预估每天回收冷凝水在16吨，自来水及污水处理费用单立方约8元，经济效益为128元/天，同时冷量应用于配电室降温系统，空调电力调温大幅下降，本部分具有相当客观的电能节约，尤其是夏季，初步估计电度降低400度/天，单天经济效益280元，总计每天约节约408元。
5、总结
通过对压缩机外排冷凝水的资源分析，增加储水罐、检测控制系统以及换热器、循环风路系统，实现对空气压缩机冷凝水的回收、冷量及水资源的综合利用，由于水路系统压力约为1.0MPa，冷能利用过程安全，方案简单实用，通过对水温的控制达到植被浇灌要求，其他非饮用用途水对水温要求不高，可以直接使用换热完成的水资源，达到降本的效果，同时将控制系统自动化，增强了系统的稳定性，有利于对水资源的管理，符合现场的要求。
参考文献：
[1]西门子（中国）有限公司.s7-200 smart 可编程控制器系统手册.2013
[2]PLC编程及应用[M].4版.廖常初.机械工业出版社.2013