淺析空分設(shè)備的節(jié)能措施

【摘要】分析了空分設(shè)備生產(chǎn)各環(huán)節(jié)能耗的構(gòu)成與可采取、應用的節(jié)能措施。

【關(guān)鍵詞】能耗；壓縮機；熱損失

1、前言

隨著制氧技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是大型空分設(shè)備在上世紀九十年代后都采用了全低壓分子篩凈化流程，上塔（氬塔）采用了規(guī)整填料，空壓機、膨脹機等旋轉(zhuǎn)設(shè)備采用的大都是等溫或等熵效率高的進口設(shè)備，與之前采用的的切換板式、篩板塔流程及采用的國產(chǎn)壓縮機、膨脹機的相比，現(xiàn)代大型空分設(shè)備的制氧單耗已經(jīng)大幅降低。因而如何降低大型空分設(shè)備的單耗就在日常生產(chǎn)中顯得舉足輕重。

2、空分設(shè)備能耗的組成

（1）電機拖動的壓縮機組（高壓供電、大功率）

空壓機 增壓機 氮壓機 （內(nèi)壓縮）

空壓機 氧壓機 氮壓機（外壓縮）

（2）輔助設(shè)備用電（低壓供電 小功率） 水泵 低溫液體泵等工藝泵 電加熱器 各壓縮機的油泵、油箱加熱器及控制系統(tǒng)

3、在實踐生產(chǎn)中可行的節(jié)能措施及操作

下面筆者按照工藝流程對空分設(shè)備的節(jié)能進行分析。

（1）自潔式空氣過濾器

自潔式空氣過濾器的阻力反映出濾筒過濾效果差，同時阻力高會造成空壓機進口壓力低，空壓機的能耗增加，所以要根據(jù)自潔式空氣過濾器的阻力與空壓機進口壓力及時更換濾筒，一般濾筒適用壽命為2—3年，阻力不超過800Pa—1000Pa為宜，但通過實踐看，濾筒的壽命一般在18個月—24個月。

（2）原料空氣壓縮機

空壓機的等溫效率的高低直接影響到壓縮機的能耗，同時空壓機排氣溫度高也影響空氣出空冷塔溫度，該溫度的升高一是加大分子篩的工作負荷，二是帶入空分裝置的熱量增多，能耗增加，所以空壓機運行要嚴密關(guān)注壓縮機各級冷卻器溫度，如偏離設(shè)計值較大，要及時進行機械沖洗或藥物清洗；此外級間冷卻效果的不好還有可能導致級間輕微喘振。

（3）預冷純化系統(tǒng)

預冷純化系統(tǒng)的電耗主要來自冷卻（冷凍）泵、電加熱器、冷凍機，水泵的選型合理，一是滿足工藝要求的情況下余量要適中，避免大馬拉小車的配置，二是水量的調(diào)整要嚴格控制按照設(shè)計要求，避免水量越大越好的的操作誤區(qū)；三是要保證空冷塔與水冷塔的換熱冷卻效果，水冷塔要充分利用有限的氮氣（污氮氣）資源對水進行冷卻，從而減小冷凍機的負荷，節(jié)約電能；冷凍機的適用要合理，一般的冷凍機組的配置主要是考慮氧氮產(chǎn)品比，通常一些單位考慮到夏季實際供水溫度比設(shè)計值偏高較大或氮氣產(chǎn)量的可調(diào)性，也配備冷凍機；所以使用冷凍機要合理，水的冷卻主要還是靠水冷塔的氮氣（污氮氣），做到冷凍機盡量不用或低負荷運行，無論對于水冷塔冷卻水溫度的控制還是冷凍機出水溫度的使用都要避免越低越好的操作理念，要考慮到冷卻水藥物結(jié)晶析出在管道或填料低溫結(jié)垢的問題。

分子篩電加熱爐的節(jié)能使用。分子篩電加熱爐在整個空分設(shè)備中低壓用電占很大比重，分子篩電加熱爐污氮出口溫度直接影響到分子篩的解析效果，分子篩冷吹峰值是衡量解析效果一個很關(guān)鍵的參數(shù)點，冷吹峰值控制在多少為宜，目前行業(yè)內(nèi)沒有一個統(tǒng)一的標準，但是參考大多數(shù)使用廠家與行業(yè)內(nèi)資料顯示，多數(shù)控制在100℃—120℃。通常分子篩解析的整個階段污氮流量控制都是提前設(shè)定固定值，流量基本不變，而我們知道分子篩在冷吹的前半階段可以說是加溫過程的延續(xù)，所以如果在加溫階段與冷吹階段將污氮量適當?shù)挠胁顒e控制效果更好，例如，我廠42000Nm3/h空分裝置采用的是國產(chǎn)立式徑向流，在加溫時污氮流量為46000Nm3/h，冷吹時49000Nm3/h，與整個解析階段48000Nm3/h氣量相比，冷吹峰值提高了5℃，既節(jié)電效果又好。

（4）換熱器系統(tǒng)

換熱器現(xiàn)在采用的都是高效翅片式換熱器，換熱效果好，尤其高壓換熱器大都采用的是進口高效整體換熱器，所以在正返流氣量分配合理的情況下，熱端溫差都能夠保證在設(shè)計值內(nèi)，熱損失較小，所以日常操作中主要的監(jiān)控、維護就是防止上游系統(tǒng)的水、CO2等雜質(zhì)進入換熱器，阻力增大，影響換熱系統(tǒng)。

（5）精餾系統(tǒng)

現(xiàn)在的精餾塔采用的都是高效填料塔（下塔除外），氧提取率都在99%，甚至在99.9%左右，應該接近極限，日常的操作主要是降低下塔的操作壓力，降低下塔的操作壓力前提是盡可能的降低上塔壓力，所以對上塔來說，就要盡量做到各種返流氣體至壓縮設(shè)備的阻力低，這就尤其要求在出板式換熱器后至壓縮機進口，各返流氣體管道布局要合理，盡量減少彎頭、直角彎、三通、U型彎（如考慮到消除應力可采取膨脹節(jié)等措施）等增加阻力的環(huán)節(jié)；例如污氮去分子篩管道的布局更要充分考慮，避免有些機組出現(xiàn)被迫提高上塔壓力來解決解析氣量不足的弊?。徽骺諝馔瑯右惨紤]到管道布局、管道口徑、閥門設(shè)置、選型等方面帶來的阻力，例如某廠將15000Nm3/h配套空壓機組排氣管道由DN500更換至DN700，同時對逆止閥進行了更換，在同樣的下塔壓力下，排氣壓力大為下降，效果很明顯。

提高崗位操作人員的技能操作水平，降低上下塔操作壓力。但是如果上塔壓力降到一定程度受限或固定時，繼續(xù)降低下塔壓力，主冷的蒸發(fā)量就要減小，對氬系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)就會帶來一定不利影響，所以要提高崗位操作人員技能水平，既要保證氬系統(tǒng)乃至主塔的穩(wěn)定，也要保證下塔壓力盡量低。

（6）液體輸送、儲存與其他

液體產(chǎn)品溫度低，單位制取所需電能大，因此在輸送環(huán)節(jié)要減少跑冷，例如要采用絕熱效果好的真空管道、儲槽；如采用常規(guī)儲槽要合理控制密封氣、儲槽控制壓力；很多廠家在儲槽放空氣、管狀上都采取了很多行之有效的措施，再次不意義贅述。

無論對于外壓縮還是內(nèi)壓縮要根據(jù)實際情況，在保證能穩(wěn)定供應的情況下，盡量降低產(chǎn)品壓縮機的排氣壓力或液氧泵的出口壓力，從而降低產(chǎn)品壓縮機或增壓機的負荷，達到節(jié)能的目的。

當然，增加每單位膨脹空氣的制冷量、提高膨脹機的效率、降低膨脹后空氣進入上塔通道的阻力、適當增加進上塔空氣的比例，有利于節(jié)能等等都是行之有效的辦法。

4、總結(jié)

綜上所述，空分設(shè)備的節(jié)能在實際生產(chǎn)中總的來說就是兩大方面：動、靜，動設(shè)備要提高運轉(zhuǎn)效率，靜的設(shè)備（塔器、換熱器、管道）要減少熱損失、降低各流通環(huán)節(jié)阻力，做足做好以上兩個方面的工作，空分設(shè)備運行才能更經(jīng)濟。