國產(chǎn)空分裝置增加液體膨脹機(jī)節(jié)能降耗的研究

胡朝輝（河南龍宇煤化工有限公司，河南　永城　476600）

國產(chǎn)空分裝置增加液體膨脹機(jī)節(jié)能降耗的研究

胡朝輝（河南龍宇煤化工有限公司，河南永城476600）

簡述河南龍宇煤化工55000 Nm3/h空分裝置增加一臺(tái)液體膨脹機(jī)的節(jié)能情況介紹，介紹國內(nèi)外液體膨脹機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用，通過流程模擬計(jì)算，分析在55000 m3/h內(nèi)壓縮流程空分設(shè)備中采用液體膨脹機(jī)對空分流程中主要機(jī)器參數(shù)及其能耗的影響，指出液體膨脹機(jī)的使用提高了空分設(shè)備的產(chǎn)品提取率，降低了空氣增壓機(jī)和增壓透平膨脹機(jī)的處理氣量，具有顯著的節(jié)能效果。

液體膨脹機(jī)；節(jié)能比較；現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)；調(diào)試

河南能源化工集團(tuán)龍宇煤化工55000 Nm3/h空分裝置，本裝置采用分子篩和吸附預(yù)凈化、增壓透平膨脹機(jī)、氧泵及氮泵內(nèi)壓縮及無氫制氬的工藝流程，流程及其工藝采用了國際上最先進(jìn)的技術(shù)。

鑒于采用該液體透平膨脹機(jī)于2013年底在開封空分集團(tuán)內(nèi)部完成了機(jī)械試車實(shí)驗(yàn)。2014年處在龍宇煤化工空分二期現(xiàn)場安裝完畢，于2014年底到2015年初借助空分調(diào)試階段完成了液體透平膨脹機(jī)的預(yù)冷及開車調(diào)試，并對液體透平膨脹機(jī)在55000空分裝置中應(yīng)用前后的比較。

目前國際上對低溫液體節(jié)流閥替代問題的研究已有多年歷史，且該技術(shù)已被發(fā)達(dá)國家公司掌握，并進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。在我國，近年來全液體膨脹機(jī)替代低溫液體節(jié)流閥所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益受到強(qiáng)烈的關(guān)注，它作為一項(xiàng)新技術(shù)、新設(shè)備，已在高液體比空分設(shè)備和大型空分設(shè)備中逐漸顯示出優(yōu)勢，而且隨著煤化工技術(shù)的發(fā)展，大型空分設(shè)備尤其是特大型空分設(shè)備的市場需求越來越大，液體膨脹機(jī)的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。

針對空分裝置高壓液體通過高壓空氣節(jié)流到下塔后汽化率達(dá)10%～20%，節(jié)流到上塔后汽化率甚至超過30%，造成氣體萃取率降低，單位產(chǎn)品能耗增大這一情況，增加液體膨脹機(jī)對這里現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)整。

采用液體膨脹機(jī)替代高壓空氣節(jié)流閥對龍宇煤化工55000 Nm3/h空分裝置節(jié)能降耗方面產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用。

首先，采用液體膨脹機(jī)相比采用節(jié)流閥，增壓透平膨脹機(jī)的處理量減少約10000m3/h，這是因?yàn)椴捎靡后w膨脹機(jī)膨脹所產(chǎn)生制冷量遠(yuǎn)大于節(jié)流閥節(jié)流，同時(shí)空分設(shè)備的冷量主要來源于氣體增壓透平膨脹機(jī)，因此采用液體膨脹機(jī)可顯著減少增壓透平膨脹機(jī)的處理氣量，從而減少空氣增壓機(jī)的處理氣量，降低了增壓透平膨脹機(jī)和空氣增壓機(jī)的配置，同時(shí)也降低了空氣增壓機(jī)的能耗。

其次，液體膨脹機(jī)的制動(dòng)采用發(fā)電機(jī)制動(dòng)，可以利用其發(fā)電機(jī)發(fā)電向用戶電網(wǎng)輸送電力，達(dá)到節(jié)能的效果。對于本套空分設(shè)備采用液體膨脹機(jī)可使空分流程的能高壓蒸汽消耗量降低約（1?1.5）%，具有顯著的節(jié)能效果，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

針對我公司空分裝置安裝和使用液體膨脹機(jī)前后可以達(dá)到

流程形式入口流量及各級抽氣流量（Nm3/h）壓力（MPa(A)）空氣增壓機(jī)軸功率（kW）其它增加液體膨脹機(jī)之前流程159000/8000/54000/97000 0.57/1.0/2.8/6.7 15390（0）無增加液體膨脹機(jī)之后流程148500/8000/43800/96700 0.57/1.0/2.8/6.7 14629（-761）（轉(zhuǎn)化為蒸汽消耗約為2.05T/H，）附帶發(fā)電160K W/H

由上表可以看出，本套55000 Nm3/h裝置增加液體膨脹機(jī)后，空氣增壓機(jī)可以節(jié)省2.05T/H的高壓蒸汽，每年8000小時(shí)，增加液體膨脹機(jī)后，設(shè)備年運(yùn)行每年可節(jié)約16400T高壓蒸汽，高壓蒸汽按照150元/噸計(jì)算，每年可節(jié)約成本246萬元。另外，液體膨脹機(jī)每小時(shí)可發(fā)電160KW，每年8000小時(shí)，增加液體膨脹機(jī)后，設(shè)備年運(yùn)行每年可發(fā)電128萬度，每度電按照0.6元計(jì)算，每年可產(chǎn)生76.8萬元的額外效益。由此可見增加膨脹機(jī)可使空分裝置每年設(shè)備年運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省322.8萬元。

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