全低壓流程小空分設(shè)備的研究及展望

王鵬 閆立群

摘要：我國(guó)空分制氧技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，從最開(kāi)始的小規(guī)?？辗衷O(shè)備逐漸發(fā)展到近年的大型空分機(jī)組。在今年來(lái)空分設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模升級(jí)換代之后，其工業(yè)流程由中壓流程向全低壓流程轉(zhuǎn)變。本文將對(duì)全低壓流程小空分設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)、設(shè)備操作及產(chǎn)品性能等信息進(jìn)行全面解析，通過(guò)分析全低壓流程設(shè)備參數(shù)信息和運(yùn)行狀況了解設(shè)備工作特點(diǎn)。并結(jié)合我國(guó)空分設(shè)備應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)發(fā)展展望全低壓流程小空分設(shè)備前景。

關(guān)鍵詞：低壓流程;空分設(shè)備;設(shè)備優(yōu)勢(shì)

1、引言

我國(guó)在空分制氧領(lǐng)域已有五十多年的積累沉淀，隨著近年來(lái)大量新技術(shù)的使用，空分制氧設(shè)備有了極大的改進(jìn)。相比于初期只能從事小批量生產(chǎn)的空分機(jī)組到現(xiàn)在超大規(guī)模的空分機(jī)組，空分設(shè)備質(zhì)量有了質(zhì)的提高。近年來(lái)，空分設(shè)備在空氣凈化、精餾系統(tǒng)等方面都取得了新的進(jìn)展，全低壓流程也成為當(dāng)前空分設(shè)備的主流。與此同時(shí)，當(dāng)前空分設(shè)備可生產(chǎn)的產(chǎn)品也更加豐富，相比于傳統(tǒng)設(shè)備只能進(jìn)行氧氣生產(chǎn)，當(dāng)前空分設(shè)備可以同時(shí)進(jìn)行氧氣和氮?dú)獾纳a(chǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)高純度氣體全程液化生產(chǎn)包裝，極大地提高了氣體生產(chǎn)效率和包裝效率。在空分設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，廣泛采用低壓通用空壓機(jī)，先進(jìn)散熱器，多空蒸發(fā)器等新技術(shù)，可以有效解決設(shè)備工作過(guò)程中冷損嚴(yán)重的問(wèn)題，同時(shí)還簡(jiǎn)化了操作流程，提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。目前，空分設(shè)備研制廠(chǎng)家更多地將研發(fā)重點(diǎn)集中于減少空分設(shè)備工作能耗，這也促進(jìn)了對(duì)全低壓流程空分設(shè)備的研究。

2、全低壓流程小空分設(shè)備工藝及技術(shù)特點(diǎn)

2.1全低壓流程小空分工藝特點(diǎn)

全低壓流程空分生產(chǎn)工藝以及在國(guó)內(nèi)有所推廣，越來(lái)越多的生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)始采用全低壓流程，主要采用反流膨脹工藝。采用該工藝流程的主要優(yōu)勢(shì)有三點(diǎn)。第一，空分設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中冷損嚴(yán)重一直是其技術(shù)難點(diǎn)，通過(guò)利用反流膨脹技術(shù)，通過(guò)利用氣體壓力，可以有效提高氣體提取效率。第二，反流膨脹還可利用氣體壓力為設(shè)備制冷量提供保障，顯著提高了設(shè)備對(duì)于內(nèi)部壓力的利用效率，進(jìn)而可以減小設(shè)備空氣壓縮的工作量，減少設(shè)備能耗。第三，反流膨脹技術(shù)能夠增強(qiáng)空分設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)的進(jìn)口壓力，在短時(shí)間內(nèi)滿(mǎn)足設(shè)備啟動(dòng)進(jìn)氣量，有效縮短設(shè)備啟動(dòng)所用時(shí)間。一方面可以有效減少企業(yè)生產(chǎn)成本，另一方面也能夠保證空分設(shè)備更好勝任復(fù)雜的空分任務(wù)。

2.2全低壓流程小空分設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)

空壓機(jī)。在全低壓流程空分設(shè)備中采用了空壓機(jī)技術(shù)，在空壓機(jī)內(nèi)不再使用含油性的潤(rùn)滑材料，可以顯著提高設(shè)備穩(wěn)定性，也極大地便捷了設(shè)備維護(hù)，降低了設(shè)備使用成本。

中壓動(dòng)力壓縮機(jī)。相比于中壓流程，全低壓流程可選擇的動(dòng)力壓縮機(jī)更加廣泛。在全低壓流程中，利用排氣壓力較小的動(dòng)力壓縮機(jī)也能夠勝任相關(guān)工作，而且排壓小的壓縮機(jī)構(gòu)造更加簡(jiǎn)單，維護(hù)成本更低。并且不論是在設(shè)備功耗還是壓縮機(jī)成本都更低。

預(yù)冷機(jī)組。小型空分設(shè)備的用戶(hù)更多利用其生產(chǎn)的氧氣，氮?dú)馐褂幂^少。因此小型空分設(shè)備中氮?dú)鈨?chǔ)備較為充足，這就為在小型空分設(shè)備中使用氮水預(yù)冷系統(tǒng)提供了條件。通過(guò)在空分設(shè)備中引用預(yù)冷機(jī)組，不僅可以顯著降低設(shè)備功耗，還可以減少設(shè)備損耗。

密封冷箱。在設(shè)備分餾塔處采用密封冷箱一方面可以提高設(shè)備保冷性能，另一方面也能夠有效提高設(shè)備氣體分離效率。密封冷箱采用鋁制材料來(lái)避免冷箱發(fā)生泄露事故，與此同時(shí)還采取大量改進(jìn)技術(shù)措施來(lái)提高設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間。

3、全低壓流程小空分設(shè)備優(yōu)勢(shì)

3.1安全可靠性

全低壓流程小空分設(shè)備在空氣分離過(guò)程中對(duì)設(shè)備內(nèi)部壓力要求降低，也就減弱了設(shè)備對(duì)于抗壓和穩(wěn)壓方面能力的要求，減少了設(shè)備因內(nèi)部壓力過(guò)大而可能引發(fā)的泄漏事故，提高空分設(shè)備安全可靠性，而設(shè)備的安全性是空分設(shè)備在設(shè)計(jì)及使用過(guò)程中的重要考量指標(biāo)。此外，在對(duì)全低壓流程小空分設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員充分考慮到設(shè)備為期十二個(gè)月的運(yùn)行周期，且在運(yùn)行周期內(nèi)可能會(huì)因外部干擾而出現(xiàn)幾次設(shè)備停機(jī)問(wèn)題。為此在全低壓流程小空分設(shè)備中安添加了液氧安全汽化部件，進(jìn)一步保障設(shè)備的安全性能，避免設(shè)備在啟動(dòng)、運(yùn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)安全事故。

3.2快速啟動(dòng)

得益于全低壓流程小空分設(shè)備對(duì)啟動(dòng)條件的降低，以及設(shè)備能夠快速升壓的特點(diǎn)，保證全低壓流程小空分設(shè)備能夠快速啟動(dòng)。保證設(shè)備快速其中對(duì)于企業(yè)制氧生產(chǎn)工作至關(guān)重要?？辗衷O(shè)備在啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)造成較大的能耗，對(duì)于空分設(shè)備也是一種損耗。企業(yè)在日常生產(chǎn)過(guò)程中，難免會(huì)因?yàn)樵O(shè)備維護(hù)、園區(qū)停電等原因?qū)е略O(shè)備停止運(yùn)行。若設(shè)備在啟動(dòng)過(guò)程中耗費(fèi)過(guò)多時(shí)間，將對(duì)企業(yè)生產(chǎn)效率帶來(lái)極大的影響。

3.3儀控設(shè)備自動(dòng)化

空分設(shè)備中控制儀器的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于空分設(shè)備的運(yùn)行非常重要，在全低壓流程小空分設(shè)備中實(shí)現(xiàn)儀控設(shè)備自動(dòng)化操作，保障了儀控設(shè)備的穩(wěn)定性。其中，采用壓差變送器測(cè)量設(shè)備中液體存量，利用數(shù)據(jù)化顯示的方式展示原料和氣體成品的變化過(guò)程。對(duì)于設(shè)備中的預(yù)冷機(jī)組設(shè)備采用自動(dòng)變頻技術(shù)，保證能夠根據(jù)預(yù)冷機(jī)組實(shí)際狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

3.4可變負(fù)荷操作

全低壓流程小空分設(shè)備在氣體生產(chǎn)過(guò)程中具有更強(qiáng)的靈活性，能夠根據(jù)生產(chǎn)需求改變空分設(shè)備生產(chǎn)負(fù)荷。大多中小企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中缺乏穩(wěn)定的訂單需求，日常生產(chǎn)量隨著訂單量的變化而有所浮動(dòng)，這就需要空分設(shè)備具備變負(fù)荷操作的能力，使生產(chǎn)廠(chǎng)家能夠更好地應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求變化，及時(shí)調(diào)整企業(yè)產(chǎn)能。為此，在全低壓流程小空分設(shè)備中通過(guò)控制空壓機(jī)供氧量的變化能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備生產(chǎn)負(fù)荷的變化，保證設(shè)備隨著企業(yè)的生產(chǎn)需求工作，為企業(yè)帶來(lái)更大經(jīng)濟(jì)效益。

4、結(jié)論

全低壓流程空分設(shè)備不僅顯著降低了氧氣生產(chǎn)成本，提高企業(yè)生產(chǎn)效益，而且增強(qiáng)了空分設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性，使空分設(shè)備可以有更廣闊的使用空間。對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，小型空分設(shè)備能夠保證企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)更加靈活，面對(duì)市場(chǎng)變化可以更加及時(shí)地做出生產(chǎn)規(guī)模和任務(wù)需求的轉(zhuǎn)變。而低壓空分設(shè)備降低了設(shè)備啟動(dòng)門(mén)檻，設(shè)備啟動(dòng)速度更快且能耗更低，保障企業(yè)在生產(chǎn)活動(dòng)中遇到突發(fā)情況導(dǎo)致停工停產(chǎn)，也能夠在及時(shí)調(diào)整后快速恢復(fù)生產(chǎn)能力。經(jīng)過(guò)我國(guó)空分技術(shù)幾十年的發(fā)展，在當(dāng)前激烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)和社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)下，功耗低、安全性高、運(yùn)轉(zhuǎn)門(mén)檻低且經(jīng)濟(jì)效益更好的全低壓流程小空分設(shè)備更能夠適應(yīng)當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)的需求，具有更大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：1.沈陽(yáng)洪生氣體有限公司;2.遼寧金恒氣瓶檢測(cè)有限公司）