淺析變壓吸附制氧系統(tǒng)的選擇及維護(hù)

錢宏青

（杭州鼎岳空分設(shè)備有限公司，浙江富陽(yáng) 311400）

0.引言

在新時(shí)代背景下，各行各業(yè)都在飛速發(fā)展，大量產(chǎn)業(yè)都與制氧有關(guān)，所以變壓吸附制氧系統(tǒng)的應(yīng)用也變得越來(lái)越重要。因此，在選擇變壓吸附制氧系統(tǒng)方面，要針對(duì)系統(tǒng)的特點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用需要來(lái)進(jìn)行綜合的考量和探究，以達(dá)到合理、科學(xué)地使用與管理該系統(tǒng)，最終使得各項(xiàng)工作都在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)完成。該系統(tǒng)如何進(jìn)行選擇以及維護(hù)，要綜合考量其節(jié)能、氣體壓縮性能。在實(shí)際工作中，要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)建立相應(yīng)的管理制度，方便系統(tǒng)的管理與維護(hù)，并將制度切實(shí)落地，確保各項(xiàng)工作進(jìn)行有序，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

1.變壓吸附制氧系統(tǒng)簡(jiǎn)介、構(gòu)成及作用

1.1 變壓吸附制氧系統(tǒng)簡(jiǎn)介

變壓吸附制氧系統(tǒng)的組成部分很多，主要有：空氣壓縮機(jī)、空氣過(guò)濾器、吸附塔、真空泵、氣動(dòng)閥、氧氣機(jī)、氧氣貯罐、氣體流量計(jì)、氧壓機(jī)等。這些部件中，最核心的是制氧分子篩。分子篩的主要原料是沸石。

在系統(tǒng)工作過(guò)程中，氧氣、氮?dú)馔ㄟ^(guò)分子篩后會(huì)分離，這兩種氣體在其表面擴(kuò)散，因擴(kuò)散速度的不同和最終產(chǎn)生分離效果。較小極性氣體分子的擴(kuò)散速度慢，而較大極性的氣體分子擴(kuò)散速度較快，大部分的氣體分子都可進(jìn)入分子篩微孔。氧氣的臨界直徑為2.85A（1A=0.1nm），氮?dú)獾呐R界直徑為3A。由此得出，氧氣與氮?dú)獾呐R界直徑不同，擴(kuò)散速度不同，所以可利用該特性對(duì)兩種氣體進(jìn)行分離。氣體均通過(guò)微孔的孔口進(jìn)入孔穴，之后被孔穴的表面吸附，然后經(jīng)過(guò)特殊處理進(jìn)行解吸與放出步驟。在這個(gè)階段，孔徑大分子無(wú)法進(jìn)入，氧氣與氮?dú)獗阃瓿闪朔蛛x工作。

我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域?qū)ψ儔何街蒲跸到y(tǒng)的管理與維護(hù)也給予了相當(dāng)?shù)闹匾暋淖陨戆l(fā)展角度出發(fā)，因應(yīng)用高耗能壓縮機(jī)，消耗的壓縮類耗能已超過(guò)20%，要對(duì)其進(jìn)行控制。因?yàn)楣艿涝O(shè)計(jì)缺乏合理性，時(shí)常有冒、跑、漏、滴等情況發(fā)生，這樣不僅無(wú)法達(dá)到預(yù)期要求，反而將壓縮類能耗的浪費(fèi)擴(kuò)大，在將來(lái)的研究中，應(yīng)側(cè)重于這方面的研發(fā)和創(chuàng)新。

1.2 變壓吸附制氧系統(tǒng)的構(gòu)成及作用

1.2.1 吸收分離系統(tǒng)

吸收分離系統(tǒng)主要包括控制閥、吸附塔。在吸附塔內(nèi)，有沸石分子篩，主要作用是對(duì)氣源中的氧氣、氮?dú)膺M(jìn)行吸附。根據(jù)運(yùn)行的效果，還能分析出氮?dú)?、氧氣的速度差異、吸附量。PSA方式為高壓吸附和常壓解吸，VPSA/VSA方式為低壓吸附和真空解吸。

1.2.2 空壓機(jī)

在變壓吸附系統(tǒng)中應(yīng)用空壓機(jī)，對(duì)于整體運(yùn)行的穩(wěn)定性影響很大?？諌簷C(jī)作為系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，為吸附分離工作提供壓縮的氣源。系統(tǒng)的運(yùn)行受到噪音、能耗等因素的影響，要考量的不僅是實(shí)際需求，還要將空壓機(jī)的能耗、噪音、性能、使用壽命等都考量在內(nèi)。

1.2.3 控制系統(tǒng)

在變壓吸附制氧中，控制系統(tǒng)起的作用是為制氧機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供便利條件。在制氧機(jī)中，流量計(jì)、吸附塔、氧氣貯罐、壓縮機(jī)等部件中均配置有傳感器，在系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，傳感器會(huì)將氮?dú)?、氧氣的流量、壓力、濃度等信息傳遞到控制系統(tǒng)，再經(jīng)由控制系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)來(lái)對(duì)制氧機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制調(diào)整[2]。

1.2.4 儲(chǔ)存供應(yīng)系統(tǒng)

儲(chǔ)存供應(yīng)系統(tǒng)的構(gòu)成為：氧氣貯罐、除塵過(guò)濾器、匯流排、充氧裝置等，作用也十分重要。

2.變壓吸附制氧系統(tǒng)的選擇及維護(hù)

2.1 變壓吸附制氧系統(tǒng)的選擇

2.1.1 節(jié)能角度

為確保變壓吸附制氧系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定，某制氧廠開展降低能耗項(xiàng)目，以節(jié)能為導(dǎo)向，制定長(zhǎng)遠(yuǎn)的方針政策，并就項(xiàng)目?jī)?nèi)容提出可行性與必要性分析。關(guān)于系統(tǒng)的選擇，主要條件是節(jié)能。通過(guò)采用六西格瑪方法進(jìn)行分析與實(shí)踐，制氧廠進(jìn)行技改工作，優(yōu)化制氧機(jī)的使用流程，將相應(yīng)規(guī)章進(jìn)行完善，將空壓機(jī)的潛在效能發(fā)掘出來(lái)，確保系統(tǒng)選擇方式方法的科學(xué)性、合理性。

通過(guò)制氧廠與施工單位的共同努力，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的試驗(yàn)，耗費(fèi)了大量的人力物力，最終建成亞洲最大變壓吸附制氧集群，在國(guó)內(nèi)首先使用25000m3/h的變壓吸附制氧應(yīng)用于高爐富氧，最終實(shí)現(xiàn)大流量的分質(zhì)供氧模式。

2.1.2 氣體壓縮角度

從系統(tǒng)的氣體壓縮角度進(jìn)行分析與選擇。制氧廠對(duì)變壓吸附制氧系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，并根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用情況，合理利用先進(jìn)技術(shù)，以空分分子篩系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用管網(wǎng)中低壓氮?dú)饪梢詫⑼＿\(yùn)空分設(shè)備的分子篩再生特點(diǎn)，提升分子篩的吸附能力，將整體效果提升至預(yù)期。而且還能將分子篩的使用壽命延長(zhǎng)，把停運(yùn)空分設(shè)備的分子篩再生、活化期間會(huì)產(chǎn)生二次污染的問(wèn)題都一并解決。

除了對(duì)結(jié)構(gòu)改造，還大膽進(jìn)行嘗試與創(chuàng)新，傳統(tǒng)的13X型分子篩性能不如3A型分子篩，用后者可將系統(tǒng)的工作運(yùn)行周期延長(zhǎng)，對(duì)于氮?dú)?、氧氣的分類階段產(chǎn)生的波動(dòng)性控制效果好。使用3A型分子篩對(duì)于系統(tǒng)的氣體壓縮性的保證程度高，各領(lǐng)域應(yīng)用條件都能滿足。

2.2 變壓吸附制氧系統(tǒng)的管理維護(hù)

我國(guó)對(duì)于變壓吸附制氧系統(tǒng)的選擇、維護(hù)、管理非常重視，積極進(jìn)行各種研發(fā)與創(chuàng)新工作，并且為確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，已制定了相關(guān)的質(zhì)量監(jiān)控體系。相關(guān)政策的出臺(tái)可大大提升系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、技術(shù)水平、運(yùn)行效率。

氧氣在空氣中占比約為20.9%，其具有無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味的特性，是助燃劑。如果在空氣中氧氣的含量超過(guò)25%，燃燒性就會(huì)變得活潑，一旦超過(guò)27%，會(huì)變得非常危險(xiǎn)，燃燒過(guò)程中會(huì)有劇烈的火焰產(chǎn)生。

為保證生產(chǎn)過(guò)程的安全性，加大管理力度是必須的。考率到各領(lǐng)域的應(yīng)用情況不同，要制定處相應(yīng)的制度與管理措施。在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，要不扣不扣地執(zhí)行到位。系統(tǒng)各階段的細(xì)節(jié)處理到位，才能將安全隱患扼殺在萌芽狀態(tài)，防止安全事故發(fā)生。

第一，根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行原理制定出相應(yīng)的溫度監(jiān)測(cè)措施，對(duì)不同的生產(chǎn)階段進(jìn)行監(jiān)控，要對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行性能進(jìn)行全天候的掌控。在維護(hù)過(guò)程中，要對(duì)球閥、電磁閥、過(guò)濾器進(jìn)行及時(shí)的清理，過(guò)濾器的濾芯要定期進(jìn)行更換，將內(nèi)部結(jié)構(gòu)可靠性提升。

第二，通過(guò)相關(guān)的管理制度落地執(zhí)行，將工作人員的行為進(jìn)行科學(xué)的約束。根據(jù)工作內(nèi)容的不同來(lái)選擇相應(yīng)的工作人員。人員的安全教育不能放松，必須對(duì)全員進(jìn)行安全教育，提升全體的安全責(zé)任意識(shí)，在實(shí)際的工作過(guò)程中，要以“安全規(guī)則”為標(biāo)準(zhǔn)，安全生產(chǎn)理念時(shí)刻牢記心中。

第三，制定定期巡查制度。通過(guò)組建獨(dú)立化的巡查隊(duì)伍，將定期巡查制度執(zhí)行到位。每一位工作人員的工作內(nèi)容及其相關(guān)職責(zé)等都細(xì)化處理，確保每個(gè)工作環(huán)節(jié)中的人員都具備專業(yè)化知識(shí)。各次的巡查信息都應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)記錄，通過(guò)設(shè)置周巡查、月巡查、季巡查、年巡查措施，將全年生產(chǎn)過(guò)程覆蓋。將信息錄入標(biāo)準(zhǔn)化的巡查表，可對(duì)各階段的系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行詳細(xì)掌握。且通過(guò)對(duì)巡查信息進(jìn)行分析，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的安全隱患、故障，可快速能找到相關(guān)人員進(jìn)行處理，避免出現(xiàn)問(wèn)題而影響生產(chǎn)[3]。

第四，將質(zhì)量鑒定納入系統(tǒng)管理工作中。質(zhì)量鑒定機(jī)構(gòu)對(duì)工作人員進(jìn)行日常培訓(xùn)，確保所有員工均“持證上崗”。對(duì)系統(tǒng)的操作流程、操作標(biāo)準(zhǔn)及要求等都熟練掌握，確保整體的規(guī)范性，切實(shí)避免人為因素導(dǎo)致的系統(tǒng)故障發(fā)生。

3.結(jié)語(yǔ)

變壓吸附制氧系統(tǒng)的選擇及維護(hù)，要明確其重要性，針對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、應(yīng)用實(shí)際要求等進(jìn)行綜合考量與探索，選擇標(biāo)準(zhǔn)為節(jié)能性優(yōu)良、氣體壓縮良好。在實(shí)際使用與維護(hù)過(guò)程中，還應(yīng)將相應(yīng)的管理制度完善好，保證政策落地，執(zhí)行不大折扣，定期對(duì)其進(jìn)行清潔、維護(hù)，確保系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，將整體的效率提升，質(zhì)量提高。