淺談空分設(shè)備的節(jié)能潛力及可行性分析

摘 要：通過詳細(xì)分析空分設(shè)備的高耗能原因及存在的節(jié)能潛力，發(fā)現(xiàn)空分設(shè)備有效能損失主要存在于動力系統(tǒng)、純化系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)及熱交換系統(tǒng)。通過節(jié)能改造和優(yōu)化操作，提高對有效能的利用率，從而達(dá)到降低空分設(shè)備能耗的目的。

關(guān)鍵詞：空分設(shè)備；節(jié)能潛力；優(yōu)化操作；降低能耗

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，空分設(shè)備也逐步向著大型化、裝備化的方向發(fā)展，帶來的好處是使得設(shè)備能耗大幅度降低，生產(chǎn)運(yùn)行成本大幅下降，實(shí)現(xiàn)效益的最大化。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，由于種種原因，高耗能現(xiàn)象依然存在。例如，空分設(shè)備經(jīng)過長時間運(yùn)行，單耗明顯增加。再比如冶煉生產(chǎn)的不規(guī)律性，使得空分裝置的產(chǎn)量不能及時回調(diào)，造成氧、氮、氬等氣體的大量放散，浪費(fèi)也很嚴(yán)重；因此，有必要通過提升操作技能以及對設(shè)備加以改造來提高生產(chǎn)整體的經(jīng)濟(jì)性。

1 空分設(shè)備能耗大的原因

1.1 空壓機(jī)能耗

1.1.1空分設(shè)備啟動時間長

空分設(shè)備在啟動后需要冷卻與積液，所謂冷卻就是將設(shè)備的內(nèi)部溫度從常溫冷卻到-183℃，而這一過程通常需要12～18小時。積液就是使主冷液氧積累到一定高度，從而保證液體產(chǎn)品的產(chǎn)量。由于冷卻與積液的時間較長，從而加大了空壓機(jī)的電耗。

1.1.2空壓機(jī)級間冷卻器冷卻效果變差

空壓機(jī)級間冷卻器的冷卻效果直接決定了空壓機(jī)排氣量的大小。因此冷卻器如因結(jié)垢、堵塞等原因造成冷卻效果變差，空壓機(jī)能耗也會增加。

1.2 其他能耗

1.2.1分子篩電加熱爐能耗

若空氣進(jìn)入分子篩后溫度偏高會造成分子篩吸附器吸附的不徹底，吸附能力嚴(yán)重下降，因此需要通過提高分子篩再生溫度來解決，而這種方法增加了電加熱爐的用電耗能（電加熱爐的用電量一般占空分設(shè)備用電量的5%）。大大增加了運(yùn)行成本。

1.2.2預(yù)冷系統(tǒng)空氣出空冷塔溫度過高

空壓機(jī)排氣溫度、循環(huán)供水溫度提高以及冷凍水在低溫下藥物結(jié)晶等情況容易造成空冷塔、水冷塔換熱效果差，空氣出空冷塔的溫度高，分子篩的吸附負(fù)荷增加，也會導(dǎo)致更高的再生能耗，同時空氣進(jìn)主換熱器溫度的升高，使得換熱器的負(fù)荷增加，設(shè)備成本相應(yīng)增加；反之，降低空氣出空冷塔溫度，則需要預(yù)冷系統(tǒng)提供更多的冷量，在進(jìn)水冷塔的氮?dú)饣蛭鄣獨(dú)饪偭恳呀?jīng)確定的前提下，額外的制冷量必須由冷凍機(jī)提供，降低溫度就會增加對冷凍機(jī)的能耗要求。因此，一個合理的空冷塔出口空氣溫度成為平衡投資和能耗的關(guān)鍵點(diǎn)。一般說來，這個溫度在10～14℃之間。

2 空分設(shè)備節(jié)能優(yōu)化改造效果分析

紫光氣體公司十分注重節(jié)能技術(shù)改造，自單位成立以來一直堅持管理創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、科技創(chuàng)新，推進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)化，嚴(yán)抓浪費(fèi)耗能，針對空分設(shè)備這個耗能大戶，立足現(xiàn)有設(shè)備，通過節(jié)能技術(shù)改造，采取降耗措施，積極優(yōu)化生產(chǎn)工藝、流程，從而實(shí)現(xiàn)降本增效。

2.1 改造空壓機(jī)末級管道降低排氣壓力與逆止閥后壓力壓差

15000m3/h空分設(shè)備于2005年5月投產(chǎn)，配套運(yùn)行的3MSGEP-16/15型空壓機(jī)一直運(yùn)行至2013年，開始由于空壓機(jī)末級排氣壓力與逆止閥后壓力壓差大，造成壓縮機(jī)能耗偏大，進(jìn)氣量不足，導(dǎo)致氧、氮產(chǎn)量不足。同年，改造空壓機(jī)末級管道由原有的?500mm直徑管道替換為?600mm的直徑管道。改造后，空壓機(jī)逆止閥前后壓差明顯降低。但仍未達(dá)到最理想的水平。次年，又對該逆止閥進(jìn)行改造調(diào)試，最終將壓差控制在6kpa左右，在保證下塔壓力不變的狀態(tài)下，空壓機(jī)排氣壓力下降至0.465MPa

2.2 通過降低上塔壓力PIA2，減小空壓機(jī)排氣壓力，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)

空分生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)上下塔壓力均很高，例如上塔壓力PIA2為0.042MPa，上塔氮?dú)獬鲋鲹Q熱器壓力PIC105為0.023MPa，下塔壓力PI1為0.460MPa，在這種工況下，設(shè)備運(yùn)行不是很穩(wěn)定，波動性較大，并且下塔壓力高，造成空壓機(jī)排氣壓力高，能耗很高，后來通過分析研究發(fā)現(xiàn)上塔氮?dú)獬鲋鲹Q熱器壓力PIC105只要滿足氮?dú)膺M(jìn)氮壓機(jī)的入口壓力以及滿足分子篩再生時的再生氣氣量這兩個條件即可。隨即逐步將PIC105壓力降至0.017MPa，上塔壓力PIA2降至0.035MPa，下塔壓力PI1降為0.440MPa，調(diào)整操作后，空分設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，工況波動小，氣體產(chǎn)品持續(xù)穩(wěn)定，空壓機(jī)排氣壓力相應(yīng)降低，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。

3 優(yōu)化方案分析

對自潔式過濾器反吹氣源管進(jìn)行改造，降低空壓機(jī)吸氣阻力方案。自潔式過濾器濾筒在運(yùn)行半年后，空壓機(jī)就出現(xiàn)吸入阻力較大的問題，而就地反吹氣壓力在0.4MPa，反吹時，濾筒數(shù)量有16個，同時進(jìn)氣管徑很細(xì)，現(xiàn)在雖然進(jìn)行反吹，但空壓機(jī)吸入阻力讓處于緩慢上升水平。而這一現(xiàn)象是由反吹管管徑小，反吹氣量明顯不足造成的，建議通過擴(kuò)大反吹管管徑以增加反吹氣量，以便降低空壓機(jī)因吸入阻力高而增加的用電單耗。

4 結(jié)語

空分設(shè)備流程的多樣性以及制氧工藝的特殊性，決定了空分設(shè)備的節(jié)能存在無限可能。如果我們每一個企業(yè)都能相應(yīng)國家倡導(dǎo)的節(jié)能減排、淘汰落后產(chǎn)能的號召，通過技術(shù)革新對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行不斷優(yōu)化與改造，挖掘生產(chǎn)工藝過程中的極限潛力，最大限度地降低設(shè)備運(yùn)行中的能源消耗，必將會偉企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡介：

方偉（1985-），男，漢族，河北宣化人，助理工程師，本科，研究方向：機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計。