空分裝置節(jié)能降耗的可行方法

(寧波中金石化有限公司 浙江 寧波 315204)

一、優(yōu)化操作的節(jié)能方法

(一)優(yōu)化空壓機操作。1.工況穩(wěn)定時可適當降低空壓機進氣量。提升空壓機的負荷，其結(jié)果是能耗將不斷增加[1]。當空氣流量達到一定值時，會進入空壓機的穩(wěn)定運行區(qū)域，之后空壓機壓力會隨著空氣流量的不斷加大而降低，空氣流量達到某一值時，空壓機的運行會達到最佳效率區(qū)域。在保證工況穩(wěn)定的情況下，應將空氣流量維持在空壓機最佳效率區(qū)域，若此時工況產(chǎn)氣量仍有富余，可通過降低空壓機進氣量達到降低能耗的目的；2.后系統(tǒng)故障時空壓機降負荷。一般空分裝置制造的氣體是供后續(xù)工段使用的，后續(xù)工段事故狀態(tài)下無法消耗所供氧氣，此刻氧氣放空，導致氧氣放散率擴大，浪費嚴重。此時，若液體采出量不作調(diào)節(jié)，可適當降低空壓機負荷，減少進氣總量，降低氧氣的放散率[2]。一般空分系統(tǒng)最低負載能力在70%左右，在后系統(tǒng)出現(xiàn)短期故障時，可對空壓機進行降負荷操作，這是降低空分裝置能耗最直接的手段。

(二)降低上塔壓力。上塔壓力與氧氣、氮氣、氬氣飽和溫度的關(guān)系見表1。由表1可知，氧氣、氮氣的飽和溫度隨著上塔壓力的降低而減小，降低上塔壓力有利于氧、氮組分的分離。隨著上塔壓力的降低，下塔壓力和空壓機排氣壓力也會相應降低，因此可通過降低主塔的上塔壓力來減少空分裝置的整體能耗，但上塔壓力的降低需在設計范圍內(nèi)，應保證氮氣和污氮氣出板式換熱器后保持正壓狀態(tài)，以保證分子篩再生氣和水冷塔活化氣的充足。

表1 上塔壓力與氧氣、氮氣、氬氣飽和溫度的關(guān)系

(三)降低主換熱器的冷損?？辗盅b置的主換熱器為板式換熱器，其回收了主塔大部分的冷量，一般情況下，板式換熱器冷損所占總冷損的比例隨著空分設備的增大而增大(見表2)。從表2可知，當空分設備能力增大至20 000 m3/h時，主換熱器冷損所占總冷損的比例可達50%以上，因此板式換熱器對節(jié)能降耗的作用不容忽視。一般大型空分裝置設計板式換熱器熱端溫差在3 ℃左右，若熱端溫差擴大，總冷損必然增大，空分裝置整體的能量損耗也會增大。所以，實際操作中應嚴格遵守設計規(guī)則，主換熱器采用長板式，縮小熱端溫差，采用高密度、鋸齒形翅片等都是有效提高換熱效率的方法；同時，采用性能良好的保冷材料，做好冷箱密封，保證充填措施良好，盡量減少冷損[3]。

表2 不同能力設備主換熱器冷損所占總冷損的比例

(四)改變透平膨脹機的膨脹量。主塔的大部分冷量由膨脹機制造，一般而言，主塔的冷量隨膨脹量的增大而增大，在主塔氧純度不變的情況下，提高膨脹機的膨脹量能夠提高氧氣產(chǎn)量[4]。為提高液體產(chǎn)量，一般對膨脹機作如下調(diào)節(jié)。1.通過調(diào)節(jié)膨脹機的回流，增加膨脹機的進氣量，增強膨脹機的制冷效果，增加液體量，提高空分裝置的產(chǎn)能；2.在工況穩(wěn)定的情況下，提高增壓機中抽壓力，增大膨脹機的進氣壓力，增大膨脹量，利于氣體的產(chǎn)出；3.通過對板式換熱器的微調(diào)和膨脹機進氣量的調(diào)整，提高膨脹機的機前溫度，機前溫度越高，膨脹機的單位制冷量越大，但此時需注意膨脹機的轉(zhuǎn)速，防止轉(zhuǎn)速過高引發(fā)事故；4.膨脹機冷量的加減與外界環(huán)境相關(guān)，若外界環(huán)境溫度高，空分設備冷量損失大，此時可適當增加膨脹機的制冷量以彌補冷損，反之冷損小導致冷量過多，可適當減少膨脹機的制冷量，以防氧純度發(fā)生變化。

二、優(yōu)化設備的節(jié)能方法

(一)保證空氣過濾器的清潔?？諌簷C機前壓力的提高對降低空壓機壓縮比有明顯作用，是節(jié)能降耗的一個影響因子。因此，空壓機運行期間，確?？諝膺^濾器PLC程序穩(wěn)定，保證空氣過濾器清潔，定期檢查濾筒的使用狀況，及時更換濾筒，保證空壓機的機前阻力不高，以提高空壓機的機前壓力。

(二)加強空分設備或管道的保溫力度。對于暴露在環(huán)境中的空分設備或管道，外界溫差的變化直接影響到管道內(nèi)介質(zhì)的溫度。因此，增加保溫層，加強空分設備或管道的保溫力度，對工況的穩(wěn)定有重大意義。此外，冷箱內(nèi)保溫材料的損耗和失效會增大冷箱的冷損，為確保冷箱的保溫效果，需不定期的補充冷箱損耗的珠光砂。

(三)增設管道將放空氮氣引入水冷塔。制氧工藝除制備氧氣外，同時制備大量液氮和氮氣，氮氣作為生產(chǎn)區(qū)內(nèi)儀表氣和密封氣的氣源，其使用量極不穩(wěn)定。正常操作下，0.8 MPa以及4.0 MPa的氮氣并網(wǎng)后存在部分放空，其損耗不可小覷。若增設氮氣管道對其減壓并入水冷塔作為冷卻氣，既節(jié)約了氮氣的損耗，又降低了水冷塔的冷凍水溫度，在降低分子篩負荷的同時，改善了空分工況，有利于節(jié)能減排。

(四)增設管道對分子篩切換時的污氮氣進行回收。生產(chǎn)過程中，分子篩切換時，再生污氮氣直接放空，放空時間持續(xù)近40 min，放空量較多，氣體損耗嚴重?？蓪⒎趴瘴鄣獨饣厥杖胨渌鳛槔鋮s氣用，以降低水冷塔的冷凍水溫度；或適當縮減切換時間，對污氮氣的回收有很大幫助。

三、其他方面的措施

(一)定時排放不凝氣和液氧。定時排放不凝氣可以增大主冷的換熱面積，利于主冷積累，增快液體產(chǎn)出速度。定期排放液氧對減少碳氫化合物以及各種雜質(zhì)粉末的積累有很大好處，可降低危險因素的危害程度，對設備的安全運行意義重大。

(二)定時對設備進行清理或化學清洗。若空冷塔或水冷塔長期運行，可能會出現(xiàn)內(nèi)部填料堵塞、換熱效果變差；換熱設備長期不清洗也會造成換熱效果過差，如膨脹機后冷卻器長期使用下可能會出現(xiàn)后冷卻器溫度過高，對工況影響很大。因此，空分裝置中走介質(zhì)的設備必須定期進行清理或化學清洗，以盡量消除事故隱患。

四、結(jié)束語

節(jié)能降耗是當今社會發(fā)展的主題。加強設備維護，維持工況穩(wěn)定是節(jié)能降耗的保障?？辗盅b置通過優(yōu)化工藝以及設備實現(xiàn)節(jié)能降耗，可以縮減成本，實現(xiàn)能源的綜合利用。在工業(yè)生產(chǎn)中節(jié)約成本，減少浪費，無論是國家對企業(yè)的要求，還是企業(yè)自身發(fā)展的需求，節(jié)能降耗已是企業(yè)必走之路。