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)運行成本大幅下降，實現(xiàn)效益的最大化。但是在實際生產(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)濟性。

1 空分設(shè)備能耗大的原因

1.1 空壓機能耗

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，從而加大了空壓機的電耗。

1.1.2空壓機級間冷卻器冷卻效果變差

空壓機級間冷卻器的冷卻效果直接決定了空壓機排氣量的大小。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)水冷塔的氮氣或污氮氣總量已經(jīng)確定的前提下，額外的制冷量必須由冷凍機提供，降低溫度就會增加對冷凍機的能耗要求。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。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，從而實現(xiàn)降本增效。

2.1 改造空壓機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)，配套運行的3MSGEP-16/15型空壓機一直運行至2013年，開始由于空壓機末級排氣壓力與逆止閥后壓力壓差大，造成壓縮機能耗偏大，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，減小空壓機排氣壓力，實現(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，上塔氮氣出主換熱器壓力PIC105為0.023MPa，下塔壓力PI1為0.460MPa，在這種工況下，設(shè)備運行不是很穩(wěn)定，波動性較大，并且下塔壓力高，造成空壓機排氣壓力高，能耗很高，后來通過分析研究發(fā)現(xiàn)上塔氮氣出主換熱器壓力PIC105只要滿足氮氣進(jìn)氮壓機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)備運行穩(wěn)定，工況波動小，氣體產(chǎn)品持續(xù)穩(wěn)定，空壓機排氣壓力相應(yīng)降低，實現(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，降低空壓機吸氣阻力方案。自潔式過濾器濾筒在運行半年后，空壓機就出現(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，建議通過擴大反吹管管徑以增加反吹氣量，以便降低空壓機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)備運行中的能源消耗，必將會偉企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。

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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：機械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計。