大型空分裝置節能降耗的措施淺析

楊春輝

[摘要]由于我國經濟的快速發展，我國的，臺金、機械和化工等行業也蓬勃發展起來，同時這些行業對氧氣和氮氣的需求也在逐步增長。為了從空氣中獲取到這些氣體，人們發明了空氣分離裝置，簡稱空分裝置。空分裝置大多采用深冷技術，它是將空氣在低溫和一定壓力條件下將其液化，然后利用氧氣、氮氣等氣體的沸點不同再將其中的組分分離開來。空分裝置中所涉及的設備比較多，且在空氣分離過程中會有大量的物質和熱量交換，這就使得空分裝置的能量消耗比較多。為此，我們必須想出一定的應對措施來降低空分裝置中的能耗，這樣才能提高對應企業的經濟效益。本文首先分析了大型空分裝置的工藝特點，然后分三點指出了大型空分裝置節能降耗措施，最后對全文進行了總結。

[關鍵詞]大型空分裝備；節能降耗；應對措施

引言

一般來講，空分裝置指的是空氣分離裝置，通常是通過人工制冷并加一定的壓力使空氣液化，然后再利用空氣各組分的沸點不同將其分離開來。經過空分裝置，我們可以得到高純度的氧氣、氮氣和氬氣等氣體，這些氣體可以用于機械、化工和冶金等行業。空分裝置已經經過了幾百年的發展，目前其基本形式和制作流程已經趨于成熟，尤其是在近十幾年，我國的空分裝置的發展已經達到了國際先進水平。但是，我國目前在制造大型空分裝置和在其能耗控制上還存在著一些問題，所以我們必須加大大型空分裝置的研發和改良，把其能耗控制在一個較低的水平。

空分裝置通常由壓縮機組、空氣冷卻系統、熱交換系統和精餾系統等組成，其中耗電量比較大的為壓縮機組和空氣冷卻系統。我們要想有效降低大型空分裝置的能耗，必須首先降低壓縮機組的能耗，這樣才能提高空分裝置運行的經濟性。

一、大型空分裝置工藝特點

大型空分裝置往往具有以下幾個工藝特點。

（一）深度低溫、壓力大，生產過程安全性要求高。大型空分裝置與一般的空分裝置相比，其冷箱設備的低溫極低，并且分離過程中使用的壓縮機設備都需要抗高壓，其分離出來的氧氣也屬于危險產品。同時，在對空分裝置進行操作或者是維修過程，也必須注意安全問題，預防安全事故的發生。

（二）裝置產能大、產品純度高。大型空分裝置在采用深冷空氣分離法后，其裝置可以生產的氣體包含了氧氣和氮氣以外的稀有氣體，并且其產品的純度達到了97%左右。為此，經過大型空分裝置生產出來的產品其用途就很廣泛。

（三）過程能耗大，裝置內物質、能量交換頻繁。眾所周知，空分過程是一個能耗巨大的過程，由于其原料為空氣，其過程中消耗的能源大多為電能，其能耗可以占到生產成本的百分之八十左右。所以，在現在提倡綠色發展、節能減排的大環境下，我們必須降低空分裝置的能耗。

（四）設備日趨大型化，自動化需求越來越大。在現階段，由于市場社會的需求，我國的空分裝置越來越大型化，這樣盡可能滿足市場日益增長的需求。同時，為了提高空分裝置的生產效率，我們還需要采用自動化控制流程，實現變負荷生產，最大程度地滿足各種產品的需求。

二、大型空分裝置節能降耗措施

（一）提高空分設備運行效率

1.確保使用高品質的氣水油等原料。空分裝置所用的氣雖然為空氣，但是我們不能把自然空氣直接運用到空分裝置中，而要經過過濾設備過濾掉其中的灰塵等雜質才可使用：空分裝置在運行過程中還需要使用到循環水，其質量的好壞會影響到整個裝置的運行周期、設備的穩定性以及可靠性：最后，空分裝置中的機械設備在使用過程中還需要使用潤滑油，我們在選購潤滑油時應選擇高質量的油品，并及時對設備潤滑。

2.提高設備的維護監控。大型空分裝置要想長期高效運行，這與線上監控、線下維護是分不開的。在監控工作中，我們可以及時發現設備可能出現的故障并對此進行維護，這樣就可以保證設備的長期運行。

（二）降低空分設備動力消耗

1.降低冷卻水的溫度。從上文中的論述中可知，在空分裝置中耗能最大的就是壓縮機組，尤其是空氣壓縮機，其性能的好壞決定了整個設備的耗能情況。一般情況下，我們可以改變循環水的溫度和流量來提升空氣壓縮機的效率，從而控制其能耗。眾所周知，壓縮機的效率與冷卻水的溫度密切相關，我們可以通過降低冷卻水的溫度來降低壓縮機的能耗。

2.降低上塔壓力。在空分裝置中的精餾系統中，初步生產出來的產品需要進一步的提純，這就需要精餾操作。在精餾操作中，上塔壓力是一個非常關鍵的參數，若其壓力降低，則液氧的汽化溫度也會降低，這時如果維持下塔的壓力恒定，則會引起上下塔的換熱量減少，最終還會使得下塔的壓力降低。下塔壓力降低后，壓縮機的壓力也會隨之降低，驅動壓縮機的功率也會降低，這就達到了降低能耗的目的。

（三）提高產品提取率并降低產品損失率

1.把控空分裝置的兩個平衡。我們衡量空分裝置節能降耗的一個關鍵參數就是單位時間內的氧氣和氮氣等其它氣體的產量。它的運行效率則體現在生產產品的提取率上，我們可以運用物料平衡的分析方法來計算空分裝置在運行過程中的物料損失情況。同時，我們也可以運用能量平衡分析方法來分析進入氣體和產出氣體之間的能量差，這樣就可以通過這個差距來檢查空分裝置在運行過程中的冷損變化情況，進而了解設備的運行情況。

2.控制液體的蒸發損失率。經過空分裝置生產出來的單一氣體往往要經過液化處理以方便儲存和運輸，而液體的蒸發損失就成了我們一個不能忽視的因素。為了盡可能降低液體的蒸發損失率，我們需要在這些液體產品進入貯槽前降低其溫度，提高其過冷度，這樣就可以有效控制液體產品的蒸發損失率。

三、結束語

綠色發展、節能降耗是當今時代社會發展的主題，為此我們就需要充分研究空分裝置中的能耗情況，同時加強裝置的監控和維護工作，盡可能降低裝置的能耗。大型空分裝置若實現節能降耗目標，則可以大幅縮減設備的運行成本，從而實現設備運行效率和經濟效益的最大化，同時為我國的綠色發展做出貢獻。endprint