全低壓切換式制氧機的節能途徑

厲洪波

山東萊鋼永峰鋼鐵有限公司 山東 德州 251100

鋼鐵企業的制氧機,對能源的消耗量相對較高,制氧機的每天耗電量要超過100000千瓦·時,且超過8成比重都用在空壓機上,剩余2成比重則集中于水泵與氧壓機等輔助設備。受生產設備與工藝不合理的影響,使能耗浪費問題嚴重。如果能夠進行必要地改造,即可創造可觀的經濟效益。由此可見,深入研究并你分析全低壓切換式制氧機節能途徑十分有必要。

一、空壓機節能的途徑闡釋

(一)主冷液面和空壓機方面

所有空分主冷凝蒸發器均會設置設計液面,一旦比此液面低,換熱面積就會隨之減少,對工況運行產生不利的影響。而在超出此液面以后,將導致空壓機能耗量增加[1]。

根據公式,其中,代表的是空分主冷凝蒸發器氧側底部的壓力,而則表示了空分主冷凝蒸發器氧面壓力。另外,即為液氧的密度,空分主冷凝蒸發器的液氧高度可通過來表示,重力加速度即為g。

綜合考慮以上公式,可以發現,會伴隨增加而不斷增大,那么空分主冷凝蒸發器的底部飽和溫度也必然會提升,即。由此可了解到,的增加,空分主冷凝蒸發器液氮平均飽和溫度會提高,但空分主冷凝蒸發器的氧側與氮側溫差一定,所以氮側的冷凝溫度會逐漸提高。若氮側的壓力一定要上升,那么空壓機的壓力就會隨之提高,直接增加了空壓機的能源消耗量[2]。

以下將制氧機不同的三個空分主冷凝蒸發器液面,即2850毫米、即2950毫米、即3050毫米,確定高度不同條件下的氮側壓力。其中,液面,液氧平均溫度是96.35K,空分主冷凝蒸發器的溫差是1.8K,相應側壓力是588千帕；液面,液氧平均溫度是96.40K,空分主冷凝蒸發器的溫差是1.8K,相應側壓力是592千帕；液面,液氧平均溫度是96.45K,空分主冷凝蒸發器的溫差是1.8K,相應側壓力是596千帕。

參考氮側壓力,在理論層面對空壓機的功耗進行計算。如果空壓機的效率是0.7,那么空分主冷凝蒸發器液面會上漲到2950毫米,且空壓機的電耗會增加到10千瓦·時。如果空分主冷凝蒸發器液面上升到3050毫米,空壓機的電耗會增加到20千瓦·時。也就是說,處于高液面條件下,運行的時間越長,實際的電能損耗也更大[3]。為此,操作人員在設備運行期間,要對空分主冷凝蒸發器的液面給予高度重視,有效規避空壓機的電能浪費問題發生。

(二)冷卻器和空壓機方面。通常情況,空壓機壓縮需采用多級別進行,以型號為的空壓機為例,其包括5級,冷卻則分成4個級別,但是冷卻器的效果并不理想,會使壓縮機的功耗不斷增多。

當完成壓縮機第一級壓縮以后,就會進入到一級冷卻器并冷卻。如果冷卻器具有良好的效果,那么溫度就會下降到。如果冷卻器的冷卻效果不理想,那么僅能夠下降到位置。根據既有研究資料發現,出冷卻器在氣體溫度提高3攝氏度的情況下,下一級功耗就會隨之增加1%。制氧機自投產以后,并沒有清洗冷凝器的氣道,直接影響了空壓機的出力狀況。在清洗過后,出力效果得以改善。由此可見,冷卻器的作用也不容小覷,所以需每年清洗一次冷卻器,盡量規避空壓機出現不必要能源消耗的損失[4]。

二、操作合理以實現節能目標

(一)科學調節空壓機的變工況。在煉鋼過程中,用氧最突出的特點就是用量不穩定,很容易出現氧氣放散的情況。而調節空壓機變工況,具體指的就是在用氧的高峰期間,將空壓機進口導葉適當開大,是空氣量增加,保證氧氣產量的提升。而在低谷階段,則可以將空壓機的導葉開度降低,減少空氣量與氧氣產量。在降低空氣量后,空壓機的作功也會降低,能夠更好地實現節能目標。為此,在具體操作期間,要對用戶用氧的狀況形成系統了解,結合時間的長短,對空壓機導葉的開度做出調節,以達到調節其變工況的目標[5]。

(二)借助液氧貯槽縮短開機時間。在空分大加溫以后重新開機,會消耗較多能源但卻不會輸出產品。若能夠使開機的時間縮短,即可實現節能的目的。在空分第四個階段為積液的過程。在開機總時間中占據一半比重。制氧機的積液時間是18小時,如果在第四階段,在塔內冷卻透徹后,向上塔空分主冷凝蒸發器直接反灌貯槽內液氧,就會使積液的時間減少15小時,增強了節能的效果。

三、技術改造以實現節能目標

(一)充瓶氧壓機機前壓力的提升。通常情況下,充瓶氧壓機機前壓力都是常壓,如果能夠使其壓力提高,那么氧壓機的壓縮比就會下降,在氣量不改變的狀況下,實際的作功就會降低,進而實現節電的目標。但需要借助球罐引壓力氧向充瓶氧壓機內進入,使得進氣的壓力提升,最終實現壓縮比降低的目標。

可選擇壓力是氧氣球罐內合理引入壓力氧氣,在接受調節閥處理且下降到以后,即可向充瓶氧壓機進入,直接降低了壓縮機的能耗。

(二)規避故障停機問題的發生。空壓機停機均會導致空分停止生產,需要經過2－3小時才能夠恢復。而且,在恢復啟動期間,因無法輸出產品,導致電能浪費嚴重。也就是說,停機越頻繁,那么電能的損耗也就越大。究其原因,儀表與電氣故障最為常見。前者發生頻率最高的就是軸向位移故障,而后者則主要是勵磁柜故障。為此,應及時采取必要的改造措施[6]。

一方面,改造軸向位移計。油站壓力油在噴嘴節流處理以后,會向軸端面噴,且軸端面和噴嘴距離會對儀表顯示數值產生決定性作用,很容易受油壓波動影響。所以,要拆除液壓軸位移計,將軸位移保護監視裝置安裝其中,充分借助渦流基本原理,非接觸監視并測量空壓機軸向位移。

另一方面,改造勵磁柜。選擇使用晶閘管集成化控制單元,憑借其緊湊的結構,確保勵磁柜穩定運行,盡量規避勵磁問題所引發的空壓機故障。

結束語

綜上所述,制氧機工藝相對復雜且設備多樣,要想實現節能目標,可采取多種措施。以上通過多個角度,重點探究了全低壓切換式制氧機的節能途徑,且節能效果顯著,具有較高的推廣與應用價值,以更好地創造經濟效益。