治金/矿山通用机械(CM
GM in Metallurgical& Mine Industr
空分设备的节能降耗综述
中国空分设备有限公司(浙江杭州31051)潘明许峰杰徐华珍
摘要】空分设备属于高能耗设备,能源的消程,低压空气流程的主要耗能设备是空压机,空压机
耗占了产品成本的70%以上,降低能耗可以显若提高企
的设计以及制造工艺对空压机的效率影响很大。选用
业经济效益。在空分技求的发展过程中,节能降托可以「优良的空压机组能给整套
空分装置能耗带来极大的降
从设各的设计制造以及运行操作管理等方面入手。结合低。采用三元流叶轮,冷却效果好、等温效率高的等
エ作实际、主要从以上两方面对空分设备能耗降低做了温型
空气压缩机组,可以带来比传统空压机的能耗降
针对性的论述,并提出了对应的方法。
低3%的效果,在大空分装置中的优勢又更为突出
【关键宇】空分设备节能降耗方法
1)采用先进的气动设计、高质量加工材料和高精
密的制造工艺。
前言
2)高质量的安装水平,使空压机具有良好的润
节能降耗是企业提高经济效益、增强竟争力最主滑性能、有较高的机械传动效率,从而使得空压机组
要的措施之一。节约能源又是一个企业应该担负的社会能保持高效率运行。避免机组出现油压、油温超限波
责任。空分装置属于高能耗设备。所以想方设法降低空动,尽量将空歴机组控制在安全的运行状态之中。
分设备的能耗是企业所必须面临的问题
3)提高机组中间冷却器的冷却效果,安排加强
点检监测,预防并消除中间冷却器发生堵塞或者泄漏
能耗的构成主体
等故障。做好水质的软化及清洁工作,及时清洁过滤
空分装置能耗的构成主体如下
器
(1)由电动机驱动的压缩机组(高压
4)定期消除叶轮、管道和蜗壳产生的结垢,冲洗
1)空压机、增压机、氮压机(内压缩)。
或检修时对叶轮重做动平衡,以确保机组一直具有良
2)空压机、氧压机、氮压机(外压缩)。
好的气动性能。
(2)辅助设备(低压)包括水泵、低温液体
5)定期拆检更换机前过滤器滤芯。选用高效的带
泵、电加热器、油泵、油箱加热器及控制系统用电。
自洁功能的空气过滤器,以尽可能提高空压机进口压
カ。在出口压力一定的前提下,通过提高机前压力,
设计制造措施
减小空压机压缩比,能有效降低机组整体能耗。
1.采用高效率低能耗空压机组
2.采用填料下塔
现代空分设备已经发展到第六代全低压空分流
最近几年空分规模发展迅速,除了等级规模的提
CMi通用加
2016年第3期ww. ety?x con
61
厅方数据
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高外,还有一项最重要的技术进展就是用
规整填料下
当用户所需氧氮产品体积比为1:1的情况下,
塔取代了筛板塔下塔。
空分装置将会有大量的污氮气以及氮气可进入到水冷
从20世纪70年代开始,填料塔技术由苏尔寿公司」塔換热,并能使水温降至2-13C达到供空冷塔上段
开发井成功应用于空分精馏塔。上塔和制氩系统采用使用要求,此时空冷塔出塔空气温度与进入冷却水
了填料后,空分提取率大大提高,能耗大大降低。規水温相差约1℃,这一温度可完全满足整个空分工艺
整填料具有压降小,分离效率高、能耗低的显著优点要求。在此情况下,在实际运行中可采取停运冷冻机
理论上可节能约8%,实际运行约节能4%-5%),组。停运冷冻机组后,整套空分装置的能耗可下降约
塔径小,液体滞流量少,操作弹性范围大,适应性1%,使设备能耗进一步下降。
强,采用规整填料可有效地降低塔阻力,提高分离效
4.冷箱内配管优化设计
率和操作稳定性。
主换热器采用U形配管,无需使用其他方法分配
国内空分厂家设计供货的空分下塔仍以筛板塔技
气体,可以减小换热器上的外加阻力,并使各换热器
术为主。随着空分规模等级的大型化,填料下塔技术
温差均匀,减少不可逆损失,节省能耗。
的应用将越来越得到普遍运用。采用填料下塔技术,
尽可能合理布局冷箱内管道,因返流气体压力
将会使下塔阻力进一步降低,空压机的排出压力也进
低,所以返流气管路尽量减少弯头、直角弯、三通以
步得到降低,从而达到降低能耗的目的。
及U形弯等增加阻力的环节;例如污氮气去分子筛管
以中国空分设备有限公司自主设计的两万等级
道的布局应该充分考虑到避免被迫通过提高上塔压力
空分为例,在此装置中使用筛板的下塔阻力在标准
来解决分子筛吸附器的冷吹气量不足之处;正流空气
工况下约为15kPa,而使用填料的下塔阻力在标谁工
同样也要充分考虑到管道布局、合理的管道口径、阀
况下仅为4.7kPa。假如设定当地大气压为100kPa
门位置设置以及阀门选型等方面带来的阻力。
在其他配置都相同的情况下,那么采用筛板技术下
通过合理的优化设计,降低不必要的阻力损失
塔空分的空气透平压缩机组排气压力需要6.15bar
(1bar=0.1MPa,下同),而采用填料技术下塔空
亦能给整套空分带来一定的性能提升。
分的空气透平压缩机组排气压力仅为6.05bar,相差
5.液体反充管线设计
10kPa左右的阻力。
液体反充管线的设计,主要运用在装置冷却阶段
空压机吸入压力为99?Pa,设空气透平压缩机组
完毕,进入到积液阶段后,通过液体槽车倒灌液体进
的效率为74%,吸入温度25℃,那么筛板下塔空分的
入主冷中的方式,缩短积液时间,并快速进入到调纯
空压机轴功率约为7970kW,填料下塔空分的空压机
阶段,缩短整个空分起动时间,这样能大大减少机组
轴功率约为7890W,两者之间相差8XW,工厂用电的无功损耗,达到节能的日的。
以0.5元kWh计算,年运行8000计,仅此一项,采
用填料下塔技术每年可以为企业节约电费32万元。
四、操作管理措施
3.设置水冷塔,充分利用污氮气
1.降低系统损耗
预冷系统中设置
水冷却塔,并将富裕的污氮气
降低系统损耗,包括物料与冷量的损耗。在物
以及氮气通过管道连接通入到水冷搭底,充分利用污料、冷量制取上都需要消耗原始资源,系统中的各种
氮气和氮气的不饱和性(吸湿性),在不饱和气通过损耗都会反映到最终能耗的提高。
水冷却塔时携带大量的水分,此时水分的蒸发需要潜
(1)降低系统中的泄漏损失包括气体在动机组
热,在极短的气水接触換热过程中,水分的蒸发难以中的内、外泄漏,气、液在冷箱管道的泄漏,尤其是
从外界获得足够的热量,只能通过吸收水的内能而进液体的泄漏,生产单位液体需要的制冷量要比气体大
行汽化,从而使得使水温降低。与此同时可以减少冷得多,制取低温液体所耗費的能量也更多。泄漏不止
冻机所需制冷量(甚至取消冷冻机组),降低装置能会造成不安全隐患,也公使系统能耗极大损失。
耗
(2)选用优质的珠光砂保温材料冷箱运行一段
62cM用
方数据
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