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空分设备节能的方法与实际应用

发布日期:2011-06-02 来源: 中国空压机网 查看次数: 474 

核心提示:
  在空分设备的日常生产中挖掘其潜力,使其经济运行,具有十分重要的意义。笔者结合多年的生产实践经验,对太钢集团临汾钢铁有限公司动力总厂(以下简称:临钢动力总厂)3套空分设备的能耗进行综合分析,在多方面做好空分设备的节能降耗工作。

  目前临钢动力总厂3套空分设备(2、3、4空分设备)能耗现状可以看出,由于6000 m 3 / h(3)、12000 m 3 / h(4)空分设备采用规整填料上塔精馏、增压透平膨胀机制冷、分子筛吸附净化流程,运行能耗较低。

  1保持空压机高效运行

  (1)选用采取先进的气动设计,使用高质量材料,以及实施优良的制造、安装工艺的高效率生产机组。

  (2)高质量的安装水平,能够保证空压机良好的润滑性能和具有较高的机械传动效率,这是空压机组高效率运行的重要前提。油压、油温过高或过低,都会使空压机组处于不安全的运行状态。

  (3)提高空压机组等温效率,使能耗大大降低。为了在夏季保证机组中间冷却器的冷却效果,需加强点检监测,防止和消除中间冷却器堵塞。这就要求做好水质的软化及清洁工作,及时清洁过滤器。

  (4)及时消除叶轮、管道和蜗壳的结垢,定期冲洗或检修时对叶轮重做动平衡,以保证机组具有良好的气动性能。

  (5)定期检查并更换机前过滤器滤筒,选用高效的自洁式空气过滤器,以提高空压机机前压力。在满足气量要求的前提下,尽量减小空压机压缩比,提高机前压力,降低机后压力,降低能耗。

  并且针对自洁式空气过滤器的结构特点,为防止其阻力进一步升高,对12000 m 3 / h空分设备空压机的空气过滤器进行封闭处理,使气流方向改变。这个措施的效果明显,配套的空气过滤器的阻力在0 067 1 8 kPa之间。

  2优化生产组织,降低无效放散在生产用气高峰时,发挥空分设备*大潜力供气;在低谷时则组织协调。

  (1)充分利用临钢动力总厂产品氧、氮储备能力,补充贮槽与球罐的储量,在生产用气需求量大时用储备的产品氧、氮。

  (2)利用12000 m 3 / h空分设备负荷调节范围大的特点降低气体产量,生产液氧,待储备能力饱和时停运生产能耗较高的2空分设备。

  (3)尽量降低氧压机、氮压机前后放散率,必要时实施机前放散而不是机后放散,减少氧压机、氮压机无效压缩损耗。

  3降低各种损耗降低各种损耗,包括物料损耗与冷量损耗。由于物料、冷量制取要耗费生产资源,因此各种损耗都会使能耗增加。

  (1)降低各种泄漏损失,减少各种气体、液体的无效泄漏。例如在临钢动力总厂空分设备逐步改为分子筛吸附净化流程后,切换损失逐步降低。

  (2)提高物料利用率,采取合理的工况调节手段,以提高氧提取率,降低氧气单位能耗。

  (3)采用优质的保温材料,对冷箱及时添加珠光砂,对冷却水管道、氮水预冷系统和分子筛纯化系统等冷箱外设备加装保温材料,以减少各种冷量损耗。

  (4)提高对返流气体的利用,减少无谓的气体放空:!在目前空分设备流程中,污氮虽然被部分利用,但大部分仍被放空,应尽量使余量污氮进入凉水塔加以利用。分子筛吸附器在一个切换周期内(4小时)约有25分钟为无效放空,在卸压时约有80 m 3 / h的空气被放空。建议将这部分气体送入水冷塔或凉水塔加以利用,增加自控装置控制进入水冷塔的气量,在保障水冷塔冷却效果的基础上,把其余污氮气送入凉水塔加以利用。?在后续系统处于生产低谷时产品氧、氮会被放空,建议把这部分气体送入凉水塔加以利用。控制好水冷塔水汽比,使得在气量大或塔内结垢时避免无效喷水,浪费冷却水。

  (5)减少各种原因引起的液体泄漏。由于生产液体需要的单位制冷量要远大于气体,因此低温液体的制取需要耗费更多的生产资源。如果液氧以1 L/ min的速度外泄,则增加的总冷损就需要约600 m 3 / h的膨胀量来弥补。

  4减少堵塞,提高各换热器换热效率由于堵塞会造成压缩机机后压力升高,使压缩机能耗增加;同时,堵塞会造成换热器换热效率下降,或者偏流引起冷量损耗,由于制取一定产品氧、氮必须要有一定的冷量保证,那么换热效率的下降必然造成物料及能耗的增加。

  (1)及时排放主冷不凝气,增强换热效果;定时排放主冷液氧,可避免碳氢化合物及各种杂质粉末聚集,影响换热效果。

  (2)调整好换热器中部温度,要求不产生冷损,不偏流。减小热端温差,减少换热造成的热交换不完全损失。在大型空分设备中,冷量损耗占总冷损的40%以上,如果热端温差扩大1,则总冷损会增加16%左右,这就要求增加膨胀机的膨胀量来弥补。

  (3)控制好分子筛吸附器后空气露点温度,不让水分进入板翅式换热器影响换热效果;分子筛再生彻底,减小分子筛吸附器空气阻力;分子筛再生气电加热器运行时应尽量避免频繁启停,*好采用小功率电加热器组启停。

  (4)空气预冷系统的定期清垢、酸洗能减小阻力,调整合适的水汽比。将2空分设备的氮水预冷系统改造成分组循环,空冷塔1段利用大循环水,2段与水冷塔、制冷机组成小循环,有利于增强换热效果,减少局部结垢,降低制冷机能耗。

  5优化操作降低能耗在空分设备正常运行时,调整工况降低上塔压力,减少进塔膨胀空气量,发挥膨胀机单位制冷能力,发挥节流效应制冷能力,使产品提取率达到*高,降低能耗。

  (1)降低上塔压力,使下塔压力、机后压力下降,使氧、氮分离更容易,并且合理调节节流阀开度,使物料提取率达到*高,降低能耗。

  (2)由于总循环功为空压机能耗与膨胀机功耗之差,若要满足主塔正常精馏的冷量要求(即总循环功不变),应尽量发挥膨胀机*大单位制冷量,满足总冷量要求,使空压机能耗降低。如果进入上塔的膨胀空气量过大,使上塔负荷增加(精馏能力已满负荷)或过热度过大,会进一步改变上塔回流比,使上塔精馏段负荷过大,造成提取率下降;合适的膨胀空气量与过热度将使上塔精馏潜力进一步得到挖掘,使效率*佳、能耗*低。对于带风机的透平膨胀机,应尽量通过喷嘴与风机段阀门的调节使膨胀机接近*佳额定转速运行,从而使膨胀机等熵效率*高。对于增压透平膨胀机,应尽量降低入塔膨胀空气量,通过喷嘴与增压段阀门的调节使膨胀机接近*佳额定转速运行,从而使回收功与制冷量达*大平衡。

  6减少水、电、润滑油等材料的消耗空分设备的能耗包括各种能源消耗,运转设备的电耗就包括空压机电耗、水泵电耗、制冷机电耗、油泵电耗。以2空分设备为例:空压机电机功率2240kW,空气预冷系统制冷机功率37 kW,水泵功率30 kW,各油泵功率共14 kW.降低各设备的各种运行电耗,使总产品单耗降低,整个公司的经济效益得以增加。

  7结束语

        通过对临钢动力总厂3套空分设备能耗现状的分析,在设备的选择、运行、维护等方面采取了相应的措施,使空分设备节能降耗,为企业增加了经济效益。希望今后能通过进一步优化操作使空分设备的运行能耗更低。

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