降低空分装置能耗相关问题分析

6、日常维护问题分析
提高氧产量首先要建立在空压机经济运行的前提下，因为空压机能耗直接关系到整个制氧机的经济效益。其中运行情况包括两个方面：
第一，空压机运行状况。其中自洁式过滤器阻力影响空压机的吸入压力，当阻力升高时空压机一级吸入压力会降低，压缩等量空气到相同压力所产生的压差就增大，随之空压机的能耗就会增加。其次空压机级间冷却器换热效果是否良好也很重要，当气体在级间冷却不良时进入下一级温度升高，导致空气压缩到额定状态更难，导致功耗增加。最后其他可能会导致空压机停车的故障也不容轻视，一旦空压机停车整个空分装置也就无法运行。在停车后再开车时需要消耗大量的电能来启动设备，是很大的一部分能耗支出。
而在氧压低时，此时氧产量低于用量。这时可以通过调节工况将制氧机调节为全气态产品输出，如将D工况变为A工况，同时还可以将液氧罐内液氧通过液氧泵输出对用量缺口进一步补充。
以上两种情况的工况调节和液化装置液体贮罐的利用起到了调节用氧变化的作用，把多余的氧储存起来以弥补用氧高峰。在没有以上调节方式以前经常需要多开制氧机或者增大制氧机负荷来满足用氧高峰，而在非高峰时就有大量的氧产品被放散，浪费大量能源。
提高氧抽取量
减少污氮抽取量
计算适当污多低温液体进入上塔
开大液氮进上塔阀
提高进上塔液体过冷度
提高过冷器换热效率
上塔回流比、纯氮、污氮产量对氧提取率的影响至关重要。回流比的控制对上塔阻力的影响甚大。回流比大，回流液中氧浓度增加，氧提取率高。回流比小，回流液中氧浓度下降，氧提取率低。纯氮产量高，污氮产量低，氧提取率上升。纯氮产量低，污氮产量高，污氮带走的氧多，氧提取率下降。可见，回流比、纯氮产量、污氮产量对污氮中含氧的多寡起着十分重要的作用，因此，通过控制污氮含氧中含氧量，调节上塔回流比及纯氮、污氮产量，对提高氧提取率起着十分重要的作用。
第二，要避免异常工况和工况大幅波动。在工况异常或者波动时会精馏塔组分分离，氧氮氩的生产都会受到影响，严重时还可能会导致工况失控导致需要重新建立工况。而工况的调节恢复是需要相当长的时间，相当于在消耗能源的同时并没有有效产品输出。所以我们在日常工作中要及时调节工况避免工况恶化。
只有做好空分设备维护，保持制氧机平稳安全高效运行，整个制氧机的运行成本才会下降。
2、问题背景
在钢铁行业面临严冬的严峻形势下，降低生产成本已经是一条重要的发展途径。现在我车间供氧主要由G台完成。而G台在日常生产过程中产量常常达不到额定的60000立方，如何提高氧提取率，用更少的能耗产出更多的氧，为用户提供充足的氧气，通过节能降耗来创造更多的纯利润，是我们的关注点之一。
而在日常生产中常常会遇到氧气官网压力高，此时用户用氧量小于氧气产量，而这时如果不采取措施的话氧产品就只能放散，相当于这部分产品并没有产生效益而却消耗了大量的能源。
7、总结
制氧机正常运行时能耗的降低分为两种途径，一种是提高产品的提取率，用相同的能源来生产更多产品，一种是让产品利用更加充分。这两种方式提高提取率和降低放散率都可以降低在同样平均氧气需求条件下的制氧机能耗，降低成本提高经济效益。
我们在日常工作中要时刻注意这些工况参数，努力把工况调节到最佳，依据用量来调节工况，使氧氮纯度和产量都可以达到要求。同时及时发现设备问题，降低因设备问题而产生的额外能耗，使制氧机平稳高效运行。
5、降低放散率问题探讨
我公司氧气管网主要向炼钢炼铁厂输送，而炼钢炼铁用氧并不像制氧机一样具有持续性，是间歇用氧。这就导致了氧产量有可能小于或者大于用量，直观来讲就是氧气管网压力低还是高。
在氧压高的时候，就是氧产量多于用量。这时如果不采取措施，那么就出现了氧产出不能向管网输送，却被直接放散的情况。这就相当于白白浪费了生产这些氧气的能耗。这时可以通过对制氧机变工况来调节，如将A工况变为D工况，来生产更多液氧直接向液氧贮罐贮存起来备用和向外销售。其次氧气还可以通过5000液化装置来将气氧液化为液氧贮存。
其次要调节好板式换热器，以减少复热不足带来的冷损。同时要稳定工况，避免工况波动对污氮纯氮纯度造成影响，而降低氧提取率。
相应策略
相应调整方法
相应操作
减少膨胀空气旁通量
减少装置冷损
加强冷箱管道保温
提高换热器效率
调节工况时注意调节反流气复热温度
提高膨胀机前压力
减少流程阻力损失
提高污氮纯氮纯度
扩大氮富集区
开大液氮进上塔阀
而在空分生产出来的氧产品在用户用量低峰时却不能向管网输送，应当采取措施把多余的氧贮存起来备用，或者减少产量，那么就可以将产品充分利用，在氧气单耗一定的情况下制氧机一段时间的能耗就会降低。
氧气单耗可以粗略表示为 ，可见氧气单耗与Vcomkk/Vo2成正比，与 成反比，则空压机效率越高能耗越低，。
4、提高氧提取率问题探讨
提高污氮纯氮纯度
减少污氮抽取量
提高提馏段氧液化率
提高回流比
在空分运行时污氮中氧含量AI3261大约为1%O2，降低污氮中的含氧量，由于物料守恒就可以提高氧提取量。而提高污氮纯度需要将空分工况整体下移，提高回流比，同时纯氮纯度也可以得到同步提高，进一步提高氧提取率。可以通过以下调节方式来实现：
（1）在满足工况调节和正常污氮需要的情况下，适当减少污氮流量。减少污氮流量可以直接使其中的氧组分留在塔中参与精馏，相应的氧抽取量就可以增加，同时保证氧的纯度。
而在上述两个前提下要提高氧提取率，首先氧提取量不可能无限增大，第一受限于物料平衡组分平衡，只有进入上塔的氧原料多，纯氮污氮的氮纯度提高，产氧量上限才会提高。其次要提高产氧量就需要提高回流比，使氧冷凝更彻底，也可以提高氧产量。
提高氧提取率方向
相应策略
提高进上塔氧量
减少膨胀空气旁通量
提高污氮纯氮带走的氧
在制氧机所消耗的能源中首先空压机占了很大一部分，而对于制氧机的启动过程又是能耗相当大的。因而在遇到故障停车后再开车，不仅浪费了时间没有生产，还在启动时消耗了大量的电力，所以故障停车是很不经济的。
3、问题分析
所谓氧提取率是指进入空分装置的氧气最终被提取出来的份额，令进入空分装置的空气总质量为M1，其中含氧气质量分数为ρ1，提取出的氧气总质量为M2，其中含氧质量分数为P2，氧气提取率ρ= 。而在M2×P2一定的情况下P越高，相应的M1也就越低，随之加工的空气量就可以相应减少，空压机能耗减少，效益就可以提高。
降低空分装置能耗相关问题分析
王衍翔
武钢气体公司
摘要：本文将降低空分装置能耗分为降低氧放散率、提高氧提取率和设备维护来降低空分运行能耗三个方面入手，分析探讨在日常工作中如何减少制氧机能耗，提高制氧机经济效益。
关键词：制氧机，氧提取率，放散率，空分维护
1、概述
武钢气体公司主要生产氧氮氩等高纯度气体液体产品，其中氧产品需求量较多，较多用于钢铁冶炼。可用于转炉、平炉和电炉冶炼。吹入氧气可以促进燃料燃烧，加速原料和难熔合金的熔化，提高氧与铁水中碳、硅、锰、磷、硫等杂质元素的反应速度，缩短炼钢周期，提高产品质量。气体公司主要向武钢其他主体厂矿供应氧气，以及氧气外销。所以提取等量氧气所消耗的能量越少，经济效益就越高。
（2）在满足氮气需要时适当减小纯氮输出量，使上层纯氮区扩大可以使上塔氧组分整体下移，提高污氮纯氮纯度，也就提高了留在塔内的氧含量。
（3）适当开大液氮进上塔阀，可以增大上塔回流比，使氧组分更容易液化，氧组分的液化也就更加完全，从而提高氧提取率。
（4）在氧纯度符合要求的情况下，适当提高氧的抽取量，这样可以使精馏工况下移，不但提高污氮纯氮的纯度，在保证氧纯度的条件下，可以增大氧提取率。