空分设备节能措施分析与应用

天铁空分系统降低能耗措施的探讨

天津天铁冶金集团动力厂孙敏

摘要：文章叙述了天铁动力空分系统降低能耗的措施探讨。对应用的相关工艺技术进行了分析，提出了优化空分设备运行的工艺方案。通过采取定期清洗空压机系统、减少管网氧气压力波动等措施，提高了空分系统的运行效率；降低了空分系统运行电耗；保障了空分系统更经济有效的运行。

关键词降低能耗冷却器叶轮管网氧气压力球罐液化装置汽化装置Study on Measures for Reducing Energy Consumption in Tiantie Space Division

System

SUN Min

Power Plant, Tianjin Tiantie Metallurgical Group Co., Ltd.

Abstract: This paper elaborates the study on measures for reducing energy consumption in Tiantie space division system. The applied related processes are analyzed and the process program for optimizing the operation of space division equipment is put forward. The air compressor system is purged regularly, and the oxygen pressure surge in pipe network are reduced, and other measures are taken to improve the operation efficiency of space division system, and reduce the energy consumption, and guarantee the more economical and effective operation.

Key words: reducing, energy consumption, cooler, impeller, pipe network, oxygen pressure, spherical tank, liquefaction device, evaporation device

1前言

天津铁厂动力有6套空分设备，分别为6000 m3/h设备2套，15000 m3/h设备2套，其中1套为内压缩流程，23500 m3/h设备2套。每套设备都包含空压机、氧压机、氮压机这些大功率耗电设备，另外还有水泵、冷冻机、油泵、氩泵、液体泵等小耗电设备。因为空分设备的原料是空气，其主要消耗就是这些耗电设备的电耗，电能消耗占生产成本的75%~80%，所以降低能耗的首要办法就是降低电耗。

其次，在实际生产中由于炼钢、炼铁生产的非连续性和氧气生产的连续性的矛盾，造成管网氧气压力波动大，压力高时氧气就必须放散，压力低不能满足炼钢生产需要时，就要启动氧汽化装置。增加了氧气的生产成本，造成了能源的浪费。因此，稳定氧气管网压力，减少压力波动也是降低能耗的一种有效途径。

2降低空压机系统电耗措施分析

2.1 存在问题

空压机为空分系统提供原料空气，是整个空分系统最大的耗电设备。天铁动力热轧作业区2×23500Nm3/h空分选用的是由Atlas Copco公司生产的GT098L3K1型压缩机。电机额定电压为10KV,额定电流786A,额定功率12000KW。自2007年投产后，空压机二、三级进气温度越来越高，尤其是在夏季温度高时进气温度更高，空压机压缩空气量减少，压缩后的空气进塔压力降低，电耗反而增加，见表1。

表1 夏季与冬季实际能耗对比

2.2 原因分析

空压机为三级压缩，在一、二级之间有一个水冷却器，二、三级之间有一个水冷却器。压缩空气由一级压缩端出来后先进入水冷却器，高温的气体在冷却器内与低温的水换热后，温度降低了再进入二级压缩，由二级压缩完后的空气先进入冷却器冷却，温度降低后再进入三级压缩，压缩完后再送入空冷塔继续后面的工序。冷却水中含有各种杂质，运行时间长了，冷却器水侧的管道会结垢。空气是含有水分的，当高温、高压的气体进入冷却器冷却时会有大量的水分析出，并经过气侧排水管道排出，同时这些水分也会导致气侧的筛网生锈。所以冷却器运行时间长了之后换热效果就变差了，特别是夏季气温高时，进入冷却器的冷却水温就高，在28℃左后，冷却器的换热效果就更差了，导致压缩机二、三级进气温度特别高，特别是三级温度达到50℃以上，严重影响压缩机的压缩效率。由于夏季气压低，压缩机的进气压力就低，冷却器的冷却效果又差，为了达到设定的排气压力，压缩机的进口导叶自动开大，电机的工作负荷加大，实际运行电流变大，电机的实际功率变大，即实际电耗增加。

空压机在高速运转过程中，空气中的微小杂质随时间的累积会粘附在空压机叶轮上，对空压机的轴承振动造成影响，影响转子的动平衡，增加空压机的电耗。当空压机的振动太大时，空压机会因振动高自动停机，振动过大时甚至会损坏空压机的叶轮、转子。空压机自停后空分系统后续工序立即就会停止，重新启动空压机等这些大耗电设备，短时间内空分系统不能送出产品，只有电耗。若是设备损坏，损失更大。

2.3采取措施

2.3.1清洗冷却器

为了降低空压机电耗，首先是要保证空压机组冷却器的冷却效果，防止和消除中间冷却器堵塞造成的换热不良。除了做好水的清洁及软化工作，还要及时清洁过滤器。在2013年7月份的例行检修中，对5#、6#两套KDONAY-23500型空分系统AtlasCopco GT098型空压机冷却器进行了清洗、试漏。清洗完成后两套空压机系统二、三级进气温度都下降了。5#空压机系统二级进气温度由原来的42℃~ 45℃降到33℃~ 36℃、三级进气温度由46℃~ 51℃降到33℃~ 37℃。6#空压机系统二级进气温度由43℃~ 46℃降到39℃~ 41℃，三级进气温度由44℃~ 49℃降到39℃~ 41℃。

2.3.2控制循环水温度

冷却器的冷却水温度直接影响冷却效果，空压机系统冷却器进水由水电厂的泵站供应，换热后的高温水回到水电厂泵站凉水塔散热后又进入到冷却器继续换