浅谈如何降低空分装置运行的能耗

浅谈如何降低空分装置运行的能耗

摘要：在这个提倡节能减排的年代，如何降低生产设备的能耗问题被日益重视起来。空分装置由于在各个领域的应用都十分广泛，因而在节能减排问题上也是重要研究对象。在企业实际生产过程中，可以根据车间用气量来相应的调节空分装置的能耗，尽量在不耽误生产的前提下将空分设备的能耗降到最低，本文就此问题进行了详细探究。

关键词：空分装置；能耗；节能措施

空分装置，其实就是气体分离装置，广泛应用于制氢、制氧、制氮以及液氧、液氩、液氮等生产企业。空分装置的应用也与人们的日常生活息息相关，在工业、农业、科技和医疗中都有涉及一些中小型的空分设备数量众多而且分布广泛，在控制能耗问题上只能依靠设备生产技术的提高或是用户的操作是否规范；而在一些大型的空分厂，空分设备的能耗问题是继安全问题之后的第一大问题，而且是与企业利润相关的最重要问题之一。空分厂只有详细了解生产工艺和空分设备的详细信息后，通过对设备的改造和工艺的改进，尽量的将生产成本压缩到最低才能创造更多的利润。本文从空分装置的能耗分析入手，提出了几点改进意见，希望能对空分装置的优化起到一定作用

一、空分装置能耗分析

空分装置能耗在生产中所占比例较大，降低空分装置能耗能提高企业的经济效益，也算是一种利国利民的措施。

1. 空压机能耗的理论分析

空气压缩机在空分设备中的能耗最大，其实际能耗与有用能耗成正比，与机械效率和等温压缩率成反比。对于机械效率，我们只能在平时做好设备的维护和润滑，尽量保证设备的效率，但要想提升机械效率基本不可能，所以提高有用功和等温压缩率才是经低能耗的重点。

等温压缩效率N等温是影响空压机能耗的重要因素，在设备允许的条件下应尽可能地增大N等温而N等温与冷却器的换热效果密切相关。冷却器的换热效果受其表面清洁度、换热布局及冷却水流量和温度的影响较大。一般来说，冷却器换热布局是固定的，其清洁程度和冷却水质量与日常维护有关，而冷却水温度和流量又与循环水系统运行状况有关，因此保证循环水系统正常合理运行十分重要，冷却系统的正常运行关系到空分设备的安全连续运行，这里仅从能耗方面进行分析。

2. 主换热器冷损对空分设备能耗的影响

主换热器是空分设备回收冷量的主要设备，其回收的冷量占空分设备正常生

产所需冷量的60%以上，其性能对空分设备能耗的影响至关重要。空分设备冷量损失主要由跑冷损失和热交换不完全损失构成。单位跑冷损失随着设备容量的增大而减小，而大型空分设备设计的热端温差一般均在3℃左右，不同设备的单位热交换不完全损失差别不大。因此，随着设备产量的增加，热交换不完全损失在总冷损中的比例会有所增加。

3. 透平膨胀机膨胀量的确定

空分设备冷量是靠高压空气通过透平膨胀机膨胀做功获得的。膨胀后的空气一般进入上塔，为了减小对上塔精馏段回流比的影响，要保证进塔前膨胀空气的过热度不要太大。为了降低膨胀空气的过热度，采取降低膨胀机前空气温度的方法，使膨胀后空气温度最低时达到-182e左右。这已接近饱和状态，容易造成液击事故，使膨胀机损坏。根据气体膨胀“高温、高焓降”的规律，要获得满足生产所需的冷量，温度低时所需的膨胀量更大些，不利于氧气提取率的提高。

二、降低空分装置能耗的措施

1. 优化空压机操作，降低能耗

首先，可以适当减少空压机流量，降低氧气放散率。在用氧量处于波谷时，可适当减少空压机流量以达到降低空压机能耗和氧气放散率的双重目的，从而有效降低氧气单耗，节能效果明显。其次，适当降低上塔压力，在节能降耗的同时保证液体生产。上塔压力降低时，下塔压力会根据主冷换热负荷自动降低以达到新的平衡，空压机出口压力也会降低，达到节能降耗的目的。最后，保证各级冷却器换热效果，提高空压机等温压缩效率。在设备允许的条件下尽可能地增大等温压缩效率是降低空压机能耗的关键。另外，可以根据环境温度和循环水出冷却塔的温度来决定运行风机的数量，从而降低风机能耗。

2. 调节主换热器中部温差，控制热端温差，减少冷损

热交换不完全冷损与热端温差成正比，尽可能缩小热端温差对减少空分设备的总冷损有很大意义。经验数据表明：端部每变化1℃，中部变化约10℃。由于中部温度最灵敏、最有代表性，操作中常根据中部温度进行调整，把中部温度保持在与设计的冷、热端温差相适应的数值上。为减小装置冷损，在空气出冷端温度满足生产要求的前提下，适当地提高中部温度，有利于降低热端温差，减少装置冷损。另外，减少各种原因引起的液体泄露，也能有效的降低设备的冷损。

3. 合理调节膨胀机，保证冷量平衡

首先，控制旁通空气量，通过调节膨胀量增减冷量，并通过调节下塔去上塔的液氮量合理分配冷量，使得在产品纯度满足要求的前提下膨胀空气进塔量尽可能得多，提高气体提取率。其次，增加单位制冷量。为保障主塔冷量要求，应调节好板翅式换热器中部温差，控制膨胀机前空气温度，降低膨胀机后空气压力，尽量发挥膨胀机最大单位制冷量，达到降低空压机能耗的目的。再次，根据工矿

变化调节膨胀量，保证膨胀机运行工况最佳。最后，根据环境变化适当控制设备运转所需冷量，以最合适的冷量保障空分设备的整成运行，降低设备能耗。

三、结束语

在对空分设备采取相应的改进措施和优化操作后，空分机的能耗一般能降低5%左右，这就能为企业带来很好的经济效益，说明这种改进措施是值得肯定的。要做到这一点，要加强对工人的操作技能培训，确保操作人员的责任感并提高他们的创新能力，最好能在实际的生产中不断提出对设备的改进意见，只有这样，才能获得降低空分设备能耗的最佳方案。

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