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一、優(yōu)化操作的節(jié)能方法

(一)優(yōu)化空壓機(jī)操作。1.工況穩(wěn)定時(shí)可適當(dāng)降低空壓機(jī)進(jìn)氣量。提升空壓機(jī)的負(fù)荷，其結(jié)果是能耗將不斷增加[1]。當(dāng)空氣流量達(dá)到一定值時(shí)，會進(jìn)入空壓機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域，之后空壓機(jī)壓力會隨著空氣流量的不斷加大而降低，空氣流量達(dá)到某一值時(shí)，空壓機(jī)的運(yùn)行會達(dá)到最佳效率區(qū)域。在保證工況穩(wěn)定的情況下，應(yīng)將空氣流量維持在空壓機(jī)最佳效率區(qū)域，若此時(shí)工況產(chǎn)氣量仍有富余，可通過降低空壓機(jī)進(jìn)氣量達(dá)到降低能耗的目的；2.后系統(tǒng)故障時(shí)空壓機(jī)降負(fù)荷。一般空分裝置制造的氣體是供后續(xù)工段使用的，后續(xù)工段事故狀態(tài)下無法消耗所供氧氣，此刻氧氣放空，導(dǎo)致氧氣放散率擴(kuò)大，浪費(fèi)嚴(yán)重。此時(shí)，若液體采出量不作調(diào)節(jié)，可適當(dāng)降低空壓機(jī)負(fù)荷，減少進(jìn)氣總量，降低氧氣的放散率[2]。一般空分系統(tǒng)最低負(fù)載能力在70%左右，在后系統(tǒng)出現(xiàn)短期故障時(shí)，可對空壓機(jī)進(jìn)行降負(fù)荷操作，這是降低空分裝置能耗最直接的手段。

(二)降低上塔壓力。上塔壓力與氧氣、氮?dú)?、氬氣飽和溫度的關(guān)系見表1。由表1可知，氧氣、氮?dú)獾娘柡蜏囟入S著上塔壓力的降低而減小，降低上塔壓力有利于氧、氮組分的分離。隨著上塔壓力的降低，下塔壓力和空壓機(jī)排氣壓力也會相應(yīng)降低，因此可通過降低主塔的上塔壓力來減少空分裝置的整體能耗，但上塔壓力的降低需在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，應(yīng)保證氮?dú)夂臀鄣獨(dú)獬霭迨綋Q熱器后保持正壓狀態(tài)，以保證分子篩再生氣和水冷塔活化氣的充足。

表1 上塔壓力與氧氣、氮?dú)?、氬氣飽和溫度的關(guān)系

(三)降低主換熱器的冷損?？辗盅b置的主換熱器為板式換熱器，其回收了主塔大部分的冷量，一般情況下，板式換熱器冷損所占總冷損的比例隨著空分設(shè)備的增大而增大(見表2)。從表2可知，當(dāng)空分設(shè)備能力增大至20 000 m3/h時(shí)，主換熱器冷損所占總冷損的比例可達(dá)50%以上，因此板式換熱器對節(jié)能降耗的作用不容忽視。一般大型空分裝置設(shè)計(jì)板式換熱器熱端溫差在3 ℃左右，若熱端溫差擴(kuò)大，總冷損必然增大，空分裝置整體的能量損耗也會增大。所以，實(shí)際操作中應(yīng)嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)規(guī)則，主換熱器采用長板式，縮小熱端溫差，采用高密度、鋸齒形翅片等都是有效提高換熱效率的方法；同時(shí)，采用性能良好的保冷材料，做好冷箱密封，保證充填措施良好，盡量減少冷損[3]。

表2 不同能力設(shè)備主換熱器冷損所占總冷損的比例

(四)改變透平膨脹機(jī)的膨脹量。主塔的大部分冷量由膨脹機(jī)制造，一般而言，主塔的冷量隨膨脹量的增大而增大，在主塔氧純度不變的情況下，提高膨脹機(jī)的膨脹量能夠提高氧氣產(chǎn)量[4]。為提高液體產(chǎn)量，一般對膨脹機(jī)作如下調(diào)節(jié)。1.通過調(diào)節(jié)膨脹機(jī)的回流，增加膨脹機(jī)的進(jìn)氣量，增強(qiáng)膨脹機(jī)的制冷效果，增加液體量，提高空分裝置的產(chǎn)能；2.在工況穩(wěn)定的情況下，提高增壓機(jī)中抽壓力，增大膨脹機(jī)的進(jìn)氣壓力，增大膨脹量，利于氣體的產(chǎn)出；3.通過對板式換熱器的微調(diào)和膨脹機(jī)進(jìn)氣量的調(diào)整，提高膨脹機(jī)的機(jī)前溫度，機(jī)前溫度越高，膨脹機(jī)的單位制冷量越大，但此時(shí)需注意膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速，防止轉(zhuǎn)速過高引發(fā)事故；4.膨脹機(jī)冷量的加減與外界環(huán)境相關(guān)，若外界環(huán)境溫度高，空分設(shè)備冷量損失大，此時(shí)可適當(dāng)增加膨脹機(jī)的制冷量以彌補(bǔ)冷損，反之冷損小導(dǎo)致冷量過多，可適當(dāng)減少膨脹機(jī)的制冷量，以防氧純度發(fā)生變化。

二、優(yōu)化設(shè)備的節(jié)能方法

(一)保證空氣過濾器的清潔?？諌簷C(jī)機(jī)前壓力的提高對降低空壓機(jī)壓縮比有明顯作用，是節(jié)能降耗的一個影響因子。因此，空壓機(jī)運(yùn)行期間，確?？諝膺^濾器PLC程序穩(wěn)定，保證空氣過濾器清潔，定期檢查濾筒的使用狀況，及時(shí)更換濾筒，保證空壓機(jī)的機(jī)前阻力不高，以提高空壓機(jī)的機(jī)前壓力。

(二)加強(qiáng)空分設(shè)備或管道的保溫力度。對于暴露在環(huán)境中的空分設(shè)備或管道，外界溫差的變化直接影響到管道內(nèi)介質(zhì)的溫度。因此，增加保溫層，加強(qiáng)空分設(shè)備或管道的保溫力度，對工況的穩(wěn)定有重大意義。此外，冷箱內(nèi)保溫材料的損耗和失效會增大冷箱的冷損，為確保冷箱的保溫效果，需不定期的補(bǔ)充冷箱損耗的珠光砂。

(三)增設(shè)管道將放空氮?dú)庖胨渌?。制氧工藝除制備氧氣外，同時(shí)制備大量液氮和氮?dú)?，氮?dú)庾鳛樯a(chǎn)區(qū)內(nèi)儀表氣和密封氣的氣源，其使用量極不穩(wěn)定。正常操作下，0.8 MPa以及4.0 MPa的氮?dú)獠⒕W(wǎng)后存在部分放空，其損耗不可小覷。若增設(shè)氮?dú)夤艿缹ζ錅p壓并入水冷塔作為冷卻氣，既節(jié)約了氮?dú)獾膿p耗，又降低了水冷塔的冷凍水溫度，在降低分子篩負(fù)荷的同時(shí)，改善了空分工況，有利于節(jié)能減排。

(四)增設(shè)管道對分子篩切換時(shí)的污氮?dú)膺M(jìn)行回收。生產(chǎn)過程中，分子篩切換時(shí)，再生污氮?dú)庵苯臃趴?，放空時(shí)間持續(xù)近40 min，放空量較多，氣體損耗嚴(yán)重。可將放空污氮?dú)饣厥杖胨渌鳛槔鋮s氣用，以降低水冷塔的冷凍水溫度；或適當(dāng)縮減切換時(shí)間，對污氮?dú)獾幕厥沼泻艽髱椭?/p>

三、其他方面的措施

(一)定時(shí)排放不凝氣和液氧。定時(shí)排放不凝氣可以增大主冷的換熱面積，利于主冷積累，增快液體產(chǎn)出速度。定期排放液氧對減少碳?xì)浠衔镆约案鞣N雜質(zhì)粉末的積累有很大好處，可降低危險(xiǎn)因素的危害程度，對設(shè)備的安全運(yùn)行意義重大。

(二)定時(shí)對設(shè)備進(jìn)行清理或化學(xué)清洗。若空冷塔或水冷塔長期運(yùn)行，可能會出現(xiàn)內(nèi)部填料堵塞、換熱效果變差；換熱設(shè)備長期不清洗也會造成換熱效果過差，如膨脹機(jī)后冷卻器長期使用下可能會出現(xiàn)后冷卻器溫度過高，對工況影響很大。因此，空分裝置中走介質(zhì)的設(shè)備必須定期進(jìn)行清理或化學(xué)清洗，以盡量消除事故隱患。

四、結(jié)束語

節(jié)能降耗是當(dāng)今社會發(fā)展的主題。加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，維持工況穩(wěn)定是節(jié)能降耗的保障。空分裝置通過優(yōu)化工藝以及設(shè)備實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，可以縮減成本，實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用。在工業(yè)生產(chǎn)中節(jié)約成本，減少浪費(fèi)，無論是國家對企業(yè)的要求，還是企業(yè)自身發(fā)展的需求，節(jié)能降耗已是企業(yè)必走之路。