大型空分装置节能降耗的措施浅析

杨春辉

[摘要]由于我国经济的快速发展，我国的，台金、机械和化工等行业也蓬勃发展起来，同时这些行业对氧气和氮气的需求也在逐步增长。为了从空气中获取到这些气体，人们发明了空气分离装置，简称空分装置。空分装置大多采用深冷技术，它是将空气在低温和一定压力条件下将其液化，然后利用氧气、氮气等气体的沸点不同再将其中的组分分离开来。空分装置中所涉及的设备比较多，且在空气分离过程中会有大量的物质和热量交换，这就使得空分装置的能量消耗比较多。为此，我们必须想出一定的应对措施来降低空分装置中的能耗，这样才能提高对应企业的经济效益。本文首先分析了大型空分装置的工艺特点，然后分三点指出了大型空分装置节能降耗措施，最后对全文进行了总结。

[关键词]大型空分装备；节能降耗；应对措施

引言

一般来讲，空分装置指的是空气分离装置，通常是通过人工制冷并加一定的压力使空气液化，然后再利用空气各组分的沸点不同将其分离开来。经过空分装置，我们可以得到高纯度的氧气、氮气和氩气等气体，这些气体可以用于机械、化工和冶金等行业。空分装置已经经过了几百年的发展，目前其基本形式和制作流程已经趋于成熟，尤其是在近十几年，我国的空分装置的发展已经达到了国际先进水平。但是，我国目前在制造大型空分装置和在其能耗控制上还存在着一些问题，所以我们必须加大大型空分装置的研发和改良，把其能耗控制在一个较低的水平。

空分装置通常由压缩机组、空气冷却系统、热交换系统和精馏系统等组成，其中耗电量比较大的为压缩机组和空气冷却系统。我们要想有效降低大型空分装置的能耗，必须首先降低压缩机组的能耗，这样才能提高空分装置运行的经济性。

一、大型空分装置工艺特点

大型空分装置往往具有以下几个工艺特点。

（一）深度低温、压力大，生产过程安全性要求高。大型空分装置与一般的空分装置相比，其冷箱设备的低温极低，并且分离过程中使用的压缩机设备都需要抗高压，其分离出来的氧气也属于危险产品。同时，在对空分装置进行操作或者是维修过程，也必须注意安全问题，预防安全事故的发生。

（二）装置产能大、产品纯度高。大型空分装置在采用深冷空气分离法后，其装置可以生产的气体包含了氧气和氮气以外的稀有气体，并且其产品的纯度达到了97%左右。为此，经过大型空分装置生产出来的产品其用途就很广泛。

（三）过程能耗大，装置内物质、能量交换频繁。众所周知，空分过程是一个能耗巨大的过程，由于其原料为空气，其过程中消耗的能源大多为电能，其能耗可以占到生产成本的百分之八十左右。所以，在现在提倡绿色发展、节能减排的大环境下，我们必须降低空分装置的能耗。

（四）设备日趋大型化，自动化需求越来越大。在现阶段，由于市场社会的需求，我国的空分装置越来越大型化，这样尽可能满足市场日益增长的需求。同时，为了提高空分装置的生产效率，我们还需要采用自动化控制流程，实现变负荷生产，最大程度地满足各种产品的需求。

二、大型空分装置节能降耗措施

（一）提高空分设备运行效率

1.确保使用高品质的气水油等原料。空分装置所用的气虽然为空气，但是我们不能把自然空气直接运用到空分装置中，而要经过过滤设备过滤掉其中的灰尘等杂质才可使用：空分装置在运行过程中还需要使用到循环水，其质量的好坏会影响到整个装置的运行周期、设备的稳定性以及可靠性：最后，空分装置中的机械设备在使用过程中还需要使用润滑油，我们在选购润滑油时应选择高质量的油品，并及时对设备润滑。

2.提高设备的维护监控。大型空分装置要想长期高效运行，这与线上监控、线下维护是分不开的。在监控工作中，我们可以及时发现设备可能出现的故障并对此进行维护，这样就可以保证设备的长期运行。

（二）降低空分设备动力消耗

1.降低冷却水的温度。从上文中的论述中可知，在空分装置中耗能最大的就是压缩机组，尤其是空气压缩机，其性能的好坏决定了整个设备的耗能情况。一般情况下，我们可以改变循环水的温度和流量来提升空气压缩机的效率，从而控制其能耗。众所周知，压缩机的效率与冷却水的温度密切相关，我们可以通过降低冷却水的温度来降低压缩机的能耗。

2.降低上塔压力。在空分装置中的精馏系统中，初步生产出来的产品需要进一步的提纯，这就需要精馏操作。在精馏操作中，上塔压力是一个非常关键的参数，若其压力降低，则液氧的汽化温度也会降低，这时如果维持下塔的压力恒定，则会引起上下塔的换热量减少，最终还会使得下塔的压力降低。下塔压力降低后，压缩机的压力也会随之降低，驱动压缩机的功率也会降低，这就达到了降低能耗的目的。

（三）提高产品提取率并降低产品损失率

1.把控空分装置的两个平衡。我们衡量空分装置节能降耗的一个关键参数就是单位时间内的氧气和氮气等其它气体的产量。它的运行效率则体现在生产产品的提取率上，我们可以运用物料平衡的分析方法来计算空分装置在运行过程中的物料损失情况。同时，我们也可以运用能量平衡分析方法来分析进入气体和产出气体之间的能量差，这样就可以通过这个差距来检查空分装置在运行过程中的冷损变化情况，进而了解设备的运行情况。

2.控制液体的蒸发损失率。经过空分装置生产出来的单一气体往往要经过液化处理以方便储存和运输，而液体的蒸发损失就成了我们一个不能忽视的因素。为了尽可能降低液体的蒸发损失率，我们需要在这些液体产品进入贮槽前降低其温度，提高其过冷度，这样就可以有效控制液體产品的蒸发损失率。

三、结束语

绿色发展、节能降耗是当今时代社会发展的主题，为此我们就需要充分研究空分装置中的能耗情况，同时加强装置的监控和维护工作，尽可能降低装置的能耗。大型空分装置若实现节能降耗目标，则可以大幅缩减设备的运行成本，从而实现设备运行效率和经济效益的最大化，同时为我国的绿色发展做出贡献。endprint