穩定性問題不外乎兩方面:
1.產量和純度的穩定性
1.1分子篩性能影響
一些單位反映說變壓吸附產量和純度使用會越來越低,我門認為可能出現的這種情況,與使用分子篩的質量、工藝裝備水平及用戶的操作都有一定的關系。
筆者曾參觀考察過一些在運行的國內和進口的變壓吸附制氧設備, 發生這種現象的裝置中,使用分子篩的質量占據主要地位。分子篩是變壓吸附的核心,分子篩性能優略和使用壽命的長短對產量和純度的穩定性影響是直接的。
比如采用老
采用LIX分子篩的用戶是占了大多數的,特別是在大中型設備上,它的優勢比較明顯。采用LIX子分子篩,可以提高氧氣提取率,有效降低能耗和減少分子篩的使用量,設備數量和占地面積也在減少,可靠性和經濟性都比較強。因此采用
即便采用的都是LIX分子篩,因為制造工藝和配方的不同,性能指標也有所不同。這在國內運行的設備中已經看到了使用效果上的差異,從用戶反饋回來的信息中也得到了印證。即便是國外的專用LIX分子篩也需要在性能質量和使用壽命上下些功夫,在筆者看到的國外設備中也同樣存在分子篩壽命的問題。它昂貴的價格使得用戶在添加或更換它的時候顯得猶豫,用戶希望分子篩壽命不只是十年,應該更長。所以提高分子篩性能也有助于提高產量和純度的穩定性。
1.2閥門可靠性
閥門頻繁切換,密封圈的使用壽命等對產量和純度的穩定性也有影響。閥門長期使用,有時候也會產生執行機構開啟不靈活,閥板關不嚴,或者密封圈達不到使用壽命要求,提前產生磨損而導致密封不嚴等現象,這些原因會引起泄露,導致保壓保不住均壓均不了,引起工況不穩,影響產量和純度的穩定性。盡管在長期的運行實踐中針對發生的問題做了不少改進,但是不管是國產閥門或者中外合資的閥門也都還是存在一個穩定性的問題。即便是原裝進口的閥門在這樣頻繁切換使用的環境里也存在一個穩定性的問題。
1.3吸附器分布器分布均勻問題
我公司在吸附器分布器上采用的結構型式,經過長期的使用檢驗證明效果很好,氣流分布合理、均勻、穩定。
我公司在吸附器的前部使用了非均勻的分級吸附床載體以使氣體均勻流動到吸附床上。為引導氣體朝吸附器的邊緣部流動以促進氣流均勻流動到吸附床上,進口氣體分布器的開口面積也是不同的從含較易吸附組分和較難吸附組分的原料氣體混合物中分離較易吸附組分的吸附系統,承載所述吸附床的位于吸附器前部的分級床載體,將原料氣體混合物通入位于所述吸附器前部的進口氣室進而導入到所述分級床載體的裝置,均勻分級載床載體,從吸附器前部的中心向上向外延伸到其外緣從而產生到吸附器前部外緣的低阻力氣體流動通道,吸附床的均勻氣流。
1.4吸附塔結構性能
吸附塔的結構設計,也是影響分子篩的使用效果,影響產量和純度的穩定性影響至關重要的一個因素。
國內的吸附塔結構普遍采用的是軸流式吸附床結構,這是目前的主流。這種吸附床的優點是結構簡單,制造費用低,缺點是進氣和排氣對床層的沖擊比較大,容器死隙比較大,設備體積也大,對氣流分布計算要求比較嚴。因為這種吸附塔直徑超大,頻繁的正壓進氣和負壓抽氣造成大直徑孔板的震動,會引起絲網松動、破裂,導致分子篩粉化、流化。這種進排氣方式,分子篩老化和粉化過早出現的概率就相對大一些。這種老化和粉化過早出現的現象在國內和進口設備采用軸流式吸附床結構的裝置中都曾經發生過。但是國內的供貨商已經在致力研究和開發高效吸附塔了,尤其在徑向流吸附塔的研究和開發上已經傾注了很大的精力,已經在嘗試了,相信這種高效的徑向流吸附塔在不久的將來就會打破外國人的壟斷而被國人所掌握。
有技術開發上的原因,也有設備造價的原因,國內的吸附塔結構恐怕還要有一段時間要沿用這種結構。在沒有大的結構設計突破的情況下,合理優化,解決好氣流分布和孔板強度問題,把好制造關,這樣穩定性問題也會有長期的保證。
隨著使用年限的增加,因為流程組織和采用分子篩性能不同,用戶操作使用和維修保養效果也不一樣,個別機組存在這種產量和純度降低的現象。即使有產量和純度降低的裝置,有限的降低對整套裝置的使用不會造成太大的影響。對于國產機有充足富裕量的優點來講,又是對產量和純度降低的一種補充。況且分子篩供貨商對分子篩的質量和使用壽命也有承諾:正常使用,十年之內因為分子篩質量原因引起產量和純度降低,供貨商免費更換或添加。
2.裝置運行的穩定性
裝置運行的穩定性對供貨商來說是靠程控系統和裝備質量來保證的,對用戶來說則是靠正確的操作和維護保養來決定的。
2.1程控系統
程控系統采用的是PLC控制系統,國內這方面做得已經很成功,應用也非常普及廣泛,這方面已經沒有太多的問題。
2.2裝備質量
裝備質量的問題就比較復雜。
進口設備多采用“一拖二”的機組配備,即一臺電機同時帶動鼓風機和真空泵運轉,設備少但配置合理,主機的穩定性也好。鼓風機和真空泵體積也小,占地少,精度好,效率高,振動也小。而國內設備的配置卻做不到這麼緊湊,不但實現不了“一拖二”,鼓風機和真空泵也做不到體積小和效率高,振動也大,故障率相對也高。這就是裝備質量的問題。雖然變壓吸附制氧因為設備少,故障相對較少,處理起來也比較容易,但與進口設備這種簡捷高效的配置相比,設備增多故障點也隨之增多,這就存在穩定性的差異。
“消噪”處理的好壞對穩定性也有影響。有效的“消噪”處理,可以減輕設備和管道的振動,有助于提高裝置運行的穩定性。
大家知道,噪音是由振動產生的,特別是蘿茨真空泵出口消音器“消噪”處理對變壓吸附來說是一個的難題,因為變壓吸附的噪音很大一部分出自于它。蘿茨真空泵抽真空時產生的氣流流速達到
難度大并不意味著沒辦法處理。筆者看到一家進口設備的濕式消音器“消噪”處理就比較好。國產設備也在不斷嘗試改進,效果也很明顯。有的單位把振動源(蘿茨鼓風機、蘿茨真空泵和濕式消音器)做成屋中屋單獨隔音,廠房內再整體消音,消音效果非常明顯。鄂州汴京空氣分離設備有限公司剛剛在大冶市興成礦業有限公司投產的變壓吸附制氧機就在“消噪”處理上做了些新的嘗試,不但廠房內做整體“消噪”處理,連濕式消音器也給單獨做了“消噪”處理,并且在消音器出口又增加了消音器,實測廠房外噪聲只有68~70dB,遠遠低于國家標準。這就說明“硬傷”也有有效的辦法解決。
進口設備的整體“消噪”處理做的比較精細,該做的處理一點都不省,連廠房橫梁都做了消音處理,這一點值得我們國內供貨商學習。
但是進口設備也有不完善的地方。我們談的這家進口設備的鼓風機出口消音器,振動就比我們國產設備大。國產設備原來振動也大,但經過結構改進,振動大大減少。
裝置運行的穩定性還有一條重要的因素,就是吸附塔制造質量。吸附塔制造質量的好壞會對裝置運行的穩定性產生直接的影響。
因為國內的軸流式吸附塔超大的直徑造成制造和運輸的不便,我們的供貨商出于制造成本上的考慮,多數采取就近尋找有資質的單位加工和供貨的方式,這樣做的好處是節約了制造成本和運輸費用,但對制造質量的把關卻造成了難度,給制造過程的有效監控帶來了不便。這種制造質量上存在的不確定性因素甚至給設備的穩定性帶來致命的隱患!這一點相信我們的供貨商應該深有感觸,本來設計很好的一套裝置因為外包吸附塔的制造質量把關不嚴造成分子篩粉化、流化,給設備運行造成嚴重的傷害!這種嚴重的傷害在早期進口設備中采用軸流式的吸附塔中也曾經發生過,造成的損失也很大。
因此控制好產品質量,加強和提高裝備制造水平,才能有效避免這種嚴重后果的發生。
實際上產量和純度的穩定性和裝置運行的穩定性都是在談一個問題。國產設備雖然因為上面談到的一些原因,在穩定性和結構設計上等還需要做出努力,但是國產設備也有自身的優點,造價低廉,設計富裕量大。進口設備從設備選型到分子篩用量都是采用模塊設計,產量設計到位,工藝計算準確,幾乎沒有富裕量。量化準確,實際上也是一種嚴謹、成熟和負責的表現,這一點值得我們國產設備借鑒。