小型空分間斷制氧工況下降低能耗的幾點措施
周土旺
（單位: 云和縣華泰制氧有限公司 郵編：323600）
摘要: 本文根據山區小型空分頻繁開停機運行的特點，通過KDON-170/100型全低壓空氣分離裝置，冷啟動對制氧能耗的影響分析，提出在間斷制氧工況下如何降低小型空分制氧能耗的幾點措施。
關鍵詞:小型空分 制氧能耗 措施
經濟欠發達地區的小型空分制氧企業，由于瓶裝氧銷售半徑有限，當地氣體市場需求量又不能滿足空分設備連續正常運行，生產能力過剩，造成空分設備開開停停，有的企業甚至不能保證每天連續開機16小時。針對市場競爭日趨激烈的小型空分企業，如何降低頻繁開停機成本是一個值得探討的課題。
下面以KDON-170/100型全低壓空氣分離裝置為例，分析小型空分在頻繁開停機情況下的節能措施。
一、KDON-170/100空分設備在間斷制氧工況下的能耗比較
在正常運行情況下，KDON-170/100型空分設備計入壓氧的能耗約為1.20Kw·h/m3O2，而間斷制氧平均能耗差距很大。
1. KDON-170/100型空分裝置裝機容量為250KWVA，實際軸功率約220KW，啟動階段的軸功率大約為160 KW。當連續運行20h，每天停機4h時，啟動時間要0.6h，送氧1h后達到正常運行產量170m3/ h，折算正常運行時間為18.9h，氧氣產量為3213 m3/d。 啟動階段電耗：1.1×160=176Kw·h、正常運行電耗：18.9×220=4158Kw·h,合計電耗：4334kw·h，平均能耗：4334/3213=1.35 Kw·h/m3O2。開機時間減少16.6%（4h）, 平均能耗增加12.5%。
2. 當連續運行16h，每天停機8h時，啟動時間約2.5h，送氧2h后達到正常產量，折算正常運行時間為12.5h，氧氣產量2125 m3/d。啟動階段電耗：3.5×160=560Kw·h，正常運行電耗：12.5×220=2750Kw·h,合計電耗：3310kw·h，平均能耗：3310/2125=1.56 Kw·h/m3O2。開機時間減少33.3%, 平均能耗增加30%。
3. 如果只能連續運行12h，每天停機12h，則啟動時間約4h，送氧2.6h后達到正常產量，折算正常運行時間僅6.7h，氧氣產量1139 m3/d。啟動階段電耗：5.3×160=848Kw·h、正常運行電耗：6.7×220=1474Kw·h,合計電耗：2322kw·h，平均能耗：2322/1139=2.03 Kw·h/m3O2。開機時間減少50%, 平均能耗增加69%。
從以上計算分析可見，小型空分設備在頻繁開停機情況下，制氧能耗隨著停機時間的延長呈幾何比例增加。
二、間斷制氧工況下降低制氧能耗的幾點措施
經濟欠發達地區小型空分設備因每天充裝的氣瓶不能全部售完，往往采取間斷制氧，因此，下一次的開機就需要對空分設備進行冷啟動。冷啟動操作與正常啟動操作不同，由于冷啟動空分設備已經達到或接近工作的低溫狀態，所以膨脹機進出口溫度下降很快，啟動時間也大大縮短。冷啟動的時間與停機前塔內液體多少、停機時間長短和冷箱保溫效果等情況有關。
1.當停機時間不超過4小時，而塔內液體又較多時，冷啟動后液氧面能穩定上升并很快接近正常生產液面時，就可直接進入調純階段的操作。調純結束后要時刻注意液氧液面這個中心環節，及時調節產冷量，確保空分設備全面穩定運行。
2.當停機時間較長，塔內冷量損失較大，冷啟動后液氧面下降很快，可適當開啟動閥1～2圈，提高膨脹機制冷量，縮短積液時間。
3. 當停機時間超過13～15小時，開啟兩臺膨脹機，將啟動閥打開6～8圈，液氮節流閥和液空節流閥分別開啟4圈、6圈，保持分餾塔上、下塔在允許的最高壓力下運行，擴大膨脹機和節流閥兩端壓差，使膨脹機在允許的最高轉速下運行，從而盡快產生系統所需要的冷量。
液氧液面升到50%左右，可逐步把啟動閥關小至2～3圈，同時把液氮節流閥和液空節流閥開到10圈、12圈，液氧面穩定后轉入調純階段。
啟動閥操作不當，會適得其反，停機時間短，塔內液氧較多時，絕對不能打開啟動閥，否則會影響和延長調純時間。
4. 每天停機前盡量提高液氧液面，為下次開機盡可能多儲備一些液氧。有條件的企業可以把分餾塔內的液氧放入杜瓦瓶儲存，以減少冷量損失，下次開機時再灌入分餾塔內
5. 為了縮短啟動時間，有液氧貯槽的企業，在停機時間較長情況下，可用外部液氧補充，即“低溫液體輸入法”。低溫液體輸入的時間，應選擇在液空出現后、主冷凝蒸發器液氧液面露頭時。
6. 對于頻繁開停機運行的小型空分企業，如何做好均衡生產也很重要，由于市場需求量的變化，經常會出現開機時間很短，甚至無法開機而影響到正常供氧。為了避免停機時間差距懸殊，應備有一定數量的氣瓶作為市場用量波動時調劑使用，盡量保持開機時間基本均衡。
7. 空壓機是空分制氧生產最主要的電耗設備，如果我們能最大限度地提高空壓機的等溫效率，提高空壓機排氣量，那么無形中便降低能耗。因此，做好空壓機的日常維護和保養工作非常重要，確保充足冷卻水量，定時清洗冷凝器、氣缸水夾套的水垢和機械雜質，以達到降低氣流阻力，提高冷卻效率。
8. 開機啟動階段，系統壓力高、電能消耗大，應盡量避開峰電時段。
9. 水冷器、純化器的運行效果也會影響成本，空氣水冷效果好，不僅可提高純化器的凈化效率，延長使用周期，切換周期；同時降低純化器出口溫度，使空氣入塔溫度降低，有利于冷量平衡，達到穩定生產。
10. 空壓機、氧壓機氣液分離器吹除操作是否恰當。有的操作工吹除時 猛開閥門，不僅沒有把液體排空，而且放掉了大量的空氣、氧氣；有的操作工為了貪圖省心省力，甚至長期微開吹除閥門。這些不合理的操作都會造成氧氣產量降低，成本提高。
11. 減少放空，杜絕閥門、法蘭、接口、充氧夾頭等跑冒滲漏現象，細水長流，聚沙成塔，時間長了氣體跑漏所造成的損失也是不小的。
12. 做好動力設備的定期維護和日常保養。氧壓機的活塞環使用壽命較短，尤其是三級活塞環應定期更換，避免分餾塔正常供氧而因氧壓機排氣量不足放空，甚至放空停機修理，造成極大的浪費。
13.調純階段最關健是節流閥操作間隔時間和調整幅度，調純后期根據氧氣純度和液氧面穩定情況，進行小幅度調整。在保證產品質量和液氧液面穩定的前提下，應該盡可能提高氧氣產品。
空分設備因工藝流程、規模大小、制造方法的不同，雖然制氧原理一樣，但操作工藝卻不盡相同；不同類型的制氧機有不同的操作方法，同一型號的制氧設備也會因為設備、管件、閥門等的制造工藝不同、加工誤差等等原因，操作也會有一定的差別（如節流閥開度）。以上措施是本人在實際工作中的膚淺體會和總結，僅供參考。由于本人水平有限，錯誤和不妥之處在所難免，敬請有關專家和同仁指正，不勝感激。
參考文獻
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[3]蘇州市興魯空分設備科技發展有限公司 小型空分設備的基礎知識和操作 2002年（2007年10月）
