小型空分间断制氧工况下降低能耗的几点措施
周土旺
（单位: 云和县华泰制氧有限公司 邮编：323600）
摘要: 本文根据山区小型空分频繁开停机运行的特点，通过KDON-170/100型全低压空气分离装置，冷启动对制氧能耗的影响分析，提出在间断制氧工况下如何降低小型空分制氧能耗的几点措施。
关键词:小型空分 制氧能耗 措施
经济欠发达地区的小型空分制氧企业，由于瓶装氧销售半径有限，当地气体市场需求量又不能满足空分设备连续正常运行，生产能力过剩，造成空分设备开开停停，有的企业甚至不能保证每天连续开机16小时。针对市场竞争日趋激烈的小型空分企业，如何降低频繁开停机成本是一个值得探讨的课题。
下面以KDON-170/100型全低压空气分离装置为例，分析小型空分在频繁开停机情况下的节能措施。
一、KDON-170/100空分设备在间断制氧工况下的能耗比较
在正常运行情况下，KDON-170/100型空分设备计入压氧的能耗约为1.20Kw·h/m3O2，而间断制氧平均能耗差距很大。
1. KDON-170/100型空分装置装机容量为250KWVA，实际轴功率约220KW，启动阶段的轴功率大约为160 KW。当连续运行20h，每天停机4h时，启动时间要0.6h，送氧1h后达到正常运行产量170m3/ h，折算正常运行时间为18.9h，氧气产量为3213 m3/d。 启动阶段电耗：1.1×160=176Kw·h、正常运行电耗：18.9×220=4158Kw·h,合计电耗：4334kw·h，平均能耗：4334/3213=1.35 Kw·h/m3O2。开机时间减少16.6%（4h）, 平均能耗增加12.5%。
2. 当连续运行16h，每天停机8h时，启动时间约2.5h，送氧2h后达到正常产量，折算正常运行时间为12.5h，氧气产量2125 m3/d。启动阶段电耗：3.5×160=560Kw·h，正常运行电耗：12.5×220=2750Kw·h,合计电耗：3310kw·h，平均能耗：3310/2125=1.56 Kw·h/m3O2。开机时间减少33.3%, 平均能耗增加30%。
3. 如果只能连续运行12h，每天停机12h，则启动时间约4h，送氧2.6h后达到正常产量，折算正常运行时间仅6.7h，氧气产量1139 m3/d。启动阶段电耗：5.3×160=848Kw·h、正常运行电耗：6.7×220=1474Kw·h,合计电耗：2322kw·h，平均能耗：2322/1139=2.03 Kw·h/m3O2。开机时间减少50%, 平均能耗增加69%。
从以上计算分析可见，小型空分设备在频繁开停机情况下，制氧能耗随着停机时间的延长呈几何比例增加。
二、间断制氧工况下降低制氧能耗的几点措施
经济欠发达地区小型空分设备因每天充装的气瓶不能全部售完，往往采取间断制氧，因此，下一次的开机就需要对空分设备进行冷启动。冷启动操作与正常启动操作不同，由于冷启动空分设备已经达到或接近工作的低温状态，所以膨胀机进出口温度下降很快，启动时间也大大缩短。冷启动的时间与停机前塔内液体多少、停机时间长短和冷箱保温效果等情况有关。
1.当停机时间不超过4小时，而塔内液体又较多时，冷启动后液氧面能稳定上升并很快接近正常生产液面时，就可直接进入调纯阶段的操作。调纯结束后要时刻注意液氧液面这个中心环节，及时调节产冷量，确保空分设备全面稳定运行。
2.当停机时间较长，塔内冷量损失较大，冷启动后液氧面下降很快，可适当开启动阀1～2圈，提高膨胀机制冷量，缩短积液时间。
3. 当停机时间超过13～15小时，开启两台膨胀机，将启动阀打开6～8圈，液氮节流阀和液空节流阀分别开启4圈、6圈，保持分馏塔上、下塔在允许的最高压力下运行，扩大膨胀机和节流阀两端压差，使膨胀机在允许的最高转速下运行，从而尽快产生系统所需要的冷量。
液氧液面升到50%左右，可逐步把启动阀关小至2～3圈，同时把液氮节流阀和液空节流阀开到10圈、12圈，液氧面稳定后转入调纯阶段。
启动阀操作不当，会适得其反，停机时间短，塔内液氧较多时，绝对不能打开启动阀，否则会影响和延长调纯时间。
4. 每天停机前尽量提高液氧液面，为下次开机尽可能多储备一些液氧。有条件的企业可以把分馏塔内的液氧放入杜瓦瓶储存，以减少冷量损失，下次开机时再灌入分馏塔内
5. 为了缩短启动时间，有液氧贮槽的企业，在停机时间较长情况下，可用外部液氧补充，即“低温液体输入法”。低温液体输入的时间，应选择在液空出现后、主冷凝蒸发器液氧液面露头时。
6. 对于频繁开停机运行的小型空分企业，如何做好均衡生产也很重要，由于市场需求量的变化，经常会出现开机时间很短，甚至无法开机而影响到正常供氧。为了避免停机时间差距悬殊，应备有一定数量的气瓶作为市场用量波动时调剂使用，尽量保持开机时间基本均衡。
7. 空压机是空分制氧生产最主要的电耗设备，如果我们能最大限度地提高空压机的等温效率，提高空压机排气量，那么无形中便降低能耗。因此，做好空压机的日常维护和保养工作非常重要，确保充足冷却水量，定时清洗冷凝器、气缸水夹套的水垢和机械杂质，以达到降低气流阻力，提高冷却效率。
8. 开机启动阶段，系统压力高、电能消耗大，应尽量避开峰电时段。
9. 水冷器、纯化器的运行效果也会影响成本，空气水冷效果好，不仅可提高纯化器的净化效率，延长使用周期，切换周期；同时降低纯化器出口温度，使空气入塔温度降低，有利于冷量平衡，达到稳定生产。
10. 空压机、氧压机气液分离器吹除操作是否恰当。有的操作工吹除时 猛开阀门，不仅没有把液体排空，而且放掉了大量的空气、氧气；有的操作工为了贪图省心省力，甚至长期微开吹除阀门。这些不合理的操作都会造成氧气产量降低，成本提高。
11. 减少放空，杜绝阀门、法兰、接口、充氧夹头等跑冒渗漏现象，细水长流，聚沙成塔，时间长了气体跑漏所造成的损失也是不小的。
12. 做好动力设备的定期维护和日常保养。氧压机的活塞环使用寿命较短，尤其是三级活塞环应定期更换，避免分馏塔正常供氧而因氧压机排气量不足放空，甚至放空停机修理，造成极大的浪费。
13.调纯阶段最关健是节流阀操作间隔时间和调整幅度，调纯后期根据氧气纯度和液氧面稳定情况，进行小幅度调整。在保证产品质量和液氧液面稳定的前提下，应该尽可能提高氧气产品。
空分设备因工艺流程、规模大小、制造方法的不同，虽然制氧原理一样，但操作工艺却不尽相同；不同类型的制氧机有不同的操作方法，同一型号的制氧设备也会因为设备、管件、阀门等的制造工艺不同、加工误差等等原因，操作也会有一定的差别（如节流阀开度）。以上措施是本人在实际工作中的肤浅体会和总结，仅供参考。由于本人水平有限，错误和不妥之处在所难免，敬请有关专家和同仁指正，不胜感激。
参考文献
[1]叶必楠，沈雪传，顾福民．现代小型空分操作与安全答疑，杭州：杭州出版社，2007年
[2]汤学忠，顾福民，叶必楠．新编制氧工问答 北京：冶金工业出版社 2004年
[3]苏州市兴鲁空分设备科技发展有限公司 小型空分设备的基础知识和操作 2002年（2007年10月）
