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【摘要】分析了空分设备生产各环节能耗的构成与可采取、应用的节能措施。
【关键词】能耗；压缩机；热损失
1、前言
随着制氧技术的不断发展，尤其是大型空分设备在上世纪九十年代后都采用了全低压分子筛净化流程，上塔（氩塔）采用了规整填料，空压机、膨胀机等旋转设备采用的大都是等温或等熵效率高的进口设备，与之前采用的的切换板式、筛板塔流程及采用的国产压缩机、膨胀机的相比，现代大型空分设备的制氧单耗已经大幅降低。因而如何降低大型空分设备的单耗就在日常生产中显得举足轻重。
2、空分设备能耗的组成
（1）电机拖动的压缩机组（高压供电、大功率）
空压机 增压机 氮压机 （内压缩）
空压机 氧压机 氮压机（外压缩）
（2）辅助设备用电（低压供电 小功率） 水泵 低温液体泵等工艺泵 电加热器 各压缩机的油泵、油箱加热器及控制系统
3、在实践生产中可行的节能措施及操作
下面笔者按照工艺流程对空分设备的节能进行分析。
（1）自洁式空气过滤器
自洁式空气过滤器的阻力反映出滤筒过滤效果差，同时阻力高会造成空压机进口压力低，空压机的能耗增加，所以要根据自洁式空气过滤器的阻力与空压机进口压力及时更换滤筒，一般滤筒适用寿命为2—3年，阻力不超过800Pa—1000Pa为宜，但通过实践看，滤筒的寿命一般在18个月—24个月。
（2）原料空气压缩机
空压机的等温效率的高低直接影响到压缩机的能耗，同时空压机排气温度高也影响空气出空冷塔温度，该温度的升高一是加大分子筛的工作负荷，二是带入空分装置的热量增多，能耗增加，所以空压机运行要严密关注压缩机各级冷却器温度，如偏离设计值较大，要及时进行机械冲洗或药物清洗；此外级间冷却效果的不好还有可能导致级间轻微喘振。
（3）预冷纯化系统
预冷纯化系统的电耗主要来自冷却（冷冻）泵、电加热器、冷冻机，水泵的选型合理，一是满足工艺要求的情况下余量要适中，避免大马拉小车的配置，二是水量的调整要严格控制按照设计要求，避免水量越大越好的的操作误区；三是要保证空冷塔与水冷塔的换热冷却效果，水冷塔要充分利用有限的氮气（污氮气）资源对水进行冷却，从而减小冷冻机的负荷，节约电能；冷冻机的适用要合理，一般的冷冻机组的配置主要是考虑氧氮产品比，通常一些单位考虑到夏季实际供水温度比设计值偏高较大或氮气产量的可调性，也配备冷冻机；所以使用冷冻机要合理，水的冷却主要还是靠水冷塔的氮气（污氮气），做到冷冻机尽量不用或低负荷运行，无论对于水冷塔冷却水温度的控制还是冷冻机出水温度的使用都要避免越低越好的操作理念，要考虑到冷却水药物结晶析出在管道或填料低温结垢的问题。
分子筛电加热炉的节能使用。分子筛电加热炉在整个空分设备中低压用电占很大比重，分子筛电加热炉污氮出口温度直接影响到分子筛的解析效果，分子筛冷吹峰值是衡量解析效果一个很关键的参数点，冷吹峰值控制在多少为宜，目前行业内没有一个统一的标准，但是参考大多数使用厂家与行业内资料显示，多数控制在100℃—120℃。通常分子筛解析的整个阶段污氮流量控制都是提前设定固定值，流量基本不变，而我们知道分子筛在冷吹的前半阶段可以说是加温过程的延续，所以如果在加温阶段与冷吹阶段将污氮量适当的有差别控制效果更好，例如，我厂42000Nm3/h空分装置采用的是国产立式径向流，在加温时污氮流量为46000Nm3/h，冷吹时49000Nm3/h，与整个解析阶段48000Nm3/h气量相比，冷吹峰值提高了5℃，既节电效果又好。
（4）换热器系统
换热器现在采用的都是高效翅片式换热器，换热效果好，尤其高压换热器大都采用的是进口高效整体换热器，所以在正返流气量分配合理的情况下，热端温差都能够保证在设计值内，热损失较小，所以日常操作中主要的监控、维护就是防止上游系统的水、CO2等杂质进入换热器，阻力增大，影响换热系统。
（5）精馏系统
现在的精馏塔采用的都是高效填料塔（下塔除外），氧提取率都在99%，甚至在99.9%左右，应该接近极限，日常的操作主要是降低下塔的操作压力，降低下塔的操作压力前提是尽可能的降低上塔压力，所以对上塔来说，就要尽量做到各种返流气体至压缩设备的阻力低，这就尤其要求在出板式换热器后至压缩机进口，各返流气体管道布局要合理，尽量减少弯头、直角弯、三通、U型弯（如考虑到消除应力可采取膨胀节等措施）等增加阻力的环节；例如污氮去分子筛管道的布局更要充分考虑，避免有些机组出现被迫提高上塔压力来解决解析气量不足的弊病；正流空气同样也要考虑到管道布局、管道口径、阀门设置、选型等方面带来的阻力，例如某厂将15000Nm3/h配套空压机组排气管道由DN500更换至DN700，同时对逆止阀进行了更换，在同样的下塔压力下，排气压力大为下降，效果很明显。
提高岗位操作人员的技能操作水平，降低上下塔操作压力。但是如果上塔压力降到一定程度受限或固定时，继续降低下塔压力，主冷的蒸发量就要减小，对氩系统的稳定生产就会带来一定不利影响，所以要提高岗位操作人员技能水平，既要保证氩系统乃至主塔的稳定，也要保证下塔压力尽量低。
（6）液体输送、储存与其他
液体产品温度低，单位制取所需电能大，因此在输送环节要减少跑冷，例如要采用绝热效果好的真空管道、储槽；如采用常规储槽要合理控制密封气、储槽控制压力；很多厂家在储槽放空气、管状上都采取了很多行之有效的措施，再次不意义赘述。
无论对于外压缩还是内压缩要根据实际情况，在保证能稳定供应的情况下，尽量降低产品压缩机的排气压力或液氧泵的出口压力，从而降低产品压缩机或增压机的负荷，达到节能的目的。
当然，增加每单位膨胀空气的制冷量、提高膨胀机的效率、降低膨胀后空气进入上塔通道的阻力、适当增加进上塔空气的比例，有利于节能等等都是行之有效的办法。
4、总结
综上所述，空分设备的节能在实际生产中总的来说就是两大方面：动、静，动设备要提高运转效率，静的设备（塔器、换热器、管道）要减少热损失、降低各流通环节阻力，做足做好以上两个方面的工作，空分设备运行才能更经济。
【关键词】能耗；压缩机；热损失
1、前言
随着制氧技术的不断发展，尤其是大型空分设备在上世纪九十年代后都采用了全低压分子筛净化流程，上塔（氩塔）采用了规整填料，空压机、膨胀机等旋转设备采用的大都是等温或等熵效率高的进口设备，与之前采用的的切换板式、筛板塔流程及采用的国产压缩机、膨胀机的相比，现代大型空分设备的制氧单耗已经大幅降低。因而如何降低大型空分设备的单耗就在日常生产中显得举足轻重。
2、空分设备能耗的组成
（1）电机拖动的压缩机组（高压供电、大功率）
空压机 增压机 氮压机 （内压缩）
空压机 氧压机 氮压机（外压缩）
（2）辅助设备用电（低压供电 小功率） 水泵 低温液体泵等工艺泵 电加热器 各压缩机的油泵、油箱加热器及控制系统
3、在实践生产中可行的节能措施及操作
下面笔者按照工艺流程对空分设备的节能进行分析。
（1）自洁式空气过滤器
自洁式空气过滤器的阻力反映出滤筒过滤效果差，同时阻力高会造成空压机进口压力低，空压机的能耗增加，所以要根据自洁式空气过滤器的阻力与空压机进口压力及时更换滤筒，一般滤筒适用寿命为2—3年，阻力不超过800Pa—1000Pa为宜，但通过实践看，滤筒的寿命一般在18个月—24个月。
（2）原料空气压缩机
空压机的等温效率的高低直接影响到压缩机的能耗，同时空压机排气温度高也影响空气出空冷塔温度，该温度的升高一是加大分子筛的工作负荷，二是带入空分装置的热量增多，能耗增加，所以空压机运行要严密关注压缩机各级冷却器温度，如偏离设计值较大，要及时进行机械冲洗或药物清洗；此外级间冷却效果的不好还有可能导致级间轻微喘振。
（3）预冷纯化系统
预冷纯化系统的电耗主要来自冷却（冷冻）泵、电加热器、冷冻机，水泵的选型合理，一是满足工艺要求的情况下余量要适中，避免大马拉小车的配置，二是水量的调整要严格控制按照设计要求，避免水量越大越好的的操作误区；三是要保证空冷塔与水冷塔的换热冷却效果，水冷塔要充分利用有限的氮气（污氮气）资源对水进行冷却，从而减小冷冻机的负荷，节约电能；冷冻机的适用要合理，一般的冷冻机组的配置主要是考虑氧氮产品比，通常一些单位考虑到夏季实际供水温度比设计值偏高较大或氮气产量的可调性，也配备冷冻机；所以使用冷冻机要合理，水的冷却主要还是靠水冷塔的氮气（污氮气），做到冷冻机尽量不用或低负荷运行，无论对于水冷塔冷却水温度的控制还是冷冻机出水温度的使用都要避免越低越好的操作理念，要考虑到冷却水药物结晶析出在管道或填料低温结垢的问题。
分子筛电加热炉的节能使用。分子筛电加热炉在整个空分设备中低压用电占很大比重，分子筛电加热炉污氮出口温度直接影响到分子筛的解析效果，分子筛冷吹峰值是衡量解析效果一个很关键的参数点，冷吹峰值控制在多少为宜，目前行业内没有一个统一的标准，但是参考大多数使用厂家与行业内资料显示，多数控制在100℃—120℃。通常分子筛解析的整个阶段污氮流量控制都是提前设定固定值，流量基本不变，而我们知道分子筛在冷吹的前半阶段可以说是加温过程的延续，所以如果在加温阶段与冷吹阶段将污氮量适当的有差别控制效果更好，例如，我厂42000Nm3/h空分装置采用的是国产立式径向流，在加温时污氮流量为46000Nm3/h，冷吹时49000Nm3/h，与整个解析阶段48000Nm3/h气量相比，冷吹峰值提高了5℃，既节电效果又好。
（4）换热器系统
换热器现在采用的都是高效翅片式换热器，换热效果好，尤其高压换热器大都采用的是进口高效整体换热器，所以在正返流气量分配合理的情况下，热端温差都能够保证在设计值内，热损失较小，所以日常操作中主要的监控、维护就是防止上游系统的水、CO2等杂质进入换热器，阻力增大，影响换热系统。
（5）精馏系统
现在的精馏塔采用的都是高效填料塔（下塔除外），氧提取率都在99%，甚至在99.9%左右，应该接近极限，日常的操作主要是降低下塔的操作压力，降低下塔的操作压力前提是尽可能的降低上塔压力，所以对上塔来说，就要尽量做到各种返流气体至压缩设备的阻力低，这就尤其要求在出板式换热器后至压缩机进口，各返流气体管道布局要合理，尽量减少弯头、直角弯、三通、U型弯（如考虑到消除应力可采取膨胀节等措施）等增加阻力的环节；例如污氮去分子筛管道的布局更要充分考虑，避免有些机组出现被迫提高上塔压力来解决解析气量不足的弊病；正流空气同样也要考虑到管道布局、管道口径、阀门设置、选型等方面带来的阻力，例如某厂将15000Nm3/h配套空压机组排气管道由DN500更换至DN700，同时对逆止阀进行了更换，在同样的下塔压力下，排气压力大为下降，效果很明显。
提高岗位操作人员的技能操作水平，降低上下塔操作压力。但是如果上塔压力降到一定程度受限或固定时，继续降低下塔压力，主冷的蒸发量就要减小，对氩系统的稳定生产就会带来一定不利影响，所以要提高岗位操作人员技能水平，既要保证氩系统乃至主塔的稳定，也要保证下塔压力尽量低。
（6）液体输送、储存与其他
液体产品温度低，单位制取所需电能大，因此在输送环节要减少跑冷，例如要采用绝热效果好的真空管道、储槽；如采用常规储槽要合理控制密封气、储槽控制压力；很多厂家在储槽放空气、管状上都采取了很多行之有效的措施，再次不意义赘述。
无论对于外压缩还是内压缩要根据实际情况，在保证能稳定供应的情况下，尽量降低产品压缩机的排气压力或液氧泵的出口压力，从而降低产品压缩机或增压机的负荷，达到节能的目的。
当然，增加每单位膨胀空气的制冷量、提高膨胀机的效率、降低膨胀后空气进入上塔通道的阻力、适当增加进上塔空气的比例，有利于节能等等都是行之有效的办法。
4、总结
综上所述，空分设备的节能在实际生产中总的来说就是两大方面：动、静，动设备要提高运转效率，静的设备（塔器、换热器、管道）要减少热损失、降低各流通环节阻力，做足做好以上两个方面的工作，空分设备运行才能更经济。