国产空分装置增加液体膨胀机节能降耗的研究

胡朝辉（河南龙宇煤化工有限公司，河南　永城　476600）

国产空分装置增加液体膨胀机节能降耗的研究

胡朝辉（河南龙宇煤化工有限公司，河南永城476600）

简述河南龙宇煤化工55000 Nm3/h空分装置增加一台液体膨胀机的节能情况介绍，介绍国内外液体膨胀机的发展及应用，通过流程模拟计算，分析在55000 m3/h内压缩流程空分设备中采用液体膨胀机对空分流程中主要机器参数及其能耗的影响，指出液体膨胀机的使用提高了空分设备的产品提取率，降低了空气增压机和增压透平膨胀机的处理气量，具有显著的节能效果。

液体膨胀机；节能比较；现场实验；调试

河南能源化工集团龙宇煤化工55000 Nm3/h空分装置，本装置采用分子筛和吸附预净化、增压透平膨胀机、氧泵及氮泵内压缩及无氢制氩的工艺流程，流程及其工艺采用了国际上最先进的技术。

鉴于采用该液体透平膨胀机于2013年底在开封空分集团内部完成了机械试车实验。2014年处在龙宇煤化工空分二期现场安装完毕，于2014年底到2015年初借助空分调试阶段完成了液体透平膨胀机的预冷及开车调试，并对液体透平膨胀机在55000空分装置中应用前后的比较。

目前国际上对低温液体节流阀替代问题的研究已有多年历史，且该技术已被发达国家公司掌握，并进入工业应用领域。在我国，近年来全液体膨胀机替代低温液体节流阀所产生的经济效益和社会效益受到强烈的关注，它作为一项新技术、新设备，已在高液体比空分设备和大型空分设备中逐渐显示出优势，而且随着煤化工技术的发展，大型空分设备尤其是特大型空分设备的市场需求越来越大，液体膨胀机的应用将会越来越广泛。

针对空分装置高压液体通过高压空气节流到下塔后汽化率达10%～20%，节流到上塔后汽化率甚至超过30%，造成气体萃取率降低，单位产品能耗增大这一情况，增加液体膨胀机对这里现象进行调整。

采用液体膨胀机替代高压空气节流阀对龙宇煤化工55000 Nm3/h空分装置节能降耗方面产生积极的推动作用。

首先，采用液体膨胀机相比采用节流阀，增压透平膨胀机的处理量减少约10000m3/h，这是因为采用液体膨胀机膨胀所产生制冷量远大于节流阀节流，同时空分设备的冷量主要来源于气体增压透平膨胀机，因此采用液体膨胀机可显著减少增压透平膨胀机的处理气量，从而减少空气增压机的处理气量，降低了增压透平膨胀机和空气增压机的配置，同时也降低了空气增压机的能耗。

其次，液体膨胀机的制动采用发电机制动，可以利用其发电机发电向用户电网输送电力，达到节能的效果。对于本套空分设备采用液体膨胀机可使空分流程的能高压蒸汽消耗量降低约（1˜1.5）%，具有显著的节能效果，带来可观的经济效益。

针对我公司空分装置安装和使用液体膨胀机前后可以达到

流程形式入口流量及各级抽气流量（Nm3/h）压力（MPa(A)）空气增压机轴功率（kW）其它增加液体膨胀机之前流程159000/8000/54000/97000 0.57/1.0/2.8/6.7 15390（0）无增加液体膨胀机之后流程148500/8000/43800/96700 0.57/1.0/2.8/6.7 14629（-761）（转化为蒸汽消耗约为2.05T/H，）附带发电160K W/H

由上表可以看出，本套55000 Nm3/h装置增加液体膨胀机后，空气增压机可以节省2.05T/H的高压蒸汽，每年8000小时，增加液体膨胀机后，设备年运行每年可节约16400T高压蒸汽，高压蒸汽按照150元/吨计算，每年可节约成本246万元。另外，液体膨胀机每小时可发电160KW，每年8000小时，增加液体膨胀机后，设备年运行每年可发电128万度，每度电按照0.6元计算，每年可产生76.8万元的额外效益。由此可见增加膨胀机可使空分装置每年设备年运行费用节省322.8万元。

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［2］周丽君，蒋瑞.内压式流程空分装置液体泵控制方案的设计与实施［J］.中氮肥.2014（01）.

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