全低压切换式制氧机的节能途径

厉洪波

山东莱钢永峰钢铁有限公司 山东 德州 251100

钢铁企业的制氧机,对能源的消耗量相对较高,制氧机的每天耗电量要超过100000千瓦·时,且超过8成比重都用在空压机上,剩余2成比重则集中于水泵与氧压机等辅助设备。受生产设备与工艺不合理的影响,使能耗浪费问题严重。如果能够进行必要地改造,即可创造可观的经济效益。由此可见,深入研究并你分析全低压切换式制氧机节能途径十分有必要。

一、空压机节能的途径阐释

(一)主冷液面和空压机方面

所有空分主冷凝蒸发器均会设置设计液面,一旦比此液面低,换热面积就会随之减少,对工况运行产生不利的影响。而在超出此液面以后,将导致空压机能耗量增加[1]。

根据公式,其中,代表的是空分主冷凝蒸发器氧侧底部的压力,而则表示了空分主冷凝蒸发器氧面压力。另外,即为液氧的密度,空分主冷凝蒸发器的液氧高度可通过来表示,重力加速度即为g。

综合考虑以上公式,可以发现,会伴随增加而不断增大,那么空分主冷凝蒸发器的底部饱和温度也必然会提升,即。由此可了解到,的增加,空分主冷凝蒸发器液氮平均饱和温度会提高,但空分主冷凝蒸发器的氧侧与氮侧温差一定,所以氮侧的冷凝温度会逐渐提高。若氮侧的压力一定要上升,那么空压机的压力就会随之提高,直接增加了空压机的能源消耗量[2]。

以下将制氧机不同的三个空分主冷凝蒸发器液面,即2850毫米、即2950毫米、即3050毫米,确定高度不同条件下的氮侧压力。其中,液面,液氧平均温度是96.35K,空分主冷凝蒸发器的温差是1.8K,相应侧压力是588千帕；液面,液氧平均温度是96.40K,空分主冷凝蒸发器的温差是1.8K,相应侧压力是592千帕；液面,液氧平均温度是96.45K,空分主冷凝蒸发器的温差是1.8K,相应侧压力是596千帕。

参考氮侧压力,在理论层面对空压机的功耗进行计算。如果空压机的效率是0.7,那么空分主冷凝蒸发器液面会上涨到2950毫米,且空压机的电耗会增加到10千瓦·时。如果空分主冷凝蒸发器液面上升到3050毫米,空压机的电耗会增加到20千瓦·时。也就是说,处于高液面条件下,运行的时间越长,实际的电能损耗也更大[3]。为此,操作人员在设备运行期间,要对空分主冷凝蒸发器的液面给予高度重视,有效规避空压机的电能浪费问题发生。

(二)冷却器和空压机方面。通常情况,空压机压缩需采用多级别进行,以型号为的空压机为例,其包括5级,冷却则分成4个级别,但是冷却器的效果并不理想,会使压缩机的功耗不断增多。

当完成压缩机第一级压缩以后,就会进入到一级冷却器并冷却。如果冷却器具有良好的效果,那么温度就会下降到。如果冷却器的冷却效果不理想,那么仅能够下降到位置。根据既有研究资料发现,出冷却器在气体温度提高3摄氏度的情况下,下一级功耗就会随之增加1%。制氧机自投产以后,并没有清洗冷凝器的气道,直接影响了空压机的出力状况。在清洗过后,出力效果得以改善。由此可见,冷却器的作用也不容小觑,所以需每年清洗一次冷却器,尽量规避空压机出现不必要能源消耗的损失[4]。

二、操作合理以实现节能目标

(一)科学调节空压机的变工况。在炼钢过程中,用氧最突出的特点就是用量不稳定,很容易出现氧气放散的情况。而调节空压机变工况,具体指的就是在用氧的高峰期间,将空压机进口导叶适当开大,是空气量增加,保证氧气产量的提升。而在低谷阶段,则可以将空压机的导叶开度降低,减少空气量与氧气产量。在降低空气量后,空压机的作功也会降低,能够更好地实现节能目标。为此,在具体操作期间,要对用户用氧的状况形成系统了解,结合时间的长短,对空压机导叶的开度做出调节,以达到调节其变工况的目标[5]。

(二)借助液氧贮槽缩短开机时间。在空分大加温以后重新开机,会消耗较多能源但却不会输出产品。若能够使开机的时间缩短,即可实现节能的目的。在空分第四个阶段为积液的过程。在开机总时间中占据一半比重。制氧机的积液时间是18小时,如果在第四阶段,在塔内冷却透彻后,向上塔空分主冷凝蒸发器直接反灌贮槽内液氧,就会使积液的时间减少15小时,增强了节能的效果。

三、技术改造以实现节能目标

(一)充瓶氧压机机前压力的提升。通常情况下,充瓶氧压机机前压力都是常压,如果能够使其压力提高,那么氧压机的压缩比就会下降,在气量不改变的状况下,实际的作功就会降低,进而实现节电的目标。但需要借助球罐引压力氧向充瓶氧压机内进入,使得进气的压力提升,最终实现压缩比降低的目标。

可选择压力是氧气球罐内合理引入压力氧气,在接受调节阀处理且下降到以后,即可向充瓶氧压机进入,直接降低了压缩机的能耗。

(二)规避故障停机问题的发生。空压机停机均会导致空分停止生产,需要经过2－3小时才能够恢复。而且,在恢复启动期间,因无法输出产品,导致电能浪费严重。也就是说,停机越频繁,那么电能的损耗也就越大。究其原因,仪表与电气故障最为常见。前者发生频率最高的就是轴向位移故障,而后者则主要是励磁柜故障。为此,应及时采取必要的改造措施[6]。

一方面,改造轴向位移计。油站压力油在喷嘴节流处理以后,会向轴端面喷,且轴端面和喷嘴距离会对仪表显示数值产生决定性作用,很容易受油压波动影响。所以,要拆除液压轴位移计,将轴位移保护监视装置安装其中,充分借助涡流基本原理,非接触监视并测量空压机轴向位移。

另一方面,改造励磁柜。选择使用晶闸管集成化控制单元,凭借其紧凑的结构,确保励磁柜稳定运行,尽量规避励磁问题所引发的空压机故障。

结束语

综上所述,制氧机工艺相对复杂且设备多样,要想实现节能目标,可采取多种措施。以上通过多个角度,重点探究了全低压切换式制氧机的节能途径,且节能效果显著,具有较高的推广与应用价值,以更好地创造经济效益。