【压缩机网】你对各种压缩机和汽轮机并不陌生,但你真的了解它们在空气环节中的作用吗?你知道工厂里的空车间是什么样子的吗?简单地说,空气是一套用于分离空气中各种成分的气体,生产氧气、氮气和氩气的工业设备。还有氦、霓虹灯、氩气、氪、氙气、氡等稀有气体。 空分设备 空气分离设备是一种以空气为原料,通过压缩循环深度冷冻将空气转化为液体,然后逐渐从液体空气中分离出氧气、氮气、氩气等惰性气体的设备,广泛应用于传统冶金、新煤化工、大型氮肥、专业气体供应等领域。 简单来说,空分的系统流程包括: 压缩系统 预冷系统 纯化系统 换热系统 产品输出系统 膨胀制冷系统 精馏塔系统 液体泵系统 产品压缩系统 按照空分系统流程逐一介绍设备: 压缩系统 有自洁空气过滤器、汽轮机、空气压缩机、增压器,仪表压缩机等。 (1)自洁过滤器一般随着气量的增加,滤筒数量增加,层数越高,一般布置在2.5万级以上的双层,6万级以上的三层;一般单台压缩机需要在上风口同时单独布置过滤器。 (1)自洁过滤器一般随着空气量的增加,滤筒数量增加,层数越高,一般布置在25000级以上的双层和60000级以上的三层;一般情况下,单个压缩机需要在上风口分别布置过滤器和过滤器。 (2)汽轮机是一种高压蒸汽膨胀工作,驱动同轴叶轮旋转,从而实现工质工作的类型。汽轮机通常有三种形式:全凝、全背压和抽凝,更常用的是抽凝。 (4)空气压缩机一般投资于单轴等温离心压缩机,进口能耗比国内低2%左右,投资80%;空气压缩机采用出口排空,无回流管,一般有最小吸入流量防止哮喘振动要求,采用入口叶片进行流量调节,进口国内机组为四级压缩三级冷却(末级不冷却)。主空气压缩机配备一套清洗系统,用于清洗各级叶轮和蜗壳表面的沉积物。该系统与主机配套。 (5)增压机一般采用单轴等温离心压缩机和齿轮离心压缩机投资大型空分装置,其中齿轮式在能耗上有很大优势,尤其是压力大的工况。 (6)仪表气压缩机一般有三种形式:无油螺杆机、活塞式和离心式。由于活塞式和离心式天然无油,无需除油装置,只需配备干燥装置(除水)和精密过滤器(固体颗粒除外);螺杆机一般有油和无油,然后除油。喷油螺杆机需要设置除油装置和精度高的除油过滤器,以满足工艺要求。该型号的优点是价格便宜;无油螺杆采用干转子或水润滑,这种型号的优点是绝对不含油,缺点是价格昂贵。适用于500nm3/h以下的活塞型;2000nm3/h以下的气量适用于螺杆机或活塞机;可选择2000nm3/h以上的气量,即三种型号。气量大时,离心式压缩机具有优点,易损件少,维护方便,性价比高。适用于500nm3/h以下的活塞型;2000nm3/h以下的气量适用于螺杆机或活塞机;可选择2000nm3/h以上的气量,即三种型号。气量大时,离心式压缩机具有优点,易损件少,维护方便,性价比高。 开车时使用仪表压缩机,正常运行后从分子筛纯化器中提取。 预冷系统 预冷系统空冷塔有两种形式:闭式循环(空冷塔分为上下两段,冷冻水在空冷塔上段与水冷塔之间循环)和开式循环(进入循环水系统)。闭式循环主要用于水质差的化工厂,需要补充新鲜水和药剂;开式循环应用广泛,但循环水系统也需要定期补充新鲜水,预冷系统还需要考虑夏季工况。 空冷塔的底部一般设计为1米φ76不锈钢鲍尔环(耐高温)φ76增强聚丙烯鲍尔环(大通量),4米φ50增强型聚丙烯鲍尔环。 水冷塔也有两种:两段式(无外加冷源时,干燥污氮的冷量回收充分,保证了预冷系统,但阻力翻了一番(7米+7米)φ50聚丙烯鲍尔环)和一段式(有外加冷源时,8米φ50聚丙烯鲍尔环)。 此外,预冷系统一般设置过滤器(一般6台:4台水泵、水冷塔进水、冷水机组蒸发侧进水),防止杂质进入系统。预冷系统的效果检测如下:下4米填料段出口气低于进水1℃;上8米填料段出口气比水高1℃,一般在空冷塔中部设置测温计(伸入内部)。 纯化系统 净化系统中使用的吸附器有三种:立式轴向流、卧式双层床和立式径向流。 立式轴向流主要用于10000个等级(直径已达4.6m)床层厚度为1550∽可布置双层单层2300mm,垂直轴向流吸附器的气流分布最好。 卧式双层床主要用于配套大中型空分设备,床层厚度1150mm(分子筛)+350mm(铝胶)。 立式径向流吸附器能有效利用容器内部空间,使同直径吸附层面积扩大约1.5倍,有效降低塔高,立式占地面积小。与卧式吸附器不同,由于气流分布均匀,分子筛的用量减少了20%,再生能耗也节省了20%。 但立式径向流的缺点是气流中心集中(扇形区),使其比卧式穿透时间快(CO2要求<0.5ppm)。床层厚度为1000mm+200mm,立式径向流可满足20000以上空分设备的配置。 电加热器和蒸汽加热器有两种再生加热方式。 蒸汽加热器包括水平(40000级以下)、垂直(40000级以上)、垂直高效蒸汽加热器(高蒸汽利用率和20%节能)。排列方法包括:蒸汽加热器(H2O泄漏测点);电加热器(两用一备或一用一备)并联(高温低流量联锁停止设置,防止烧坏,加热管材料为1cr18Ni9Ti);电加热器(满足活化再生,250∽300℃)与蒸汽加热器并联;电加热器与蒸汽加热器串联(蒸汽温度低但再生阻力大)。 还需要为纯化系统设置节流再生管道,以满足驾驶需要。 纯化系统还需要设置节流再生管道,以满足驾驶需要。此外,再生气侧设置安全阀,蒸汽加热器侧设置安全阀,防止设备或阀门高压侧泄漏或过压,节流过压。 再生流路配备手动蝶阀调节阻力,使主塔运行稳定(或不设置,调节阀时间调节由主管设置)。 换热系统 严格来说,多股流混合介质设计在同一换热器中,使各种介质的传热自动平衡,能耗最低。然而,对于内部压缩过程,所有的热交换器都是高压热交换器,这将导致投资的积累和增加。因此,2万级以上的内部压缩热交换器组织仍采用高低压分离法,更经济,2万级以下的所有高压热交换器均采用配置。 产品送出 低压氧氮产品,设置产品调节阀和排气流路,排入消音器(氮气为碳钢,氧气为不锈钢)。污氮设置水冷塔排放(污氮排放、再生气部署和调整塔压力,要求水冷塔直径能满足排放要求,特别是氮进入,不能使塔压力高,水冷塔阻力6kPa(8m高填料)、管道和阀门4kPa,空气排放压差2kPa,共12kPa)。 高压氧气产品,空气采用两级节流,一是高压产品空气节流至10barg,通过偏心异径管,中间设置蒙乃尔降噪板,然后通过偏心异径管扩大管径,氧介质流量控制在10m/s以下,然后通过消声塔节流空气,消声元件不锈钢;高压氮产品,氮产品通过不锈钢降噪板节流至10bar,然后进入消声塔节流排空,消声元件碳钢;氧气阀不得操作(调节阀禁止手轮,手动阀放置在防爆墙内)。 消声塔也可以与压缩机系统的空气排放相结合。空气压缩机增压器降噪(根据空气压缩机量计算),进入消声塔,净化系统的压缩空气,增压器回流和排放部分。 消声塔也可以与压缩机系统的空气排放相结合。空气压缩机增压器降噪(根据空气压缩机量计算),进入消声塔,净化系统的压缩空气,增压器回流和排放部分。 膨胀制冷系统 一般有三种膨胀机,即低压膨胀机、中压膨胀机和液体膨胀机。 对某一类型的气体膨胀机而言,工质体积流量越大,效率越高。一般流量超过8000Nm3的低压膨胀机效率为85∽88%的流量小于3000∽8000Nm3的效率低至7000∽80%。 中压膨胀机一般采用进口国产(备用)。8000Nm3/h以上进口膨胀机效率822∽91%(增压端少4点);国产膨胀机效率78∽87%(增压端少5点)。 膨胀机启动前,需要清洗(去除管道杂质,膨胀机蜗壳内杂质),然后通过密封气体(通常由增压端提供),然后进行油系统外循环、内循环、联锁试验,冷试验合格后,冷启动需要启动油箱加热器,正常运行后不需要,轴承冷热平衡。 液体膨胀机的本质是利用高压液体的压力头进行水力工作(同时降低液体焓,但与气体相差甚远)。一般来说,4万级以上的压缩空分设备可以用液体膨胀机代替高压液体节流阀。其优点是利用液体膨胀机制冷和膨胀功发电达到节能目的,一般可节能2%左右,但投资1000万元。 精馏塔系统 下塔1.5∽5万级筛板塔较多,环流塔板直径塔1.5万级以下(液体工艺对流长,但制造复杂),对流3万级以下,1.5万级以上,溢流3万级以上,填料塔能耗低,但塔高度增加约5米。5万级以上的空分比较占优势,特别是上下塔的平行布置。 填料塔用于上塔、粗氩塔和精氩塔。制造商一般为苏尔寿或天大北洋。粗氩塔的冷源配置一般为富氧液空。同时,废气可以放入污氮管道,氩系统停机时能耗低;精氩塔的热源是富氧液空或下塔氮。冷源可以是贫液空或液氮。进料有液相和气相两种。需要注意的是,粗氩塔冷凝器板的密封要求较高,否则会导致氩气产品不合格。 主冷有单层、立式双层、卧式横列双层、立式三层和降膜主冷(液氧和气氧向下,与氮气同流)。 布置精馏塔系统有六种方式: (1)上下塔垂直布置为常规布置,高度低,无下塔液体难以进入上塔或粗氩塔冷凝器(可满足管道全液相上行背压,此时管径不小); (2)上下塔垂直布置,常规布置,高度适中,下塔液体难以进入上塔或粗氩塔冷凝器,采用汽提管路带液体上塔(要求管道出口满足要求ρυ2>3000,ρ为密度,υ为了流速,进气位置在管道蒸发率为1%的高度。此时,管径需要适当缩小,液体过冷度不能大); (3)上塔自氩馏分段落地布置,采用两台循环氧泵连接,降低上塔高度可解决下塔液体无法进入上塔或粗氩塔冷凝器的问题; (4)上塔自氩馏分段落地布置,采用循环泵连接,粗氩塔顶部位于上塔上部,可缩小冷箱空间; (5)上塔独立冷落布置,采用循环泵连接,下塔顶部主冷,优点是主冷可以做很多; (6)塔独立冷却布置,采用循环泵连接。粗氩塔的最上部位于塔的上部。优点是主冷可以做得很大,也可以缩小冷箱空间。 液体泵系统 卧式泵水平布置(进气管低于排气管),需要设置加热空气(泵后或泵前过滤器前,防止杂质进入)、密封空气、排气阀(低排气、高排气)和回流管(回流进气相),卧式泵转速不能太高,一般压力低于30barg,卧式泵由于水平布置,冷收缩轴承应力较好,但高速转子动平衡不能满足。 垂直泵采用轴承悬挂布置(进水管高于排水管),向下拉力大,转子重心与轴重合,速度高;一般在30bar以上,需要设置:泵前回气(注意水平泵),加热空气(设置在泵过滤器前,高进气), 密封气、排气阀(低排气、高排气、预冷时是否冷)和回流管(回流进气相)。立式泵一般为多级,回风管道不得向下(平或向上倾斜),否则气体不能排出,容易导致泵蒸汽腐蚀。立式泵一般为多级,回流管道不得向下(平或向上倾斜),否则气体不能排放,容易导致泵蒸汽腐蚀。此外,低温泵电机需要设置吹风管,以防止夏季过热和冬季霜冻。 液氧泵液氮泵在线冷态备用,其中液氮泵密封气密封气压力超过7barg;氧泵密封气压4barg(下塔压氮气即可满足);循环液氩泵,一用一备,密封气一般采用液氩汽化密封,流量需要20%的余量。一般液氩泵回流阀压力-旁路控制,出口阀流量-液位控制,采用双回路控制。 产品压缩系统 氮气渗透一般压缩空气可满足,氮气渗透压缩机压力高,齿轮式更节能。 氧气渗透根据单缸(低压)和双缸(高压缸和低压缸)(8级压缩至30bar),一般在30barg以下,需要设置5barg密封(压氮可满足),同时由于氧介质高压高温火灾,所有过流部分均为铜合金,需要设置安全氮,一般由工程设计院考虑;进口氧气渗透价格高,约为国内的两倍,一般不使用,目前一般均杭氧氧透,排压3∽30barg,流量8000nm3/h以上均可满足。但流量小,氧透效率低,一般8000nm3/h(55%)∽80000Nm3/h(68%)。 氧透一般用于外压缩过程,从3开始∽30barg,但一般与增压器内部压缩过程(效率一般在70%以上,也有流量限制,效率比氧透高10点以上,甚至可以抵消外部压缩比内部压缩减少复热附加能耗损失的优点,但钢厂内部压缩需要提高,避免换热系统波动)能耗比较,最终确定方案。
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本文发布于 2024-11-03 22:06:43
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