变压吸附技术交流会2 0 0 6 年5 月．成都 真空变压吸附制氧机切换阀 工艺调整原理和方法 王俊平、张卫、李耀、刘利波常清峰、孟强孙涛 ( 邯钢动力厂3 5 0 0 0 制氧车间0 5 6 0 1 5 ) 擅要：介绍了邯钢动力厂两套变压吸附制氧机的工艺流程和生产工艺调整原理和方法重点论述了 阀门开关速度调整、阀门行程调整、阀门定位器调整和工艺参数设置对生产工艺的作用，同时总结了它 们各自的调整方法 ：邯钢为了满足炼铁高炉对低成本富氧的要求，2 0 0 1 年5 月投产了两套卜1 2 0 L 型真空 变压吸附( 简称V P S A ) 制氧机V P S A 制氧机在工艺原理上不同于深冷法制氧，因此它的生 产工艺调整原理和方法也有自己相应的特点，下面做简要介绍： V P S A 制氧机工艺流程简介： 3 1 K V 3 2 5 3 0 B 2 0 0 6 年5 月．成都变压吸附技术交流会 1 ．1 工艺原理简介 邯钢动力厂的两套V P S A 制氧机从美国进E 1 ，每套设计氧气产量4 4 4 4 m 3 ／h ，产品纯度 9 0 ％，其工艺流程见图1 配套设备中原料风机和真空风机为罗茨风机。
它利用N 2 分子筛 对空气中N 2 的微电性相吸，让氧分子和氩分子通过，来得到产品富氧它通过单级真空风 机解吸分子筛中的N 2 和舡来再生分子筛两个分子筛床交替吸附、解吸 ‘ 1 ．2 工艺阀门简介 1 套V P S A 制氧机配备1 0 个工艺阀门( 见图1 ) ，其中K V 3 1 0 A 、K V 3 1 0 B 为原料风机 出口阀，K V 5 2 0 为原料风机放空阀K V 3 3 0 A 、K V 3 3 0 B 为真空风机进口阀，K V 2 3 0 为启 动初期真空风机进口阀H V 3 2 0 A 、H V 3 2 0 B 为均压阀，H V 3 1 9 为冲洗阀，K V 3 2 5 为产品 氧气出口阀在这l O 个阀门中，只有H V 3 2 0 A 、H V 3 2 0 B 、H V 3 1 9 这3 个阀门具有阀门定 位器，可以通过微机调节阀门开度大小其余7 个阀门均为只具有全开、全关状态的切换 当V P S A 空分装置制氧时，K V 3 1 0 A 全开，K V 3 1 0 B 全关，向吸附床A 送气开始吸 附制氧，同时K V 3 3 0 B 全开，K V 3 3 0 A 全关，真空风机从B 床解吸氮气来再生B 床分子筛， 两床通过切换程序交替控制相应阀门开关来吸附、解吸。
其中K V 5 2 0 为原料风机泄载阀， 平时处于全关状态当A 床和B 床均压时，K V 5 2 0 全开，K V 31 0 A 全关，原料风机泄载 K V 2 3 0 平时处于全关，当刚启动V P S A 空分时，由于B 床内无氮气，因此需要打开K V 2 3 0 ， 真空风机吸入大气做为解吸气当B 床内有氮气时，K V 2 3 0 自动全关H V 3 2 0 A 和H V 3 2 0 B 带有阀门定位器，我们可以根据工艺需要设置相应开度来保证氧气产量和纯度． 2 、生产工艺调整： 生产工艺调整的目的就是通过调整空分装置来保证生产出合格的氧气产量和纯度对于 V P S A 制氧的生产工艺调整主要分为两个方面：第一方面是阀门的工艺调整，它又分为阀 门开关速度调整、阀门行程调整和阀门定位器的工艺调整三个组成部分第二方面是工艺 参数的设置在实际生产中，我们主要调整第一方面，因此重点论述第一方面 2 ．1 阀门开关速度调整： 这、1 0 个切换阀的开关速度是根据工艺需要来设置调整的工艺要求所有阀门开启要迅 迸关闭要缓慢因为当A 床和B 床切换时，需要K V 3 1 0 A 开启，原料风机通过它向吸附床 A 送气，同时需要K V 3 1 0 B 关闭。
如果K V 3 1 0 A 开启慢，而K V 3 1 0 B 关闭快，则原料风机出口 无法向后及时送气，易造成原料风机瞬时出口压力高停车同理若K V 3 3 0 B 开启慢，而K V 3 3 0 A 关闭快，则真空风机进口无法从吸附床及时吸气，易造成真空风机瞬时进口压力低停车 为此，我们在生产工艺调整中必须保证开启快关闭慢的工艺要求阀门开关速度是由阀门 的电磁阀来控制的，我们可以通过调整电磁阀的开度大小来控制阀门开启速度在0 ．2 5 s 左 1 7 4变压吸附技术交流会2 0 0 6 年5 月．成都 右，关闭速度在0 ．5 s 左右 2 ．2 阀门行程调整 阀门行程调整就是指调整1 0 个阀门的开启角度和关闭角度到满足工艺要求为止阀门 行程调整的原理是保证分子筛的1 2 步床压稳定，从而使生产过程中空分进气量和解吸量保 持稳定，最终氧气产量和纯度才有可能得到保障根据工艺要求，所有的阀门必须完整关 闭，杜绝阀门内漏，以免影响氧气产量和纯度同时还要求阀门能够自如开启，若阀门关 闭太严，易造成阀门很难开启，从而造成原料风机出口压力高或真空风机进口压力低等故 障停车而阀门的开启角度和关闭角度是通过阀门行程调整来实现的。
这1 0 个切换阀门的 气缸上均设置了上、下两个定位螺丝我们可通过调整定位螺丝的长度来调整阀门行程 在实际运行中，一般通过两个方面来判断阀门行程调整是否合适：第一是要保证阀门能够 自如开启，即要保证阀门的开启角度要合格这可以通过在现场观看阀门开启动作情况作 出判断，如果开启困难，可以调整阀门的下部定位螺丝来调节开启角度，达到自如开启为 止第二是要保证阀门关闭要严密，即要保证阀门的关闭角度要合格因为出现阀门关闭 不严密，易导致阀门内部漏气，最终影响氧气产量和纯度阀门的关闭角度可以根据吸附 1 2 步床压结合工艺流程来判断是否合适V P S A 制氧分子筛切换程序共分为1 2 步，第l —6 步为A 床吸附制氧、B 床解吸再生阶段，第7 —1 2 步为B 床吸附制氧、A 床解吸再生阶段 当出现第6 步时A 床最高压力偏低时，通过工艺分析可知，前6 步是3 I O A 开启、3 3 0 A 关闭 阶段，到第6 步时A 床床压达到最高值但如果这时出现的实际压力值偏低，那我们就可 以通过工艺流程并结合床压判断出肯定是3 3 0 A 阀门行程调节不合适，导致阀门关闭不严， f 、 使真空风机在第l 一6 步通过3 3 0 B 阀门解吸B 床的时候，从A 床通过关闭不严密的3 3 0 A 阀 门也解吸气体∥最终到第6 步时出现A 床最高压力偏低、B 床最低压力偏高的现象。
这样就 使A 床的吸附气量低于正常设计值，从而A 床的生产氧气量低于正常值，同时B 床的真空 度高于正常设计值，分子筛解吸不彻底，影响B 床7 一1 2 步的进气量，从而影响B 床的生 产氧气量这时我们就需要调整3 3 0 A 阀门的行程同理通过1 2 步床压变化结合工艺流程 也可以一一分析出3 1 0 A 、3 1 0 B 、3 3 0 B 等阀门的关闭程度是否合适当出现阀门关闭角度不 合适时，我们需要到现场调整上部定位螺丝加强关闭程度，直到床压正常为止 2 ．3 阀门定位器的工艺调整 阀门定位器的调整原理主要是分别控制两个吸附床A 和B 的产品氧气量，通过调整阀 门定位器的开度大小，保证A 床和B 床产品氧气纯度均能达到规定要求阀门定位器的工 2 0 0 6 年5 月．成都变压吸附技术交流会 艺调整是分别针对A 床和B 床两个床的各自调整，保证两个床工况分别稳定因为3 1 0 A 、 3 1 0 B 、3 3 0 A 、3 3 0 B 、5 2 0 、2 3 0 等阀门的行程调整是通过人工调整完成的，最终两个床的阀 门行程调整可能不完全一致，并且两个吸附床内的分子筛安装也不可能完全一致，从而使A 床和B 床的生产工况不完全一致。
则我们就非常有必要进行阀门定位器的工艺调整，使A 床和B 床均能生产出合乎规定氧气纯度的一定氧气量而且在达到规定氧气纯度的前提下， 需要保证A 床和B 床的氧气生产量越多经济效益越佳在这1 0 个阀门中，只有H V 3 2 0 A 、 H V 3 2 0 B 和H V 3 1 9 具有阀门定位器，H V 3 1 9 一般设置固定开度，我们在微机上主要是调整 H V 3 2 0 A 和H V 3 2 0 B 的开度来分别调整A 床和B 床的氧气产量和纯度需要调整时打开测试 画面，点击“测试”，该画面将分别显示A 床和B 床的产品氧气纯度，根据A 床和B 床的氧 气纯度高低相应开大H V 3 2 0 A 或关小H V 3 2 0 B 的开度，即减少产品氧气纯度低的床的外送氧 气量或增加产品氧气纯度高的床的外送氧气量的方法来分别调节A 床和B 床产品氧气量 例如：打“测试”时，显示A 床的产品氧气纯度低于9 0 ％，则我们就关小H V 3 2 0 A 的开度， 减少A 床的产品氧气量，很快A 床的氧气纯度将达到9 0 ％，保证用户对氧气纯度的要求同 理若B 床产品氧气纯度低，同样方法调整亦然。
2 ．4 工艺参数的设置调整 V P S A 工艺参数的设置均安装于软开关画面，包括真空风机吸入压力值、原料风机出口 压力值、1 2 个切换步骤时间和总的进气时间等工艺参数我们可以调整以上参数的设置值， 从而优化工况例如：真空风机吸入压力值原来已组态设计好，如果在实际运行中，吸入 压力实际值经常偏高，则易导致分子筛解吸不彻底，产量和纯度受到影响我们可以将真 空风机吸入压力设定值适当设低，改变实际运行值，提高分子筛的真空度，提高氧气产量 和纯度另外我们也可以根据床压的变化，在该画面调整1 2 个切换步骤时间，保证1 2 步 床压在不同切换周期的稳定最后我们需要注意的是在启动V P S A 空分前，要将总的进气时 间由原来设置的1 0 ．5 秒左右改为6 秒，减少空分启动负荷，加快出氧时间 3 、总结 通过四年的运行实践经验，我们基本掌握了V P S A 制氧不同于深冷法制氧的工艺调整方 法在今后的工作中，我们将进一步深入探索V P S A 制氧的调整原理和方法，供同行借鉴。