空分设备降负荷的操作方法空分设备降负荷的操作方法(一)空分变负荷操作 空分变负荷操作 刘时升 〔徐州陕鼓工业气体有限公司，江苏徐州〕 摘要：简述了20000m3/ h空分装置减负荷的方法及详细操作和参数的改变，叙 述了减负荷对氩系统的影响 关键词；空分装置变负荷；氩系统;操作步骤 前言 徐州陕鼓一期20000m3/ h空分装置是为徐钢集团新炼钢供气由开封设计、制造，采纳常温分子筛吸附、增压透平膨胀机膨胀空气进上塔、规整填料填料上塔和全精馏无氢制氩技术、氧氮产品外压缩的流程 冶金型的空分，因炼钢用氧的连续性、制氧装置的连续性的冲突，造成用氧和供氧的不匹配，致使氧气的放散量很大变负荷操作就应运而生，并在各厂快速推广，取得了非常明显的效果，据统计大多数钢铁企业氧气厂氧气的放散率由原来的10%—15%均降至5%以下因此解决放散是摆在我们工作中的一项重要任务，这就要求我们具有快速、稳定的驾驭空分设备的实力，刚好进展变负荷操作 变负荷操作有两种方式一是气体产品与液体产品相互转换的变负荷，此种方式变负荷时，加工空气量是不变的二是变更氧气量同时变更加工空气量的变负荷。
一、 气体产品与液体产品相互转换的变负荷 实施此操作必需在液氧储存系统的容量较大且有充裕的前提下 才能实施将多余的气氧产品转换为液氧产品，装置的冷损失就要加大，这种变负荷受膨胀机最大制冷量的限制 详细的操作步骤为： 1、 削减氧产量 2、 缓慢增加膨胀量，渐渐使膨胀机满负荷运行，同时翻开旁 通阀V450，将所增加的膨胀量旁通 3、 缓慢关小液氮回流阀V11，以保证下塔压力 4、 调整液氮节流阀V2，以保证下塔液氮纯度、液空纯度 5、 适当降低粗氩负荷及工艺氩取出量 6、 增加液氧产品的取出量 主塔的改变过程： 空分装置的变负荷调整，要严格的遵守物料平衡原那么和能量平衡原那么在膨胀机的效率和膨胀空气量必须的状况下，制冷量〔焓降〕根本确定下来，设备所能产生的液体总量是必须的依据物料平衡的原那么，所能产生的产品氧是不变的通过对上塔回流的液氮量和上升的氧气量进展同步的增加和削减，完成液氧和液氮产品的转移以氩馏分氧含量为基准，回流比是不变的，只是回流的液氮和上升气氧之间量的改变当向氧工况转移时，削减产品氧取出量，增加上塔液氮回流量，进入上塔的液氮将上升的气氧冷凝成液氧，液氧回流至上塔底部，作为液氧产品引出：同时液氮被汽化成气态，以气态氮产品引出塔外，完成冷量的转移。
向氮工况转移时上述步骤相反一般称主要生产液氧的工况为液氧工况，主要生产液氮的工况为液氮工况 二、 变更氧气量同时变更加工空气量的变负荷 这种变负荷是一项困难的工况调整过程，稍有不慎或操作不当，极易造成产品纯度、主塔压力及主塔工况的波动主塔的波动也会给氩系统带来波动，轻者减负荷，紧要时还会发生氮塞，假如处理不刚好的话，很可能会引起氧纯度的破坏这将对用户的连续生产带来极大的影响 装置的变负荷主要以氧气量的改变来操作包括加负荷操作和减负荷操作两个方面无论是哪个方面都要本着稳中求变，变中求稳的原那么缘由是操作过程中是变产量时破坏了平衡工况，但是要使之处于准平衡状态，这样稍稍调整后很快能到达新的平衡 在调整的过程中，为保系统的相对稳定，负荷的加减是通过假设干次来完成的，每次的加减程度不能过大，到底每次的加减量以多少为宜，要依据不同的状况敏捷驾驭，稳定为主通过我们前段时间的屡次变负荷操作，总结得出每次增减氧气量的±0.5%—±1%为宜，幅度改变太大，重新建立冷量平衡和精馏工况所须要的时间太久，就失去了变负荷的意义另外还有时间间隔，每次变负荷设定的时间为5—10分钟为宜。
在这个过程中时刻留意工况参数的改变，假设有变坏的迹象，应刚好的进展调整 详细的操作： 1、 削减氧产量的操作 1.1、 削减氧产量，同时同比例的削减氮产量，提高污氮出塔的 压力〔留意再生气流量的改变，刚好调整V1230〕 1.2、 以削减氧产量5倍的值削减空气量，采纳关小空压机导叶 来调整(这个过程中时刻留意空压机轴系的改变) 1.3、 关小下塔液氮回流阀，保证下塔压力 1.4、 调整液氮节流阀，调整液氮纯度，液空纯度 1.5、 调整膨胀量，依据主冷液氧液位及液氧产量，来适当削减 膨胀量，同时相应削减近上塔膨胀量 1.6、 削减工艺氩取出量同时适当降低粗氩负荷 2、 增加氧气产量的操作： 2.1、以增加氧气量的5倍，增加加工空气量 2.2、开大液氮回流阀，保持下塔压力 2.3、调整液氮节流阀，调整液氮纯度和液空纯度 2.4、缓慢增加氧气产量，同时同比例增加氮气量，降低污氮气 出塔压力〔留意再生气流量的改变，刚好调整V1230〕 2.5、依据主冷液位，适当增加膨胀量，等主塔、氩塔相对稳定 时增加进上塔膨胀空气量。
2.6、等主塔稳定时，缓慢增加粗氩负荷，增加工艺氩取出量 变负荷的范围： 从理论分析，空分装置和空压机组设备具备变负荷实力，此空分装置变负荷生产实力在75-105％之间，空压机运用范围在75-105％之间这是此次变负荷操作的设备根底 当然在实际操作中，空分设备的变负荷还受到空压机调整范围、调整速度，预冷系统水冷塔温度、空气出空冷塔的温度、膨胀机的工 作性能，精馏塔的精馏潜力、氩系统稳定等多方面因素制约 三、 变负荷对制氩系统工况的影响 变负荷操作会使上塔的组分分布曲线发生变更氩馏分的组成改变特别敏感，氧纯度含氧量改变0.1%，氩馏分的含氧量改变0.8%—1%氩馏分的变更，立刻就影响粗氩塔的精馏工况，使之工况不稳或受到破坏 在变负荷操作的过程中，上塔液氮、液空回流量，氧气、氮气、污氮气取出量膨胀空气进上塔流量和氩馏分抽取量都会发生改变，对制氩系统的影响非常明显众所周知，氩在上塔分布是有规律的在上塔提馏段〔液空进料口以下〕形成一个富氩区，此处含氮量比拟大，一般将氩馏分抽口设置在富氩区偏下一点，在氩馏分氧、氮氩三元混合物中，设计值一般为，氧88%—92%、氩8%—12%、含氮小于0.06%。
但是富氩区在上塔的位置不是固定的，当进展变负荷操作时，富氩区在上塔是不断改变的，氩馏分抽口的位置是固定不变的，因此氩馏分抽口的物料组分也在不断发生改变 以加负荷为例，随着进塔空气流量的增加，进入下塔顶部的冷凝蒸发器的氮气流量和压力都会增加，冷凝蒸发器的热负荷增大，冷凝的液氮量增加同时冷凝蒸发器氧侧液氧蒸发量增大，气氧推动富氩区上移，氩馏分抽口出回流比变小，氩馏分氧含量增加，氩含量削减为了维持氩馏分抽口氧含量不变，一种方法是将下塔冷凝的液氮导入上塔，增加液氮回流量，以维持氩馏分抽口处的回流比不变这种调整方法会导致液氧液氮生产的比例发生改变，将产生更多的液氧产 空分设备降负荷的操作方法(二)空分设备超负荷操作 KDON16000／10100型内压缩流程 空分设备变负荷操作实践 刘 凌 摘要：简介KDON16000／10100型内压缩流程空分设备的工艺流程，分析空分设备变负荷实力的约束条件和变负荷过程中的物料平衡，结合生产实际，从变负荷时原料气量和产品气量的增减依次、变负荷的速度和制氩系统的调整方面对空分设备变负荷过程中的操作提出建议，最终阐述变负荷过程中主冷液氧液位的限制意义。
关键词：大型空分设备；内压缩流程；变负荷操作 前言 生产用氧具有连续性，而空分设备氧气生产是连续性的，这就使得空分设备经常须要通过变负荷操作来削减氧气管网的放空，到达节能降耗的目的因而如何发挥空分设备的变负荷实力以及如何平稳变更其生产负荷，显得至关重要现就KDON16000／10100型内压缩流程空分设备的变负荷操作进展介绍和分析 l 空分设备流程简介 KDON16000／10100型空分设备由杭州杭氧股份有限公司( 以下简称：杭氧)设计制造，采纳内压缩流程，其流程如图1所示空气 经分子筛吸附净化后，一路作为低压空气经主换热器冷却后进入下塔，一路到膨胀机增压端，增压后的增压空气经过主换热器，从中部和底部抽出进入膨胀机膨胀后进入上塔中部，另一路空气那么进入增压机增压，经主换热器换热后进入液氧蒸发器和液氧换热，液化后的中压空气经节流阀节流进入下塔液氧从主冷中抽出，由液氧泵加压后进入液氧蒸发器，被蒸发的氧气经主换热器复热后进入用户供氧管网 2 空分设备变负荷实力的约束 空分设备变负荷实力受到多方面因素的限制： ( 1 )精馏塔负荷的限制。
KDON16000／10100型空分设备的下塔是筛板塔，上塔采纳规整填料塔，依据杭氧供应的资料，筛板塔负荷最正确的调整范围是7 0％～1 1 0％，假如负荷再低就可能因蒸汽流过筛孔过慢而出现漏液虽然规整填料上塔的负荷调整范围是50％～110％，但受下塔精馏工况及提氩系统的限制因此主塔的变负荷调整范围最好是70％～110％ ( 2 )空压机和增压机负荷调整范围都是70％～1 0 5％，特殊是增压机导叶在负荷低于70％时导叶会关得较小，要使增压机能平安的远离喘振区运行，只能适当翻开回流阀，在用氧波动的状况下，不利于空压机的平安平稳运行 ( 3 )高负荷运行主要受空压机电流和功率的限制( 特殊是环境温度高时)，机组的负荷高于105％，空压机的电流和功率就有可能超标 综上所述，认为我厂KDON16000／10100空分设备的变负荷实力，低负荷下主要受到提氩系统的限制，而高负荷又受到空压机电流和功率的约束，在实际操作中，负荷调整范围最好在70%~105%之间 3 变负荷过程中的物料平衡 空分设备变负荷过程中物料平衡公式：(气氧量+液氧量) ×101.9％= ( 空气量—仪表气量—空气旁通量—分子筛吸附器切换损失—膨胀机损失) ×20.9％—污氮量×0.1％。
式中0.1％为污氮中的氧含量；氮气和氩气中所含的氧由于量很少没有计算在内 在空分设备变负荷过程中基于这一物料平衡公式，必须的氧气量和液氧量根本上对应必须的空气量空气量太多会使氩馏分中氧含量较多，氧和氩提取率减小，同时氮气和污氮气的纯度降低；反之，空气量太少那么使氩馏分中氮含量增加，氩系统易发生氮塞，不利于长时间平稳运行 KDON16000／10100型空分设备在某次变负荷操作中就遇到这样的问题：由于用户用氧较小，要求将装置负荷从101%降至70%运行，进了冷箱空气量、氧气量、氮气量及污氮气量均按70%的比例下降，氩系统负荷从设计的550m3／h下降到500 m3／h，结果是氩系统特不 稳定，氩馏份不高，可氩系统周而复始的发生氮塞，经过反复的摸索和探讨，最终把氩产量降到350 m3／h ~400 m3／h，氩馏份提高了，氩系统也不再发生氮塞故障，这就是物料不平衡所致，氩系统虽然也做了降负荷操作，但是没有降到和主塔的70%相匹配，所以物料不平衡导致氩系统不能平稳运行 4.1变负荷的操作依次 在变负荷操作时最可能发生的状况是氮塞为了幸免氮塞故障发生，在操作时必须要把握好原料空气量和产品气量之间增减的依次。