全液体空分设备节能体会与探讨.doc

全液体空分设备节能改造体会与探讨摘要：电力成本约占整个空分成本的70%，由于地域差异，对电价较高的地区电力成本甚至占到整个成本的80%，所以节能降耗是空分行业一个经久不衰的话题，是设计、操作者永恒追求的方向，已有无数空分设计与使用人员在设计操作方面对节能话题探讨许多，本文着重从使用角度从合理选择节能方式方面浅谈节能体会，对尚有改造空间的地方与同行进行下探讨。关键词：空分设备 节能改造 体会前言：随着钢铁与煤化工大型、超大型空分的相继投产，其副产品液氧、液氮、液氩的产量也极大地冲击着工业气体市场，使得专业气体公司产生前所未有的压力，如何使专业气体公司在市场上站稳脚跟，并具有较大的竞争力，除了专业性与稳定供应优势外，还必须在节能降耗上下大功夫。从每个系统的每个细节包括动力水、电供应系统，包括贮存输送系统，都要着手去分析其节能空间与潜力。1.循环水系统的节能空间与改造方案1.1节能空间：该系统主要设备配置为风机与循环水泵，较大的用电设备是水泵，就从水泵节能和选型谈起。往往在设备选型与配置时，都要按最苛刻或负荷最大的情况去考虑，实际运行中设备留有较大的裕量，其流量、压头可能会和管路中要求的不一致，此时要通过循环水泵出口与循环水回水阀门来进行调节，实质是改变离心泵的工作点，使其偏离了高效工作点。造成电动机运行效率低，电能浪费。我厂原配循环水泵为1050M3/H，扬程55M(拖动电机为10KV 220KW)，设备正常运行时，出口阀门只开4050%，说明电机很大一部分能耗都消耗在了阀门阻力上，还有一定节能空间。1.2 节能方案要节能，就要调节合适的流量与压头使泵运行在高效工作点。离心泵的工作点是由泵的特性曲线和管路系统特性曲线共同决定的，因此，改变任何一个的特性曲线都可以达到流量调节的目的。由于各种调节方式的原理不同，造成的能量损耗也不一样，为了寻求最佳、能耗最小、最节能的流量调节方式，必须全面地了解离心泵的流量调节方式与能耗之间的关系。改变管路系统特性曲线的方式，能耗高，在此仅对改变离心泵的特性曲线的方式进行分析筛选。1.2.1 改变离心泵特性曲线的方式根据比例定律和切割定律，改变泵的转速、改变泵结构（如切削叶轮外径法）两种方法都能改变离心泵的特性曲线，从而达到调节流量（同时改变压头）的目的。1.2.1.1 调速根据比例定律，流量与转速成正比，扬程与转速平方成正比，功率与转速的立方成正比。所以，改变泵的转速可以调节流量，在满足扬程要求的条件下，节能效果显著，但需要配置10KV高压变频器，投资大，投资回收期较长，不太经济。1.2.1.2改变泵结构切削水泵叶轮，可以改变水泵运行曲线，达到改变水泵工作点，提高水泵运行效率的目的。但这种办法不能够彻底改变水泵性能，只能够在较小的范围内改善原有水泵的性能参数，投资经济，但节能效果不显著。经过对原配泵一年的运行观察和管道阻力、循环水量、阀门开度的数据收集，结合泵的性能曲线，选择一台扬程与流量适中的泵，即可使泵运行在高效工作点上，使电机功率大幅降低，达到节能目的。并且换一台泵，投资远远低于一台高压变频器，只要选择原厂的泵，电机与泵的连接也很方便。缺点是，电机出现大马拉小车现象，功率因数低。综合几种变流量调节方式能耗分析，变频调节，节电效果最明显，但投资太大；切削叶轮最为经济，但节电效果不明显；更换一台适中的泵，投资相对较小，节电效果明显。所以，更换泵为最佳选择。1.3 节能效果改造后，节电效率约30%2. 预冷系统的节能空间与方案该系统主要用电设备为常温水泵和低温水泵。这两台动设备有无节能空间，关键看泵后阀门开度有多大，开度非全开就有节能空间。如同循环水水泵一样，其节能方式也有两种：改变转速与改变泵结构。2.1冷冻、冷却泵运行情况与节能空间 表2-1冷却泵设计参数冷却泵运行参数冷冻泵设计参数冷冻泵运行参数流量（m3/h）5050125扬程（m）60909090电压（V）380380380380电机功率（KW）1815额定电流(A)34.72628.622阀门开度(%)6245节能空间有有从上表看，冷冻、冷却泵均有节能空间，采用哪种节能方式，需具体分析2.2 节能方案2.2.1 冷却水泵方案从表2-1数据看，无论从流量、扬程、实际运行功率，都有较大节能空间，电机又是低压电机，所以选择调速会更为经济，选择一台变频器就可实现调速、调量来满足冷却设备的要求，在满足泵扬程条件下，显然比改变泵的结构更为节能，一次性投资不大，所以对冷却泵的节能方式我们采用加装变频器的方案来实现。2.2.2 冷冻水泵方案从表2-1数据看，冷冻水泵虽有节能空间，但受扬程限制，无法采用变频调速方式，如同循环水泵节能方式一样，根据其实际运行流量小于设计流量看，我们可选择改变泵结构的方式来实现，与投资变频器相比，投资更小，所以，冷冻泵节能方案可选择换泵来实现。2.3 节能效果改造后冷却泵节电率25%, 投资回收期为 冷冻泵节电率40%，投资回收期为3.提高功率因数减少无功损耗的节能方案空分行业是用电大户，俗称电老虎，产品全是用电造出来的，其用电设备主要是空压机、循环压缩机、水泵、纯化器电加热器等。大部分用电设备为电动机，电动机运行就存在无功损耗，减少无功损耗提高功率因数也可以达到节能目的。3.1提高功率因数的必要性我厂在设备投资时已考虑这点，在设备选型与配置时就在电控系统内增加了空压机、氮压机就地无功补偿装置，自设备投运以来电系统功率因数经四舍五入到0.94，当我们将循环水泵进行节能改造后，功率因数就降到了0.93，从每月电量交费清单上即可看出，力调费用奖励金额减小。即：提高功率因数就可得到供电部门的更多奖励。3.2 提高功率因数方案通过对循环水泵改造前后功率因数观察，改造前为0.8，改造后为0.7，对此，我们认为给循环水泵配置一台合适的就地补偿柜，直接补偿水泵本身的无功损耗是一种较为经济的办法。经计算，补偿容量为100kvar，补偿后，水泵的功率因数能从0.7提高到0.95，每月可使系统功率因数提高到0.94，又可得到水泵改造前的力调奖励。本项改造主要是利用国家电力政策，尽力减少电费的支出，是一种政策节能，与此同时，对自己的用电设备、减少电路损耗、提高供电质量也确实有好处。 值得一提的是，对于功率因数只有0.9，并且用电量超过5000KW每时，电量缴费清单既无奖励又无罚款的单位，一定要增加无功补偿装置，去争取力调费用奖励。4.氩系统充装节能方案探讨4.1 槽车充装4.1.1节能方案的提出我厂的3000m3/h空分设备，规模小，氩产量也小，所以只配了一台30m3/h真空贮槽，一边需接受分馏塔进来的液氩，一边要承担向槽车输送的任务，故平常都保持着较低压力（0.7MPa）,每次有槽车来拉液体时，都需要启动贮槽自增压装置为贮槽增压，根据收集到的资料，每次增压至少需消耗0.4T（根据所升压力的高低略有变化）的液氩，槽车装车前为不污染贮槽，又要将余压卸放，每次至少有0.2T，如果能将分析做好，将槽车内的余压利用收回氩槽，将是一种很好节能办法。4.12 可行性探讨投资一台便携式微量氧分析仪，或直接将槽车样气接入氩色谱分析仪，确保槽车内氩纯度合格后，将槽车余压通过贮槽气相阀直接卸放到贮槽（贮槽进液阀关闭），用槽车余压为贮槽增压，增压后再将贮槽内液氩输送入槽车。只需投资一台便携式微量氧分析仪，可以永久受益，以一次减少损失0.2T计，一月装车五次计，三月就可收回投资。4.2 杜瓦瓶充装4.2.1 节能方案的提出杜瓦瓶体积小，接收液体输送管道小，充装时汽化量很大，在贮槽不升压时，根本无法装液，给贮槽升压，不管多小的杜瓦瓶，升一次压也要浪费0.4T的液氩，为了满足不同客户的不同需求，明知道要浪费还得保客户。4.2.2 可行性探讨 因液氩产量小，为减少输送损失，液体向贮槽输送液体的方式为间断输送，塔内设置有一计量槽，计量槽滿时向槽内输送一次。经查看塔内设备布置图，计量槽底位于标高23.87米