國產空分裝置增加液體膨脹機節能降耗的研究

胡朝輝（河南龍宇煤化工有限公司，河南　永城　476600）

國產空分裝置增加液體膨脹機節能降耗的研究

胡朝輝（河南龍宇煤化工有限公司，河南永城476600）

簡述河南龍宇煤化工55000 Nm3/h空分裝置增加一臺液體膨脹機的節能情況介紹，介紹國內外液體膨脹機的發展及應用，通過流程模擬計算，分析在55000 m3/h內壓縮流程空分設備中采用液體膨脹機對空分流程中主要機器參數及其能耗的影響，指出液體膨脹機的使用提高了空分設備的產品提取率，降低了空氣增壓機和增壓透平膨脹機的處理氣量，具有顯著的節能效果。

液體膨脹機；節能比較；現場實驗；調試

河南能源化工集團龍宇煤化工55000 Nm3/h空分裝置，本裝置采用分子篩和吸附預凈化、增壓透平膨脹機、氧泵及氮泵內壓縮及無氫制氬的工藝流程，流程及其工藝采用了國際上最先進的技術。

鑒于采用該液體透平膨脹機于2013年底在開封空分集團內部完成了機械試車實驗。2014年處在龍宇煤化工空分二期現場安裝完畢，于2014年底到2015年初借助空分調試階段完成了液體透平膨脹機的預冷及開車調試，并對液體透平膨脹機在55000空分裝置中應用前后的比較。

目前國際上對低溫液體節流閥替代問題的研究已有多年歷史，且該技術已被發達國家公司掌握，并進入工業應用領域。在我國，近年來全液體膨脹機替代低溫液體節流閥所產生的經濟效益和社會效益受到強烈的關注，它作為一項新技術、新設備，已在高液體比空分設備和大型空分設備中逐漸顯示出優勢，而且隨著煤化工技術的發展，大型空分設備尤其是特大型空分設備的市場需求越來越大，液體膨脹機的應用將會越來越廣泛。

針對空分裝置高壓液體通過高壓空氣節流到下塔后汽化率達10%～20%，節流到上塔后汽化率甚至超過30%，造成氣體萃取率降低，單位產品能耗增大這一情況，增加液體膨脹機對這里現象進行調整。

采用液體膨脹機替代高壓空氣節流閥對龍宇煤化工55000 Nm3/h空分裝置節能降耗方面產生積極的推動作用。

首先，采用液體膨脹機相比采用節流閥，增壓透平膨脹機的處理量減少約10000m3/h，這是因為采用液體膨脹機膨脹所產生制冷量遠大于節流閥節流，同時空分設備的冷量主要來源于氣體增壓透平膨脹機，因此采用液體膨脹機可顯著減少增壓透平膨脹機的處理氣量，從而減少空氣增壓機的處理氣量，降低了增壓透平膨脹機和空氣增壓機的配置，同時也降低了空氣增壓機的能耗。

其次，液體膨脹機的制動采用發電機制動，可以利用其發電機發電向用戶電網輸送電力，達到節能的效果。對于本套空分設備采用液體膨脹機可使空分流程的能高壓蒸汽消耗量降低約（1?1.5）%，具有顯著的節能效果，帶來可觀的經濟效益。

針對我公司空分裝置安裝和使用液體膨脹機前后可以達到

流程形式入口流量及各級抽氣流量（Nm3/h）壓力（MPa(A)）空氣增壓機軸功率（kW）其它增加液體膨脹機之前流程159000/8000/54000/97000 0.57/1.0/2.8/6.7 15390（0）無增加液體膨脹機之后流程148500/8000/43800/96700 0.57/1.0/2.8/6.7 14629（-761）（轉化為蒸汽消耗約為2.05T/H，）附帶發電160K W/H

由上表可以看出，本套55000 Nm3/h裝置增加液體膨脹機后，空氣增壓機可以節省2.05T/H的高壓蒸汽，每年8000小時，增加液體膨脹機后，設備年運行每年可節約16400T高壓蒸汽，高壓蒸汽按照150元/噸計算，每年可節約成本246萬元。另外，液體膨脹機每小時可發電160KW，每年8000小時，增加液體膨脹機后，設備年運行每年可發電128萬度，每度電按照0.6元計算，每年可產生76.8萬元的額外效益。由此可見增加膨脹機可使空分裝置每年設備年運行費用節省322.8萬元。

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