淺析變壓吸附制氧系統的選擇及維護

錢宏青

（杭州鼎岳空分設備有限公司，浙江富陽 311400）

0.引言

在新時代背景下，各行各業都在飛速發展，大量產業都與制氧有關，所以變壓吸附制氧系統的應用也變得越來越重要。因此，在選擇變壓吸附制氧系統方面，要針對系統的特點及實際應用需要來進行綜合的考量和探究，以達到合理、科學地使用與管理該系統，最終使得各項工作都在相關標準規定范圍內完成。該系統如何進行選擇以及維護，要綜合考量其節能、氣體壓縮性能。在實際工作中，要根據實際情況來建立相應的管理制度，方便系統的管理與維護，并將制度切實落地，確保各項工作進行有序，系統穩定運行[1]。

1.變壓吸附制氧系統簡介、構成及作用

1.1 變壓吸附制氧系統簡介

變壓吸附制氧系統的組成部分很多，主要有：空氣壓縮機、空氣過濾器、吸附塔、真空泵、氣動閥、氧氣機、氧氣貯罐、氣體流量計、氧壓機等。這些部件中，最核心的是制氧分子篩。分子篩的主要原料是沸石。

在系統工作過程中，氧氣、氮氣通過分子篩后會分離，這兩種氣體在其表面擴散，因擴散速度的不同和最終產生分離效果。較小極性氣體分子的擴散速度慢，而較大極性的氣體分子擴散速度較快，大部分的氣體分子都可進入分子篩微孔。氧氣的臨界直徑為2.85A（1A=0.1nm），氮氣的臨界直徑為3A。由此得出，氧氣與氮氣的臨界直徑不同，擴散速度不同，所以可利用該特性對兩種氣體進行分離。氣體均通過微孔的孔口進入孔穴，之后被孔穴的表面吸附，然后經過特殊處理進行解吸與放出步驟。在這個階段，孔徑大分子無法進入，氧氣與氮氣便完成了分離工作。

我國工業領域對變壓吸附制氧系統的管理與維護也給予了相當的重視。從自身發展角度出發，因應用高耗能壓縮機，消耗的壓縮類耗能已超過20%，要對其進行控制。因為管道設計缺乏合理性，時常有冒、跑、漏、滴等情況發生，這樣不僅無法達到預期要求，反而將壓縮類能耗的浪費擴大，在將來的研究中，應側重于這方面的研發和創新。

1.2 變壓吸附制氧系統的構成及作用

1.2.1 吸收分離系統

吸收分離系統主要包括控制閥、吸附塔。在吸附塔內，有沸石分子篩，主要作用是對氣源中的氧氣、氮氣進行吸附。根據運行的效果，還能分析出氮氣、氧氣的速度差異、吸附量。PSA方式為高壓吸附和常壓解吸，VPSA/VSA方式為低壓吸附和真空解吸。

1.2.2 空壓機

在變壓吸附系統中應用空壓機，對于整體運行的穩定性影響很大。空壓機作為系統的關鍵設備，為吸附分離工作提供壓縮的氣源。系統的運行受到噪音、能耗等因素的影響，要考量的不僅是實際需求，還要將空壓機的能耗、噪音、性能、使用壽命等都考量在內。

1.2.3 控制系統

在變壓吸附制氧中，控制系統起的作用是為制氧機的正常運轉提供便利條件。在制氧機中，流量計、吸附塔、氧氣貯罐、壓縮機等部件中均配置有傳感器，在系統的運行過程中，傳感器會將氮氣、氧氣的流量、壓力、濃度等信息傳遞到控制系統，再經由控制系統根據參數來對制氧機進行相應的控制調整[2]。

1.2.4 儲存供應系統

儲存供應系統的構成為：氧氣貯罐、除塵過濾器、匯流排、充氧裝置等，作用也十分重要。

2.變壓吸附制氧系統的選擇及維護

2.1 變壓吸附制氧系統的選擇

2.1.1 節能角度

為確保變壓吸附制氧系統的運行穩定，某制氧廠開展降低能耗項目，以節能為導向，制定長遠的方針政策，并就項目內容提出可行性與必要性分析。關于系統的選擇，主要條件是節能。通過采用六西格瑪方法進行分析與實踐，制氧廠進行技改工作，優化制氧機的使用流程，將相應規章進行完善，將空壓機的潛在效能發掘出來，確保系統選擇方式方法的科學性、合理性。

通過制氧廠與施工單位的共同努力，經過長時間的試驗，耗費了大量的人力物力，最終建成亞洲最大變壓吸附制氧集群，在國內首先使用25000m3/h的變壓吸附制氧應用于高爐富氧，最終實現大流量的分質供氧模式。

2.1.2 氣體壓縮角度

從系統的氣體壓縮角度進行分析與選擇。制氧廠對變壓吸附制氧系統的結構進行改造，并根據實際的應用情況，合理利用先進技術，以空分分子篩系統為基礎，利用管網中低壓氮氣可以將停運空分設備的分子篩再生特點，提升分子篩的吸附能力，將整體效果提升至預期。而且還能將分子篩的使用壽命延長，把停運空分設備的分子篩再生、活化期間會產生二次污染的問題都一并解決。

除了對結構改造，還大膽進行嘗試與創新，傳統的13X型分子篩性能不如3A型分子篩，用后者可將系統的工作運行周期延長，對于氮氣、氧氣的分類階段產生的波動性控制效果好。使用3A型分子篩對于系統的氣體壓縮性的保證程度高，各領域應用條件都能滿足。

2.2 變壓吸附制氧系統的管理維護

我國對于變壓吸附制氧系統的選擇、維護、管理非常重視，積極進行各種研發與創新工作，并且為確保系統運行的穩定性，已制定了相關的質量監控體系。相關政策的出臺可大大提升系統運行的可靠性、技術水平、運行效率。

氧氣在空氣中占比約為20.9%，其具有無色、無臭、無味的特性，是助燃劑。如果在空氣中氧氣的含量超過25%，燃燒性就會變得活潑，一旦超過27%，會變得非常危險，燃燒過程中會有劇烈的火焰產生。

為保證生產過程的安全性，加大管理力度是必須的。考率到各領域的應用情況不同，要制定處相應的制度與管理措施。在整個生產過程中，要不扣不扣地執行到位。系統各階段的細節處理到位，才能將安全隱患扼殺在萌芽狀態，防止安全事故發生。

第一，根據系統的運行原理制定出相應的溫度監測措施，對不同的生產階段進行監控，要對系統的運行性能進行全天候的掌控。在維護過程中，要對球閥、電磁閥、過濾器進行及時的清理，過濾器的濾芯要定期進行更換，將內部結構可靠性提升。

第二，通過相關的管理制度落地執行，將工作人員的行為進行科學的約束。根據工作內容的不同來選擇相應的工作人員。人員的安全教育不能放松，必須對全員進行安全教育，提升全體的安全責任意識，在實際的工作過程中，要以“安全規則”為標準，安全生產理念時刻牢記心中。

第三，制定定期巡查制度。通過組建獨立化的巡查隊伍，將定期巡查制度執行到位。每一位工作人員的工作內容及其相關職責等都細化處理，確保每個工作環節中的人員都具備專業化知識。各次的巡查信息都應進行詳細記錄，通過設置周巡查、月巡查、季巡查、年巡查措施，將全年生產過程覆蓋。將信息錄入標準化的巡查表，可對各階段的系統運行情況進行詳細掌握。且通過對巡查信息進行分析，可及時發現系統存在的安全隱患、故障，可快速能找到相關人員進行處理，避免出現問題而影響生產[3]。

第四，將質量鑒定納入系統管理工作中。質量鑒定機構對工作人員進行日常培訓，確保所有員工均“持證上崗”。對系統的操作流程、操作標準及要求等都熟練掌握，確保整體的規范性，切實避免人為因素導致的系統故障發生。

3.結語

變壓吸附制氧系統的選擇及維護，要明確其重要性，針對系統的運行原理、內部結構、應用實際要求等進行綜合考量與探索，選擇標準為節能性優良、氣體壓縮良好。在實際使用與維護過程中，還應將相應的管理制度完善好，保證政策落地，執行不大折扣，定期對其進行清潔、維護，確保系統的正常穩定運行，將整體的效率提升，質量提高。