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产业综述
6万等级大型空分设备的研发设计(二)
来源:气体分离bingqi2016-12-09 15:12
 5.空分装置的仪表联锁控制
       5.1预冷系统
       当出空冷塔的空气压力低于联锁值时,或空冷塔底部液位、水冷塔底部液位低于联锁值时,系统的循环水泵和低温水泵将停机,同时,原料空气压缩机也将处于全量放空状态。 空冷塔的中部进水流量自动控制进水阀,同时当循环水泵停机时,进水阀联锁关闭; 空冷塔的上部进水流量自动控制进水阀,同时当低温水泵停机时,进水阀联锁关闭;冷塔下部的循环水位由空冷塔下部液位自动控制排水阀,保持液面恒定; 水冷塔下部的低温水位由水冷塔下部液位自动控制进水阀,保持液面恒定。为了防止水中带微量杂质而引起的结垢,所有水流量的测量全部采用电磁流量计。
       5.2纯化系统
       两台分子筛吸附器按照工艺要求,用时序程序控制,其中均压阀采用分段控制,减少分子筛均压过程引起的上塔氩馏份波动。优化控制分子筛的冷却时间,以保证出分子筛的空气温度。分子筛切换阀具有故障的自诊断功能,能方便手动解除联锁及自动恢复联锁。分子筛每个切换阀分别具有手/自动切换的功能,当任何一个切换阀处于手动状态时,产生信息提示。当空压机停车时,分子筛程序具有自动暂停功能,并记忆每个切换阀停车时的状态。出分子筛空气中CO2含量监测报警。
       5.3增压透平膨胀机
       主要有:膨胀机组具有自动判断起动条件;膨胀机具有由轴承温度、供油压力、间隙与出口压差、转速、油泵等异常条件下的事故自动停车;增压氮气含水量监测报警。
       5.4分馏塔
       产品氧气、液氧、氮气、液氮自动调节和纯度监测报警联锁;精馏塔的液面、压力调节及阻力的显示,有关操作点的纯度分析等。
6.主要调节阀及低温阀的选择

纯化系统切换阀采用三连杆阀,可实现完全无摩擦开关,超长使用寿命,密封性能较好等特点。其口径可以做到DN2200,完全可以满足特大型空分设备的需求,要求从全开到全关15s内完成。一般由欧宾罗斯供应。

高压常温氧气介质阀,过流部分要求采用蒙乃尔材质,防止超速绝热压缩而引起火患。高压常温空气介质阀门,要求能够满足大压差节流,阀门关闭后泄漏量小及低噪音等要求。

膨胀机机前紧急切断阀,要求从全开到全关3s内完成,一般选择切断蝶阀。90°角行程,能够满足快速切断功能。

还有部分国产阀门性能无法满足的如低温蝶阀,止回阀及安全阀等采用进口知名品牌,满足空分在低温下运行的可靠性与稳定性。
7.系统手动阀门设置原则

预冷系统水管路选择蜗轮传动蝶阀,排放选择球阀;纯化系统蒸汽选择闸阀或者截止阀,气路选择蝶阀。产品气体以及低温气路起到分配作用用蝶阀,调节作用DN200以下用调节阀,DN200以上用调节蝶阀。冷箱内的手动阀(低温角式截止阀或者低温蝶阀)和调节阀均选用长杆阀,液体产品用低温截止阀,液体泵密封及加温管路用不锈钢球阀;排放吹除阀用锥密封截止阀;后备系统液体选择低温截止阀,蒸汽选择闸阀。换热器常温部分气流分配选择蜗轮传动蝶阀,主塔调节部分用低温角式调节阀,无压差液体回流和分配阀则选用低温蝶阀。在两泵并联出口及仪表气出口管路上设置止回阀。
8.安全阀设置

机器及容器(或者出口管路上)设置安全阀,其中下塔气相全量放空;上塔按照80%放空量,空冷塔按照100%的放空量(双阀设置,单阀全量放空),增压机设置泄放膨胀机停车的膨胀气量,纯化器后空气旁通去再生泄放量为再生量的15%,蒸汽加热器采用全量放空(8吨1.6MPa饱和蒸汽加热6万Nm³/h的污氮气),污氮气进蒸汽加热器泄放量取低压下污氮气和蒸汽之和。高压液空进节流阀前的安全阀的泄放量为高压液空量的50%。液氧、液氮进贮槽安全阀的泄放量为:2倍的管道量泄放。液体泵出口安全阀全量泄放。膨胀机增压端管道全量放空(或者总量10%),增压端冷却器水侧(管路内水全量放空或者总量10%)。
9.空分系统阻力设置

9.1设计阻力

正流:空压机排压(止回阀后)5.96bar,空冷塔阻力10kpa,纯化系统阻力8kpa,冷箱外管道及阀门3kpa,低压换热器阻力15kpa,管路及弯头5kpa.下塔压力5.55bar;正流总共41kpa。

主冷温差:1.35K。

返流:上塔1.3bar,过冷器:3kpa,换热器:13kpa;再生气出冷箱压力15kpa,蒸汽加热器5kpa,去纯化器10kpa,阻力6kpa;返流总共30kpa。

9.2实际一般现场运行阻力(经验参考值)

空压机吸入压力:0.97bar,排压(止回阀后)5.90bar,空冷塔阻力:7kpa,纯化系统阻力9kpa,主换热器运行阻力:16kpa,下塔底部压力:5.58bar.正流总阻力32kpa。

主冷凝蒸发器温差1.3K。

上塔底部压力:35.5kpa,阻力5kpa,返流换热器阻力15kpa,过冷器阻力4kpa,出冷箱污氮气阻力13kpa,蒸汽加热器阻力5kpa,吸附器8kpa(5kpa阻力),水冷塔前11kpa。返流总阻力30kpa。

粗氩塔冷凝器温差2K,精氩塔冷凝器3K,蒸发侧4K.
结束语

深冷技术在经历了上百年的发展以后,如今已经迈上了一个更新更高的台阶。我国工业气体在十二五期间,预计每年将以19%的速度增长,其用户由原来单一的向钢铁行业供应产品,转向了煤化工,化肥,有色金属,玻璃等需求更多要求更高的行业,未来几十年内空分行业可以大有可为。

    盈德气体公司是国内著名的气体运营商,其在技术要求上均要高于一般客户。在步入21世纪的前十年当中,我国六万等级空分设备几乎均是由外商独占,此次开封空分以雄厚的实力在国内外诸多空分设备产品供应商中脱颖而出,迎难而上,在6万等级空分设备的设计和制造上迈出了坚实的一步,为我国民族气体工业的崛起作出了一定的贡献,也为国内气体分离行业的发展开启了一个更新的征程。
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