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1、设计制造变压吸附制氧机经济性分析杨玉平 岳文元 郭阳初(昆山锦沪机械有限公司,江苏昆山288信箱,215331) 摘要 文章就目前最常用的空气分离法———深冷法、变压吸附法在流程费用、产品用途等方3面进行了简单比较。详细分析了1000m/hO2PVSA制氧机的能耗及氧气成本的计算,在此基础上阐述了PVSA制氧机在一些现场供气领域的优势。图1表2。关键词:真空变压吸附 能耗 成本 比较 优势 氧气广泛应用于化学、冶金等工业生产中,例高效透平、填料塔、内增压等流程和工艺,能耗和基如,富氧炼铁、炼钢、炼铅、炼钨、炼锌,其它工建费用有所降低。PSA制氧装置是近20多年中发业窑
2、炉中用富氧助燃;合成氨工业中富氧块煤连续展起来并被市场广泛接受的技术,PVSA技术开发汽化,造纸行业中氧气漂白及脱木,等等。目的只时间更短。PVSA两塔真空解吸制氧流程见图1。有一个,就是简化工艺、节约能耗。而做为产品氧PVSA与深冷法比较各有特点:的生产设备———空分设备,用户可以根据所需氧气111 流程比较的纯度及产量,在深冷法及变压吸附法中选择。目PVSA制氧装置流程简单,设备数量少,主要前,变压吸附制氧主要应用于电炉炼钢用工艺氧、设备仅鼓风机、吸附塔、储气罐、真空泵和一些阀造纸行业中漂白及脱木用氧和医疗保健用氧等。门。而深冷空分装置流程复杂,主要设备包括空压变压吸
3、附制氧就是将空气通过分子筛(通常为机、预冷器、纯化器、换热器、膨胀机、精馏塔、泡沸石),利用氧、氮分子的直径差异来分离氧、氧压机(或液氧泵)等许多装置。112 基建费用氮以制取氧,这种吸附法为平衡型吸附。也有利用PVSA装置设备数量少,基建费用少,对厂房速度不一样来进行分离的速度型吸附,这种吸附制要求也不高。深冷空分装置设备复杂,安装要求高氧法必须有多塔切换流程(压力升高时吸附、压力且周期长,基建投资高,其保冷箱和保冷材料(珠降低时解吸),可以实现全自动控制。光砂)就需要大量资金。113 运行控制PVSA装置能自动无负荷运转,启动时间短,且停车12小时内吸附塔内气氛稳定,
4、重新开车后几分钟就能出产品。简单的启动及停车能避开用电高峰运行,降低生产成本。而深冷空分装置的操作就比较复杂,不是简单的启动、停产,而且启动时间长。114 维修费用图1PVSA两塔真空解吸制氧流程图PVSA装置本身很简单,运转机器数量少,近1—过滤器 2—吸附筒A3—吸附筒B似常温常压下操作,维修保养工作量少,费用低。4—贮罐 5—排氮消声过滤器而深冷空分装置在低温下运行,运转机器较复杂,所以维修费用及保养时间均比PVSA装置多。1PVSA与深冷法的比较115 产品种类深冷法空气分离制氧已有近百年的历史,工艺PVSA法与深冷法比较,其产品单一,氧气纯流程不断改进。现代化生
5、产装置使用分子筛纯化、度低,不能产氩。而深冷法可以同时生产出高纯度·18·深冷技术 2000年第5期杨玉平等:变压吸附制氧机经济性分析设计制造的氧、氮、氩产品,所需气量越大,经济性越好,3PVSA氧气成本计算而且深冷法产品便于经济地储存和运输。但两者的工艺需氧可以通过几种方式满足,购买氧气或取舍完全取决于工艺要求及投资策略。制氧机现场供气。对于大气量用户,如果不是制氧2PVSA能耗计算机现场供气,就是使用液氧贮槽通过汽化器进行供初期的变压吸附制氧装置,大多为正压变压吸气。PVSA制氧和市场购买氧气成本差异很大,与附,即高压吸附、常压解吸,能耗很高,约为深冷法制氧相比,投资
6、小、能耗小、成本也低。3017kWh/mO2。随着分子筛技术的发展,流程更为PVSA制氧机可实现全自动控制,其产品氧气合理,国内现已开始广泛采用真空变压吸附,即稍成本主要为电耗和设备投资。高常压吸附、真空解吸,使能耗大为降低。真空变3现以1000mO2/hPVSA制氧机为例,进行成本压吸附(PVSA)制氧流程能耗主要有两部分,即和预期利润率计算(见表1、表2)。鼓风机鼓风和真空泵解吸。表1PVSA氧气成本计算鼓风机能耗取决于工艺流程的需要进气量,依序项 目数 值据进气量选定鼓风机型号,则鼓风机能耗:3A单位氧气电耗0145kWh/mO23Wb=N/ηeQkWh/m
7、O2B辅助设备能耗=A×011(包括水冷)01045kWh/m3O2式中 N———轴功率,kWC电 价015元/kWh可变成本:VC=C×(A+B)012475元/kWhηe———传动效率D总投资3Q———产品气量,mO2/h 设备投资8000000元真空泵能耗取决于解吸所需抽取的气量及解吸 共用工程500000元 总 计8500000元真空度。不同的解吸时间,真空泵的瞬时抽气量和33E氧气年产量:=1000m/h×24h×3508400000m功率不同,则某一微量时间段内真空泵能耗:F10年后设备折旧=D×10%8500
