专利名称：一种空气分离设备热状态启动方法
技术领域：
本发明属于能源动力设备，具体涉及一种在热状态下快速启动空气分离设 备的方法。
背景技术：
空气分离设备或称制氧机是一种生产氧气、氮气和氩气的设备。根据设备
检维修的规定和保证长期使用的要求，每2年都必须对空气分离设备进行一次 大加温，而大加温后每次在热状态下重新启动都需要较长的时间，因此产品的 送出时间亦随之延长。对于35000 m3/h空气分离设备来说，通常产品氧气和氮 气的送出时间为32小时，产品液氩的送出时间高达56小时以上，不仅降低了 氧气厂的产量和设备作业率，减少了经济收益；而且直接影响了氧气、氮气和 氩气使用厂家的生产需要，造成一系列的经济损失。
之所以空气分离设备热状态启动时间长，主要是由于启动时空气分离设备 本身温度过高，导致高压空气膨胀量和高压空气量不足造成冷量不够，使得空 气分离设备冷却和液体积累所需要的时间延长，延缓了液氧及液氮内压縮流程 泵的启动和精馏的建立，从而延长了整个空气分离设备的启动时间。
作为主要制冷设备的透平膨胀机在设计上只能运行一台，空气分离设备正 常运行时膨胀机产生的冷量约占65%，作为空气压縮设备的增压机出口空气通 过节流阀所产生的等温节流效应的制冷量约占35%。在热状态下启动时，空气 分离设备温度高，高压空气量较少，即使节流阀全开，高压空气量也只有正常 运行时的65%，这时冷量主要是由膨胀机产生。膨胀量越大，制冷量越大。但 膨胀量受膨胀机入口温度限制，热状态下空气分离设备启动时膨胀机入口温度高，膨胀量不能太大。如果膨胀量过大，会造成膨胀机转速超高，膨胀机增压 侧轴承与膨胀侧轴承温差较大，将造成膨胀机的损坏。因此，此时即使膨胀机 循环阀开度较大，其膨胀量也只能达到正常运行时的70%左右。由于冷量不足， 空气分离设备无论是自身冷却、液体积累，还是液氧流程泵与液氮流程泵的启 动，乃至于精馏工况的建立都将延缓，从而延长了空气分离设备的启动时间。
迄今为止，尚未见有解决上述问题的文字记载及资料报道。
发明内容
本发明的目的就是针对上述问题，提供一种能够缩短空气分离设备在热状 态下的启动时间，从而节省电能和早出产品的启动方^fe。
为此，本发明所采取的技术解决方案是
本发明空气分离设备热状态启动方法，是在空气分离设备加热结束后，采 取根据空气分离设备所处的工艺过程调整上精馏塔压力，增大高压空气量，依 据出过冷器污氮温度调整下精馏塔压力调节阀开度和打开速度，外送液氩走主 换热器回收液氩冷量，提前启动液氮和液氧流程泵，提前进行调纯以及增加粗 氩塔液态空气蒸发量技术措施，增加制冷量，加快设备冷却速度和液体积累速 度，实现热状态下空气分离设备的快速启动。
具体操作步骤及方法为
1、根据工艺过程调整上精馏塔压力当空气分离设备加热结束后，在冷却 过程中降低上精馏塔压力，将计算机压力控制模块PIC的设定压力值下降为 25 29KPa，增加入塔空气量；在积液过程中提高上精馏塔压力，当空气分离设 备冷却到液化温度，主冷液位计开始有显示时，将计算机压力控制模块PIC的 设定压力值由25 29KPa提升到36 41KPa;开始调纯后 将计算机压力控制模块PIC的设定压力值恢复到正常工作压力；
2、 增加高压空气量在空气分离设备冷却、液体积累阶段，将高压空气节 流阀全开，随着精馏工况建立再逐步将高压空气节流阀关至正常开度；
3、 适度调整下精馏塔压力调节阀膨胀机启动后，根据出过冷器污氮温度 的降低速度调整下精馏塔压力调节阀开度和打开速度，在3h时间内将压力调节
阀开度打开至60% 65%;在高压空气出主换热器温度达到一142"C时，开始关 小压力调节阀直至全关；
4、 外送液氩走主换热器在高压空气出主换热器的温度达到一142'C时， 打开液氩分流阀及氩气调节阀，关闭液氩控制阀，液氩走主换热器回收液氩冷
5、 提前启动液氮和液氧流程泵当主冷液位计达到5%时，启动液氮流程 泵;主冷液位计达到20%时，在计算机程序中手动将主冷液位的联锁值改为20%， 启动液氧流程泵；
6、 提前开始调纯在液氮流程泵和液氧流程泵启动后，逐渐关小液氮调节 阀、污液氮调节阀和液态空气调节阀至正常开度，提前进行调纯；
7、 增加粗氩塔液态空气蒸发量在粗氩塔达到正常负荷后，将液态空气蒸 发量在设定值的基础上增加1800 2200mVh，当粗氩氧含量合格后将液态空气 蒸发量恢复至正常值。
由于本发明采取上述工艺技术措施，可以显著縮短空气分离设备热状态的 启动时间，不仅极大地节省了电能消耗，而且使产品送出时间得到大大提前。 实施证明，对于35000mVh空气分离设备来说，其产品氧气、氮气的送出时间由 32h縮短到18h，产品液氩的送出时间由56h縮短为45h，不仅提高了空气分离设备厂家的产量及设备作业率，同时对保证氧气、氮气和液氩使用厂家的生 产打下了坚实的物质基础，带来明显的节能保产效果和显著的经济效益，具有 一定的推广应用价值。
具体实施例方式
下面以35000m3/h空气分离设备为例，对本发明作进一步描述。 当35000mS/h空气分离设备加热结束后，根据空气分离设备所处的冷却、积 液和调纯三个工艺过程相应调整上精馏塔压力，在冷却、液体积累阶段增大高 压空气量，依据出过冷器污氮温度调整下精馏塔压力调节阀开度和打开速度， 外送液氩走主换热器回收液氩冷量，提前启动液氮和液氧流程泵，提前进行调 纯以及增加粗氩塔液态空气蒸发量等一系列综合性技术措施，增加制冷量，加 快设备冷却速度和液体积累速度，实现热状态下空气分离设备的快速启动。 35000m3/h空气分离设备具体操作步骤及方法为
1、 根据工艺过程调整上精馏塔压力当空气分离设备加热结束后，在冷却 过程中降低上精馏塔压力，将计算机压力控制模块PIC的设定压力值由32KPa 下降为27.5KPa，增加入塔空气量，以加快空气分离设备冷却速度。在积液过程 中提高上精馏塔压力，当空气分离设备冷却到液化温度，主冷液位计开始有显 示时，将计算机压力控制模块PIC的设定压力值由27.5KPa提升到38KPa。开 始调纯后，将计算机压力控制模块PIC的设定压力值由38KPa恢复到正常工作 压力32KPa。
2、 增加高压空气量在空气分离设备冷却、液体积累阶段，将高压空气节 流阔全开，随着精馏工况建立再逐步将高压空气节流阀关至正常开度；
3、 适度调整下精馏塔压力调节阀膨胀机启动后，逐渐开大下精馏塔压力调节阀，但是开大下精馏塔压力调节阀后进入下精馏塔的膨胀空气量将减少， 下精馏塔的冷却速度变慢，过冷器温差加大，因此下精馏塔压力调节阀打开的 速度不能太快，开度不能太大。根据出过冷器污氮温度的降低速度调整下精馏 塔压力调节阀开度和打开速度，在3h时间内将压力调节阀开度打开至60。/。；在 高压空气出主换热器温度达到—142。C时，开始关小压力调节阀直至全关。因为 此时高压空气已经开始液化，再开大下精馏塔压力调节阀的作用已经不大，所 以应关小下精馏塔压力调节阀，以加快下精镏塔的冷却速度。
4、 外送液氩走主换热器在高压空气出主换热器的温度达到一142'C时， 打开液氩分流阀及氩气调节阀，关闭液氩控制阀，液氩走主换热器回收液氩冷 量，.利用液氩汽化时吸收大量潜热来增加高压空气液化量，加快液体积累速度。
5、 提前启动液氮和液氧流程泵利用液氮和液氧汽化时吸收大量潜热来增
加高压空气液化量，降低中部温度，以加快液体积累速度。当主冷液位计达到
5%时，启动液氮流程泵；主冷液位计达到20%时，在计算机程序中手动将主冷 液位的联锁值改为20%，启动液氧流程泵；
6、 提前开始调纯在液氮流程泵和液氧流程泵启动后，入精馏塔的空气量
和主冷液位增加较快，填料上已有足够的液体在进行着气液交换的精馏过程， 因此可以逐渐关小液氮调节阀、污液氮调节阀和液态空气调节阀至正常开度， 提前进行调纯。这样一方面增加了下精馏塔的回流液体量，提高了下精馏塔回
流比，有利于氮纯度的提高；另一方面，减小了进入上精馏塔的液体量，减小 了上精馏塔回流比，有利于氧纯度的提高。
7、 增加粗氩塔液态空气蒸发量在粗氩塔达到正常负荷后，将液态空气蒸 发量在设定值的基础上增加2000m3/h，充分利用粗氩塔的精馏潜力，当粗氩氧 含量合格后将液态空气蒸发量恢复至正常值，实现空气分离设备的尽快启动。
权利要求
1、一种空气分离设备热状态启动方法，其特征在于，在空气分离设备加热结束后，采取根据空气分离设备所处的工艺过程调整上精馏塔压力，增大高压空气量，依据出过冷器污氮温度调整下精馏塔压力调节阀开度和打开速度，外送液氩走主换热器回收液氩冷量，提前启动液氮和液氧流程泵，提前进行调纯以及增加粗氩塔液态空气蒸发量技术措施，增加制冷量，加快设备冷却速度和液体积累速度，实现热状态下空气分离设备的快速启动。
2、 根据权利要求l所述的空气分离设备热状态启动方法，其特征在于，具体操作方法为.1) 、根据工艺过程调整上精馏塔压力当空气分离设备加热结束后，在冷 却过程中降低上精馏塔压力，将计算机压力控制模块PIC的设定压力值下降为 25 29KPa，增加入塔空气量；在积液过程中提高上精馏塔压力，当空气分离设 备冷却到液化温度，主冷液位计开始有显示时，将计算机压力控制模块PIC的 设定压力值由25 29KPa提升到36 41KPa;开始调纯后，将计算机压力控制 模块PIC的设定压力值恢复到正常工作压力，，2) 、增加高压空气量在空气分离设备冷却、液体积累阶段，将高压空气 节流阀全开，随着精馏工况建立再逐步将高压空气节流阀关至正常开度；3) 、适度调整下精馏塔压力调节阀膨胀机启动后，根据出过冷器污氮温 度的降低速度调整下精馏塔压力调节阀开度和打开速度，在3h时间内将压力调 节阀开度打开至60% 65%;在高压空气出主换热器温度达到一142'C时，开始 关小压力调节阀直至全关；4) 、外送液氩走主换热器在高压空气出主换热器的温度达到一142'C时， 打开液氩分流阀及氩气调节阀，关闭液氩控制阀，液氩走主换热器回收液氩冷5) 、提前启动液氮和液氧流程泵当主冷液位计达到5%时，启动液氮流程 泵;主冷液位计达到20%时，在计算机程序中手动将主冷液位的联锁值改为20%， 启动液氧流程泵；6) 、提前开始调纯在液氮流程泵和液氧流程泵启动后，逐渐关小液氮调 节阀、污液氮调节阀和液态空气调节阀至正常开度，提前进行调纯；7) 、增加粗氩塔液态空气蒸发量在粗氩塔达到正常负荷后，将液态空气 蒸发量在设定值的基础上增加1800 2200m3/h，当粗氩氧含量合格后将液态空 气蒸发量恢复至正常值。
全文摘要
本发明涉及一种空气分离设备热状态启动方法，根据空气分离设备所处的工艺过程调整上精馏塔压力，增大高压空气量，依据出过冷器污氮温度调整下精馏塔压力调节阀开度和打开速度，外送液氩走主换热器回收液氩冷量，提前启动液氮和液氧流程泵，提前进行调纯及增加粗氩塔液态空气蒸发量，增加制冷量，加快空气分离设备冷却和液体积累速度，实现热状态下的快速启动。可显著缩短空气分离设备热状态启动时间，在节省电能的同时使产品送出时间大大提前。35000m<sup>3</sup>/h空气分离设备的产品氧气、氮气的送出时间缩短14h，产品液氩的送出时间缩短11h。具有明显的节能保产效果、显著的经济效益和广泛的推广应用价值。
文档编号F25J3/04GK101684982SQ20081001346
公开日2010年3月31日 申请日期2008年9月28日 优先权日2008年9月28日
发明者何玉君, 彤 牛, 黄海涛 申请人:鞍钢股份有限公司