一种空分系统热开车转化为冷开车的方法与流程

1.本发明属于制氧技术领域，具体是一种空分系统热开车转化为冷开车的方法。


背景技术：

2.制氧技术中最为常见的为低温法空气分离制氧，依照低温法制氧机流程系统的划分，会涉及到空气液化原理及设备、空气净化原理及设备、传热原理及设备、精馏原理及设备，及气体压缩机械、气体膨胀机械、低温液体泵仪表及控制系统，说明了制氧机流程及操作原理。
3.在进行炼钢炼铁的过程中，制氧技术也起到极为重要的作用，其中空分系统生产的氧气、氮气及氩气主要是为了保障公司炼钢、炼铁的需要；大型空分设备检修大加温后的启动开车都是热开车需要经过四个阶段的过程：加温吹扫、冷却、积液、调纯，热开车启动时间非常长约36小时而在这四个过程时间内空分装置无法向外输送合格的产品气体，属于纯耗能阶段,如何缩短空分设备启动时间,降低运行能耗,始终是制氧行业技术人员和相关人员都在探讨摸索的目标。
4.由于公司生产用气不均衡，特别是秋冬季环保管控而进行的秋冬季检修以及空分系统定期需要进行大加温等，其检修完成后就需要进行空分热开车；
5.一方面，由于制氧厂制氧机组没有多余的备机，当公司用气时必须及时启动空分系统生产氧氮产品保障公司用气而热开车时间较长，为此我们通过讨论研究工艺流程提出了空分系统热开车转化为冷开车的操作法；
6.另一方面，当检修不能及时完成如空压机没有及时检修完成等无法进行启动空压机进行空分系统热开车时，也需要利用空分系统热开车转化为冷开车的操作法。


技术实现要素：

7.解决的技术问题：
8.针对现有技术的不足，本发明提供了一种空分系统热开车转化为冷开车的方法，其目的在于梳理空分热开车转化为冷开车的具体工艺流程、方案及操作方法；在现有机组、设备及不增加任何投入的情况下，通过合理地进行流程、设备挖潜，开发出了空分系统热开车转化为冷开车的操作法从而确保公司产品气供应，其次由于提前生产出了氧气、氮气等产品气为公司也创造了效益。
9.技术方案：
10.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
11.一种空分系统热开车转化为冷开车的方法，该方法为使用两套空分机组分子筛，且通过空气管道连通，并在该空气管道上设有连通阀，处于检修状态空分机组设为检修机组，另一套运行的空分机组设为运行机组，用于保证冷量回收和空分系统冷却。
12.优选的，该方法的具体步骤如下：
13.首先，开启连通阀，将上方的一套空分机组的空气倒入下方的一套空分机组；
14.然而，利用空气对上方的一套空分机组进行加温吹扫；
15.最后，进入冷却阶段，检修机组通过运行机组的分子筛后的连通阀进入的空气量作为正流气，并通过空气进下塔阀进入主换热器，再进入下塔；另外的空气量进入膨胀机膨胀制冷，并作为冷源进入上塔冷却，再从主换热器返流放空把冷量给正流气进入塔内冷却。
16.优选的，在进入冷却阶段中包括如下具体操作：
17.s1、冷却阶段空气流路，空气走两路空气膨胀流路，膨胀以后一起进上塔，同时从下方的一空气机组过来的部分空气通过空气进下塔阀、主换热器进入下塔；
18.s2、启动膨胀机开始进行冷却，冷却前期流路保持与吹扫流路相同，冷却后期关闭主塔各吹除阀，氩系统吹除小阀稍留开度，根据需要开空气旁通污氮管道阀，用于减小膨胀机出口压力，并冷却主换热器；
19.其中，膨胀机包含一号膨胀机和二号膨胀机；
20.具体的，由于加温、冷却的空气量相比于开空压机的空气量小的多，所以加温时间要长点，其次由于总空气量、压力限制两台膨胀机不能最大量提供冷量，可能造成冷量不足，达到液化温度时间较长，具体时间看操作时冷量利用的是否充分及流程的优化都需要去实验和尝试。
21.s3、调整各个主换热器入口端设置的一号调节阀、二号调节阀、三号调节阀以及四号调节阀的开度；
22.s4、观察进下塔吹除管道，当阀门表面结霜时关闭，当塔内各吹除阀结霜后，及时关闭主塔上的各个吹除阀，并将所有冷却气体导入塔内；
23.s5、关闭位于上塔与下塔连通管路上各个液空去上塔阀和液氮去上塔阀；当机后温度下降趋势不明显时，缓慢关闭设置在膨胀机前的阀门，用于降低膨胀机的机前温度；
24.s6、当进下塔温度降到接近空气液化温度时，冷却结束；冷却阶段结束后开始反充液氧到主冷，空分系统此时进行冷备，并随时可以启动生产氧气、氮气。
25.具体的，等待空气进下塔温度达到液化温度，下塔液空或主冷见液时我们可以利用低温液体储槽储存的液氧进行反充液氧，这样机组就可处于冷备状态，需要供氧气、氮气时，只需启动空压机2小时后产品氧、氮纯度就可达标。既降低了开车能耗又缩短了供气时间。
26.有益效果:
27.本方案中，利用其他运行机组的空气对检修机组进行加温、吹扫、冷却，达到液化温度后再反冲液氧从而使机组处于冷备状态，当需要供氧气、氮气时，只需启动空压机2小时后产品氧、氮纯度就可达标，这样既降低了开车能耗又缩短了供气时间，能提前出产品保障公司生产用气，从而创造了经济效益。
附图说明
28.图1是本发明的空分工艺流程简图；
29.图2是本发明中两组空分机组的整体结构框图。
30.附图标记：v101、空气进下塔阀；
31.v111、一号调节阀；v112、二号调节阀；v113、三号调节阀；
32.v114、四号调节阀；
33.et1、一号膨胀机；et2、二号膨胀机；
34.v6、空气旁通污氮管道阀；
35.v1、液空去上塔阀；
36.v3、液氮去上塔阀；
37.v11、主冷液氮回流下塔阀。
具体实施方式
38.本技术实施例通过提供一种空分系统热开车转化为冷开车的方法，其目的在于梳理空分热开车转化为冷开车的具体工艺流程、方案及操作方法；在现有机组、设备及不增加任何投入的情况下，通过合理地进行流程、设备挖潜，开发出了空分系统热开车转化为冷开车的操作法从而确保公司产品气供应，其次由于提前生产出了氧气、氮气等产品气为公司也创造了效益。
39.本技术实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
40.本实施例给出整个方法的具体步骤，如图1和2所示，一种空分系统热开车转化为冷开车的方法，该方法为使用两套空分机组分子筛，且通过空气管道连通，并在该空气管道上设有连通阀，处于检修状态空分机组设为检修机组，另一套运行的空分机组设为运行机组，用于保证冷量回收和空分系统冷却，为了后续方便举例，可将图1中位于上方的机组称为：1#23500(制氧)机组；位于下方的机组称为：4#23500(制氧)机组；
41.其中具体的实例为：1#23500(制氧)机组秋冬季大检修期间，由于空压机电机送入外地维修耽误了一定的时间，为了节省空分开车时间，保证公司气体的供应；
42.研发人员以及管理人员经过积极研究讨论，认为可以利用运行的4#23500(制氧)机组分子筛后的空气对其空分系统进行加温、冷却达到空气液化温度后，反充液氧到主冷，这样可以缩短空分开车送氧时间，降低电耗。
43.确定好方案后，开始开启连通阀(该处的连通阀设置在图1中两组空气进下塔阀v101之间的管路上)，把4#23500(制氧)机组的空气倒到1#23500(制氧)机组，倒气过程缓慢操作确保倒气平稳，工况稳定；
44.首先利用空气对1#23500(制氧)机组进行加温吹扫，分析主塔、氩塔相关测点露点合格加温吹扫结束；
45.进入冷却阶段：此次1#23500(制氧)机组共利用4#23500(制氧)机组分子筛后连通阀过来空气量大约25000m3/h；
46.其中5000m3/h左右的空气量作为正流气通过空气进下塔阀v101进入主换热器在进入下塔，另20000m3/h的空气量进入膨胀机膨胀制冷作为冷源进入上塔冷却，再从主换热器返流放空把冷量给正流气进入塔内冷却；
47.s1、冷却阶段空气流路，空气走两路空气膨胀流路，膨胀以后一起进上塔。同时4#23500(制氧)机组过来部分空气通过空气进下塔阀v101、主换热器进入下塔；
48.s2、启动膨胀机开始进行冷却，冷却前期流路保持与吹扫流路相同，冷却后期关闭主塔各吹除阀，氩系统吹除小阀稍留开度，适当开膨胀空气旁通污氮管道阀门v6，减小膨胀机出口压力，并冷却主换热器；
49.s3、由于进塔正流空气较小，调整各个主换热器入口端设置的一号调节阀v111、二
号调节阀v112、三号调节阀v113以及四号调节阀v114的开度，尽可能的减少主换热器温差；按照以往的经验为了减小偏流反流气尽可能走氧气通道；
50.s4、观察进下塔吹除管道，当阀门表面结霜时关闭；当塔内各吹除阀结霜后，及时关闭主塔吹除阀，将所有冷却气体导入塔内(该处提及的内容为空分系统中吹除阀所常规设计的位置，且各个位置根据不同厂区要求进行设计，位置不一，故不在此作过多的赘述)；
51.s5、冷却末期开始关闭位于上塔与下塔连通管路上各个液空去上塔阀v1和液氮去上塔阀v3，减少正流空气进一步降低空气进塔温度，以使其达到液化温度；
52.s6、随着膨胀机机前温度的降低，塔内各温度点的温降速度明显减小，视情况当机后温度下降趋势不明显后，缓慢关闭设置在膨胀机前的阀门，用于降低膨胀机的机前温度，使进塔空气尽快达到液化温度；
53.s7、当进下塔温度降到-170℃，即：接近空气液化温度，冷却结束；冷却结束时，及时关闭主冷液氮回流下塔阀v11。
54.冷却阶段结束后开始反充液氧到主冷，空分系统就可以进行冷备随时可以快速启动生产氧氮产品气，这样空分系统热开车就转变为了冷开车。
55.通过采用上述技术方案：
56.本方案中，利用其他运行机组的空气对检修机组进行加温、吹扫、冷却，达到液化温度后再反冲液氧从而使机组处于冷备状态，当需要供氧气、氮气时，只需启动空压机2小时后产品氧、氮纯度就可达标，这样既降低了开车能耗又缩短了供气时间，能提前出产品保障公司生产用气，从而创造了经济效益。
57.经过上述具体实例：启动空压机进行热开车到主冷见液冷却阶段结束大约按12小时计算，反充液氧按4小时计算；
58.空压机功率大约8000kw/h，耗电量为8000
×
16＝128000kw，128000
×
0.6＝76800元，而用此操作法只是用了其他机组的空气空压机的气量提高了增加的耗电量较小这里为了计算方便忽略不计，其次也相当于提前16小时能生产出合格的氧气、氮气产品，氧气按0.36元/m3,氮气按0.27元/m3；23500制氧机组按一小时产氧量23500m3/h,氮气量40000m3/h，则产生的效益为：
59.(23500
×
0.36+40000
×
0.27)
×
16＝308160元；
60.则总效益粗劣计算为：308160+76800＝384960元。
61.综上所述，本技术公开了一种热开车转化为冷开车的思路、操作方法：包括研究工艺流程从而从理论上设计出具体可行、可操作性的工艺流程以及根据设计的工艺流程、现有的设备、相关操作经验等，编写出具体的操作步骤，按工艺流程、操作步骤进行了实验成功缩短了空分设备启动时间降低了能耗创造了效益；通过对空分设备工艺流程的优化、探索在不启动空压机的情况下提前利用其他机组的空气对检修机组进行了加温吹扫、冷却的过程再通过反充液氧直接把热开车变成了冷开车，冷开车约2小时，达到了缩短空分启动时间提前出产品创造了经济效益。
62.最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。