洁净空气压缩机工作原理，空分设备知识介绍

洁净空气压缩机工作原理，空分设备知识介绍蒸馏塔系统膨胀式制冷系统净化系统换热系统产品交付系统

空分设备是以空气为原料，通过压缩循环和深度冷冻将空气变成液体，然后通过蒸馏将氧气、氮气、氩气等惰性气体从液态空气中逐渐分离出来的设备。广泛应用于传统冶金、新型煤化工、大型氮肥、专业供气等领域。

简而言之，空分系统流程包括：

空气压缩系统

预冷系统

净化系统

换热系统

产品交付系统

膨胀式制冷系统

蒸馏塔系统

液体泵系统

产品压缩系统

我们根据空分系统流程逐一介绍设备：

压缩系统

有汽轮机、空压机、增压器、仪表压缩机、自洁空气过滤器等。

1 一般情况下，随着气体体积的增加，滤芯数量增加，层数增加。一般2。5万层以上双层，6万层以上三层。一般情况下，单个压缩机需要单独设置过滤器，同时设置在上风口。

2汽轮机是一种高压蒸汽膨胀做功，带动同轴叶轮旋转，对工质做功的汽轮机。汽轮机常用的形式有三种：全冷凝、全背压和抽汽冷凝，更常用的是抽汽冷凝。

4 大型空气压缩机空分装置的投资一般为单轴等温型。进口和国产机组均为四级压缩和三级冷却最后一级不冷却。主空压机配备一套水洗系统，用于清洗各级叶轮和蜗壳的表面沉积物。系统与主机一起完成。

5 大型增压器空分装置一般采用单轴等温式和齿轮式。其中，齿轮式在能耗方面有很大优势，特别是在大压比条件下。

6 仪表压缩机通常有三种类型：、活塞式和离心式。由于活塞式和离心式自然无油，因此无需除油装置，只需配备干燥装置水除外和固体颗粒除外。而螺杆机一般包括油或油，然后是除油。燃油喷射螺杆机需要设置除油装置和非常高精度以满足工艺要求。这种型号的优点是价格便宜。

无油螺杆采用干转子或水润滑。这种型号的优点是不含油，缺点是价格昂贵。低于500nm3/h的气体体积适用于活塞式，低于2000nm3/h的气体体积适用于螺杆机或活塞式机器。当气体体积为2000nm3/h时，可选择上述三种型号。当气体体积较大离心式压缩机时，它具有以下优点：易损件少，易于维护，性价比高。

仪表压缩机在启动期间使用，正常运行后由分子筛净化器抽取。

预冷系统

预冷系统的空冷塔有两种形式：闭式循环空冷塔分为上下两部分，冷冻水在空冷塔上部和之间循环，开式循环进入循环水系统，闭式循环主要应用于水质较差的化工厂，需要辅以淡水和化学品。开式循环被广泛使用，但循环水系统也需要定期补充淡水，预冷系统也需要考虑夏季的工作条件。底部设计为1mφ76不锈钢鲍尔环耐高温，3Mφ76增强聚丙烯鲍尔环高通量，4mφ50增强聚丙烯鲍尔环。

也有两种类型：两级当没有外部冷源时，干污水氮气的冷却能力完全恢复，从而保证预冷系统，但阻力是两倍大7m 7mφ50聚丙烯鲍尔环和一级8m有外部冷源时φ50聚丙烯鲍尔环

此外，预冷系统的所有进水口一般应配备过滤器一般为6套：4台水泵，和冷水机组蒸发侧进水口为了防止杂质进入系统，预冷系统的效果测试如下：下部4m填料段的出口气体比进水口低1℃；上部8m填料段的出口气体比水高1℃。通常使用温度计延伸到内部设置在空气冷却塔的中间。

净化系统

净化系统中使用的吸附器有三种：垂直轴流、水平双床和垂直径向流。

垂直轴流主要用于支撑10000级以下的空分设备直径已达到4.6m，床层厚度为1550 2300mm，可双层和单层布置，垂直轴流吸附器气流分布为最佳。

卧式双层床主要用于支撑大中型空分设备，床厚1150mm分子筛 350mm铝胶。

立式径向流吸附器能有效利用容器内部空间，使直径相同的吸附层面积扩大约1.5倍，有效降低塔的高度，同时立式方式占地面积小，因为气流分布是均匀的，与水平吸附器的不均匀气流不同，分子筛的消耗减少20%，再生能耗也减少20%。

但立式径向流的缺点是气流中心集中扇形区，穿透时间比卧式快要求CO2<0.5ppm，床层厚度为1000mm 200mm，立式径向流可满足210000以上空分设备的配置。

有两种再生加热模式：电加热器和。

具有水平40000级以下、垂直40000级以上、垂直高效高蒸汽利用率和节能20%，布置方式为：一带H2O泄漏测点；电加热器两用、一备或一用一备并联高温低流量联锁停机设置，防止烧毁。加热管材料为电加热器满足激活再生，250∽ 300℃与蒸汽加热器并联；电加热器与蒸汽加热器串联当蒸汽温度较低时，会产生较大的再生电阻。

净化系统还需要配备节流再生管道，以满足启动需要。此外，再生气侧设有安全阀，侧设有安全阀，以防止设备或阀门高压侧泄漏或超压，以及节流超压。再生流路配置手动蝶阀调整阻力以稳定主塔的运行或不设置，使用主管设置调节阀进行正时调整。

换热系统

严格来说，对于换热系统，在同一换热器中设计了多股混合介质，使每种介质的传热自动平衡，能耗最低。然而，对于内压缩流程，所有热交换器都将是高压热交换器，这将增加投资的积累。因此，对于2百万级以上2的内部压缩热交换器的组织，使用分离高压和低压的方法更为经济，2应配置10000级以下的所有高压热交换器。

产品交付

对于低压氧气和氮气产品，设置产品调节阀和排气流道，以向消声器排气氮气内件为碳钢，氧气内件为不锈钢。废氮设置为放空起到放空废氮、制备再生气、调节上塔压力的作用，要求水冷塔塔径能满足排放要求，特别是当同时引入氮气时，上塔压力不能保持高，阻力6kpa8m高填料、管道和阀门4kpa，大气放空压差为2kpa，共12kpa。

高压氧气产品放空采用两级节流。首先，将高压产品气体节流至10BARG，通过，在中间设置蒙乃尔降噪板。然后，通过偏心异径管扩大管道直径，将氧气介质的流速控制在10m/s以下，然后通过进行通风。

高压氮气产品：氮气产品节流至10bar，经过不锈钢降噪板，再经过放空，消声元件为碳钢；氧气阀不得由人操作调节阀不带手轮，手动阀应置于防爆墙内。

消声塔也可与压缩机系统的排气装置结合使用。空气压缩机增压器的降噪根据空气压缩机容量计算连接到消声塔和净化系统的减压空气。助推器返回并放电。

膨胀式制冷系统

通常有三种类型的膨胀机，即低压膨胀机，和液体膨胀机。

对于某种类型的气体膨胀机，工作介质的体积流量越大，效率越高。流量在8000nm3以上的低压膨胀机效率一般为85∽ 88%，流量小于3000的膨胀机效率∽ 8000nm3将低至70∽ 80%. 一般一用一备。

在启动膨胀机之前，需要进行吹扫清除管道系统中的杂质和膨胀机蜗壳中的杂质，然后通过密封气体通常由增压端提供，然后进行油系统外循环和内循环。只有在联锁测试完成后才能启动。冷试合格后，方可进行冷紧；冷启动需要启动油箱加热器，正常运行后不需要。此时，轴承的冷热已经平衡。

液体膨胀机的实质是利用高压液体的压头做液压工作同时液体焓降低，但与气体焓相差甚远。对于40000级以上的内压缩空分设备，一般可用液体膨胀机代替高压液空节流阀。其优点是利用液体膨胀机构冷膨胀工作来发电，达到节能的目的。一般来说，它可以节省约2%的能源，但其投资高达1000万元。

蒸馏塔系统

筛板塔更多用于15000~50000级的下塔。循环塔板在15000以下的直径塔具有优势液体流动比对流长，但制造复杂。30000以下的对流塔应用较多，15000以上的对流塔具有优势，30000以上四溢流的大型对流塔具有优势。填料塔能耗低，但下塔高度应增加5m左右。50000级以上的空分占主导地位，尤其是当上下塔平行布置时。

上塔粗氩塔和精氩塔采用填料塔，制造商一般为苏尔寿或天达，而粗氩塔冷源的配置一般为富氧液空。同时，废气可排入废氮气管道，氩系统停运时能耗低；精氩塔热源为富氧液空，或下部塔中的氮气。冷源可以是贫液态空气或液氮。进料可以是液相和气相。需要注意的是，粗氩塔冷凝器板的密封要求较高，否则氩气产品将不合格。

主冷却有单层、垂直双层、水平双层、垂直三层和液氧和气氧向下，与氮气同向流动。

精馏塔系统的布置方式有6种：

1 上下塔架垂直布置，为常规布置，高度较低。下塔无液体，难以进入上塔或粗氩塔冷凝器可满足管道整个液相的向上背压，此时管径不能小；

2上下塔垂直布置，为常规布置，高度适中。下塔液体难以进入上塔，或粗氩塔冷凝器设汽提管线将液体引至上塔要求管线出口满足要求ρ2＞3000，ρ为密度，Γ为流速，入口位置在管线汽化率高度的1%。此时需要适当减小管径，液体过冷度不宜过大；

3 上塔由氩蒸馏分段布置在地面上，连接两个循环氧泵。降低上塔高度可以解决下塔液体不能进入上塔或粗氩塔冷凝器的问题；

4 上塔从氩蒸馏段至楼层布置，由循环泵粗氩塔最上段座连接在上塔上部，可减少冷箱空间；

5 上塔独立布置，由循环泵连接。主冷却位于下塔的顶部，其优点是主冷却可以进行得很大；

6 上塔独立布置，通过循环泵粗氩塔最上段座连接在上塔上部，其优点是可以进行大量的主冷却，也可以减少冷箱的空间。

液体泵系统

水平布置入口液管低于排气液管，需设置加热气体设置在泵后或泵前过滤器前，防止杂质进入、密封气体、液体排放和排气阀低处排放，高处排放和回流管道回流液体入口阶段。速度不宜过高，且排放压力一般低于30barg，由于水平布置，冷缩轴承载能力良好，但不满足高速转子动平衡。

立式泵采用轴承悬挂布置进口液管高于出口液管，承受较大的下拉力，转子重心与轴重合，转速可以很高；一般在30bar以上，需设置：泵前回风注无、加热气体设置在泵过滤器前、高空进气口、密封气体、排液和排气阀低空排液、高空排风，预冷时看是否彻底冷和回流管道液体回流和空气进口阶段。

立式泵一般为多级泵，回风管路不得向下平或斜向上，否则气体将无法排出，容易造成泵气蚀。此外，低温泵电机需要配备吹风管道，以防止夏季过热和冬季结霜。

液氧泵液氮泵在线冷备，液氮泵密封气密封气压力大于7barg；氧泵密封空气压力4barg下塔压力可由氮气满足；循环液氩泵，一用一备。密封气体通常通过液态氩汽化进行密封，要求流量的裕度为20%。液氩泵回流阀压力旁路控制和出口阀流量液位控制一般采用双回路控制。

产品压缩系统

氮气渗透可通过普通压缩空气实现。氮气透平压缩机的压力很高。齿轮式更节能。

根据排放压力，有单缸低压和双缸高压缸和低压缸8级压缩至30bar，一般低于30barg，5barG密封气体可满足压力氮气。同时，由于氧气介质的高压高温火灾，所有溢流部件均采用铜合金，需要设置安全氮气。

氧渗透通常用于外部压缩过程，从3巴到30巴，但通常与内压缩流程增压器相同效率通常大于70%，存在流量限制，且效率比氧渗透率高10点以上，这甚至可以抵消外部压缩比内部压缩的再热附加能量损失更小的优势，但内部压缩需要改进，以实现内部压力排气。钢铁厂为避免换热系统波动对能耗进行比较，最终确定方案。