CN101428764B - 一种制氧机节能起动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制氧机节能起动方法，其中包括以下步骤：a空分系统吹扫；b空分系统液空积累；c开启制氧机；所述的a空分系统吹扫，采用管网低压氮气加温吹扫空分系统；所述的b空分系统液空积累，采用管网低压氮气膨胀制冷空分系统；所述的c开启制氧机，包括开启制氧机的空气压缩系统、空气预冷系统和分子筛系统；在b步骤中，待空分塔主冷达到空气液化温度后，将停车前主冷排放的液氧反充到主冷，使主冷液位达到调整纯度阶段所需要的液位；在b步骤中，将膨胀后进入空分系统的氮气重新抽出来加压循环使用；空压机不起动，利用管网氮气吹扫空分系统，节约吹扫空分系统的时间和能耗，大幅度缩短空分起动时间，节约电耗，缩短了投产时间。

Description

一种制氧机节能起动方法

技术领域：

本发明涉及制氧机起动方式领域，尤其涉及一种制氧机节能起动方法。

背景技术：

空气是混合气体，制氧机的工作目的就是在低温环境下将原料空气通过物理低温精馏法分离成纯度比较高的氧气、氮气、氩气等产品气。

制氧机主要由以下几个系统组成：空气压缩机系统(为制氧机正常运行提供原料压缩空气，在吹扫加温阶段提供原料空气)；空气预冷系统(降低空压机出口空气温度)；分子筛系统(除去空气中的水分和二氧化碳杂质)；膨胀机系统(膨胀空气产生冷量，使空分设备在起动过程产生冷量和在正常运行阶段补充冷量)；空分系统(使空气在低温环境下精馏，分离成氧、氮、氩)。

制氧机空分系统的正常工作环境是低温环境，检修之后的制氧机要进入正常生产状态，首先要建立低温环境。要建立低温环境，常规做法就要先起动原料空气压缩机，为膨胀机提供压力比较高的原料空气，膨胀机通过使压力空气膨胀产生冷量，使空分系统进入低温工作环境。

空压机是制氧机能耗的最主要机组，比如23500制氧机的空气透平压缩机功率是12000KW/h，每小时耗电12000度，这个起动过程是纯粹能耗的过程，没有产品输出，不产生任何效益，因此，这个过程时间越长，能耗越多，反之能耗少，还可尽早产生产品。

正常的制氧机起动模式是：先起动空压机，空压机正常后向空气冷却塔送气，空气冷却塔正常后向分子筛送气，分子筛正常后向空分塔内送气，之后吹扫空分塔，吹扫正常后起动膨胀机，膨胀机起动后产生冷量，膨胀机产生的冷量逐步冷却空分塔内的容器和管道，在温度低到空气凝点之后，出现液空，液空在上塔和下塔C1积累到一定液位，空分上塔C2和下塔C1塔板逐步开始精馏工作。

制氧机起动的第一步是吹扫过程，目的是吹扫掉塔内容器的含水和可能存在的其它杂质，常规吹扫气源来自空气压缩机产生的压缩空气，这样就需要起动空压机才能开始吹扫过程，产生空压机的电耗成本，而且必须在空压机具备开车条件的情况下进行，这个过程大约需要36小时，也即在不生产氧气的吹扫过程，空压机要产生36小时的电耗。

吹扫过程之后是预冷过程，是使空气分离系统逐步建立起空气分离所需要的低温环境。常规起动方式是用空压机产生的压缩空气膨胀，空气膨胀后温度降低，产生冷量，降低温度后的空气逐步将塔内容器冷却到空气液化温度约-172℃。这样就需要起动空压机才能开始预冷过程，产生空压机的电耗成本，而且必须在空压机具备开车条件的情况下进行，这个过程大约需要14小时，也即在不生产氧气的预冷过程，空压机要产生14小时的电耗。

塔内容器冷却到空气液化温度约-172℃之后是积累液体阶段，这个阶段也需要在空压机运行提供空气的情况下进行，产生空压机的电耗成本，这个过程大约需要18小时，也即在不生产氧气的预冷过程，空压机要产生18小时的电耗。

整个制氧机起动过程中吹扫空分塔和膨胀机液空积累时间最长，其中吹扫合格大约需要时间36小时，膨胀机液空积累时间大约需要32个小时。

传统启动方法，时间长，工效低，成本高。

发明内容：

本发明的目的是提供一种在不用起动空压机情况下，完成常规需要起动空压机才能完成的吹扫塔内容器和管道、冷却塔内容器和管道、积累塔内液体三个主要阶段的制氧机节能起动方法。

本发明所采用的技术方案如下：

一种制氧机节能起动方法，其中包括以下步骤：a空分系统吹扫；b空分系统液空积累；c开启制氧机。

所述的步骤a中，采用管网低压氮气加温吹扫空分系统；所述的步骤b中，采用管网低压氮气膨胀制冷空分系统；所述的步骤c中，开启制氧机的空气压缩系统、空气预冷系统和分子筛系统。

在步骤b中，待空分塔主冷达到空气液化温度后，将停车前主冷排放的液氧反充到主冷，使主冷液位达到调整纯度阶段所需要的液位。

在步骤b中，将膨胀后进入空分系统的氮气重新抽出来加压循环使用。本发明的有益效果是：

1、本发明是在空压机不起动的情况下，利用管网氮气吹扫空分系统，节约起动空压机后吹扫空分系统的时间和能耗。利用膨胀机的氮膨胀功能，以管网低压氮气为膨胀介质，提前将空分系统冷却到低温工作环境，并利用液体贮槽或槽车内的液氧返充到上塔C2，大幅度缩短空分起动时间。节约电耗，使设备尽快投产。可以不用起动空压机，利用管网氮气资源和膨胀机的氮膨胀功能完成空分吹扫、预冷、利用贮槽和槽车内液氧返充基本完成精馏系统积液三个阶段，大大节约了空压机运行的电耗成本，本专利在23500制氧机每实施一次可以节约起动时间(以起动空压机时间计算)约68小时，节约空压机电耗81.6万KW/h。

2、本发明起动空压机用空气吹扫约需要36小时，这样就可以节约起动空压机后的吹扫时间和空压机运行成本。在不起动空压机的情况下提前进行此过程相当于缩短了整个制氧机的起动时间。在急需氧气的情况下，对于尽快供氧具有重要意义。

3、本发明所述的空压机检修时间是制氧机系统检修用时最长的部机，在氧气供应紧张的情况下，在空压机系统、空气预冷系统、分子筛系统检修没有结束，而制氧机其它系统具备开车条件的情况下，对节约检修时间和尽快供氧尤其具有重要意义。

附图说明：

图1为本发明的氮气吹扫加温流程示意图。

图2为本发明的氮气作为膨胀介质预冷流程示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例一：

由图1可以看出，先利用管网低压氮气加温吹扫空分系统，相当于缩短制氧机起动时间约36小时。

低压氮管网压力约0.73MPa，2#23500制氧机开始使用低压氮气加温空分系统。

低压管网氮气由上塔C2污氮气进分子筛流路充入上塔C2，具体流路是：管网低压氮气→低压氮进污氮系统截止阀V18和减压阀V19→V16(污氮去分子筛纯化系统)→上塔C2和氩系统→V1(下塔C1液空进上塔C2调节阀)、V2(下塔C1液氮进上塔C2调节阀)→下塔C1，

出粗氩II塔的AIAS704微量水含量为70ppm，露点-45℃，说明氩系统的加温基本满足开车条件。

本吹扫过程用时约18小时。

由图2可以看出，膨胀机利用管网低压氮气膨胀制冷，膨胀后的低温氮气对空分系统进行预冷。相当于缩短制氧机起动时间约14小时。

起动2#膨胀机，就地打开膨胀机进出口阀V6、V5，增压机出口阀V10，最后缓慢打开V11阀(用户管网氮气进2#膨胀机阀)。增压机后压力以空气为介质时的参数为准，0.81MPa报警，0.83MPa联锁。膨胀量可以通过喷嘴进行调节，如果开大喷嘴没有效果则可以用V11阀来调节。

起动1#膨胀机，膨胀介质仍为氮气，走空气膨胀通道，V12阀(用户管网氮气进2#膨胀机阀)开度3.5圈。

由于氮气管网压力波动，膨胀量也应随之调整，管网压力升高时，适当开大喷嘴提高膨胀量，反之则减，保持管网压力不低于0.6MPa。

膨胀氮气送入上塔C2后，逐渐全关加温氮气截止阀，并通过各放空阀保持上塔C2压力约30KPa，上塔C2吹除阀保持一较小的开度。氩系统各手动吹除阀全开。

将东贮槽的液空蒸气返回主塔，使主冷能进一步的冷却。当空气进下塔C1的温度已经达到-160℃，空分系统冷却阶段结束。

本阶段需要时间约14小时。

将上塔C2返流的气体尽可能多的从常压氮气管道抽出，然后启动本套的一台15000m3/h低压氮压机回收放空的氮气并补充到低压氮气管网中，作为氮膨胀的气源循环使用，增加氮膨胀气量、缩短冷却时间。

空分系统的主冷达到空气液化温度后，将停车前主冷排放的液氧返充到主冷，使主冷液位基本达到调整纯度阶段所需要的液位。相当于缩短制氧机起动时间约18小时。

冷却阶段完成后开始返充液空。液体进入主冷后会有一定的蒸发量，而此时主板式已经没有正流气体，所以主冷蒸发出的低温蒸气只能通过氩系统放空，可以根据上塔C2压力打开粗氩塔放空阀V712放空。

停止返充液体，共返充液空28m³、液氧21m³，主冷液氧液位满表，上塔C2阻力为2KPa。

操作时，

1、本发明在不起动空压机系统的情况下，利用管网低压氮气加温吹扫空分系统，在氮气管网压力比较高的情况下用时约18小时。

(1)开始送气前应确认关闭上塔C2与其它各系统连接的阀门：空气进入分子筛吹扫阀V17、分子筛冷吹进口阀V13、电加热器污氮进口阀V14、污氮放空旁路阀V15、污氮气去水冷塔阀V107；保证氮气进入上塔C2。

(2)确认上塔C2各放空阀保持一定开度防止超压。

(3)全开氩系统所有吹除阀。

(4)上塔C2和下塔C1吹除阀在一定开度下吹除30分钟，逐渐关小保留很小的开度。

(5)调整各放空阀的开度，保持上塔C2压力30KPa。

(6)根据流程图，塔内每一根管线都要能加温到，重点是氩系统。

(7)出粗氩II塔的AIAS704微量水含量为70ppm，对应露点-45℃时，说明氩系统的加温合格，满足开车条件。

(8)本吹扫过程用时约18小时。

2、在空压机起动之前，膨胀机利用管网低压氮气膨胀制冷，膨胀后的低温氮气对空分系统进行预冷。在预冷后期将贮槽内的液空蒸发气体返到空分塔内预冷。这个过程大约需要时间约14小时。

而起动空压机用空气膨胀开车也需要14小时，这样就可以节约起动空压机后14小时的预冷时间和空压机运行成本。在不起动空压机的情况下提前进行此过程相当于缩短了整个制氧机的起动时间。

冷却阶段以低压管网氮气为膨胀介质，两台膨胀机出口都走空气膨胀时的流路，膨胀以后进上塔C2。同时通过空气进B#膨胀机增压机(B402)端进口阀V9(或空气进A#膨胀机增压机(B401)端进口阀V7)使部分氮气通过空气总管、主换热器进入下塔C1。具体流路如图2。

(1)先起动一台膨胀机(ET402)，就地打开膨胀机进出口阀V6、V5，增压机(B402)出口阀V10，最后缓慢打开V11阀(用户管网氮气进2#膨胀机阀)。膨胀量可以通过喷嘴进行调节。

(2)起动另一台膨胀机(ET401)，膨胀介质仍为氮气，走空气膨胀通道，V12阀(用户管网氮气进2#膨胀机阀)开度3.5圈。

(3)氮气管网压力波动，膨胀量也应随之调整，管网压力升高时，适当开大喷嘴提高膨胀量，反之则减，保持管网压力不低于0.6MPa。

(4)膨胀氮气送入上塔C2后，通过各放空阀保持上塔C2压力约30KPa，上塔C2吹除阀保持一较小的开度。

(5)氩系统各手动吹除阀全开。

(6)打开2#增压机的空气进口阀V9，将氮气通过该阀将引入空气总管道，使得主板式换热器空气通道有正流气体，可以回收主塔返流氮气的冷量，同时可以使得下塔C1的冷却按照自下而上的正常流路。而且也可以发挥节流阀的制冷作用。

(7)返流低温气体一是进低压氮压机的氮气，另外是污氮放空阀控制的返流污氮气，这样可以与板式换热器中进膨胀机的氮气换热，降低进膨胀机氮气的进口温度。

(8)空气进下塔C1的氮气温度到-160℃时，空分系统冷却阶段结束。

(9)本阶段约需要时间14小时。

3、在氮膨胀阶段，利用流程阀门控制，将膨胀后进入空分系统的氮气重新抽出来加压，使氮气循环使用，减少氮气资源放散，缓解氮气管网因氮膨胀造成的氮气供应紧张局面。

启动本套的一台15000m3/h低压氮压机将上塔C2返流的氮气尽可能多的从常压氮气管道抽出，压送到低压氮气管网中，作为氮膨胀的气源循环使用，增加用于膨胀的氮气量、缩短冷却时间。

4、空分系统的主冷达到空气液化温度后，将停车前主冷排放的液氧返充到主冷，使主冷液位基本达到调整纯度阶段所需要的液位，这一时间约5小时。

制氧机正常起动时此过程约需要18小时。这样就可以节约起动空压机后18小时的积液时间和空压机运行成本。在不起动空压机的情况下提前进行此过程相当于缩短了整个制氧机的起动时间。

冷却阶段完成后开始返充停车阶段贮存的液空或者是液氧。液体进入主冷后会有一定的蒸发量，而此时主板式已经没有正流气体，所以主冷蒸发出的低温蒸气只能通过氩系统放空，可以根据上塔C2压力打开粗氩放空调节阀放空。本阶段时间约需5小时。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种制氧机节能起动方法，其特征在于：包括以下步骤，a空分系统吹扫，是采用管网低压氮气加温吹扫空分系统；b空分系统液空积累，是采用管网低压氮气膨胀制冷空分系统；c开启制氧机，即开启制氧机的空气压缩系统、空气预冷系统和分子筛系统。

2.根据权利要求1所述的一种制氧机节能起动方法，其特征在于：在步骤b中，待空分塔主冷达到空气液化温度后，将停车前主冷排放的液氧反充到主冷，使主冷液位达到调整纯度阶段所需要的液位。

3.根据权利要求1或2所述的一种制氧机节能起动方法，其特征在于：在b步骤中，将膨胀后进入空分系统的氮气重新抽出来加压循环使用。

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