空分设备范文

空分设备篇1

【关键词】空分设备；分析仪器；应用；探讨；维护

空分设备，即通过压缩循环尝试冷冻方法，并以空气为原料，将空气变成液态，再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备。随着我国经济快速发展，国防、电子、石化、化工及冶金等工业及有关研究部分对生产应用的精度及质量提出更高的要求，尤其是各种上试验的设计、工艺流程，所以分析仪器作为控制与检验应用的设备其作用越来越突出。但我国相关企业管理人员常常认为分析仪器的应用技术与一般热工仪表没多大差别，相应地也不重视其作用。

1 空气设备中分析仪器的重要性

一直以来，拥有大中型空分设备装置的生产企业均高度重视生产安全问题，每个企业根据自身的经验与根据行业标准来制定较合理完善的规章制度。但环境问题日益严峻，空气中对空分设备生产安全构成危害的成分，如氮氧化合物、碳氢化合物等成分越来越多，这些有害成分进入空分系统且量达到一定，将有可能导致空分生产装置爆炸事故的发生。由此可见，分析仪器在空分设备中明显占据一定的地位。其中，空分设备中气体分析仪器具体发挥着以下作用：（1）对于在线仪器而言，正常运行时，它能够反映某种气体成份含量的变化趋势，但如果工艺系统突发的、非持续性的变化，则在线仪器的数据甚至不能反映气体成分含量的变化趋势，还有在线仪器的取样方式受到一定限制，这也在很大程度上决定了它所提供检测数据的准确性和可靠性。（2）对于离线仪器而言，它可作为标准仪器监督、检查在线仪器性能和运行状态，以协助在线食品查找出故障原因，及时解决问题；（3）此外，与在线仪器相比，离线仪器所提供的数据真实、可靠，所以监测应以其为主导；（4）总的来说，无论是在线还是离线仪器，丙者都能完成气体产品质量检验工作，如在空分产品出厂前，提供质量检验数据，监督、检查产品质量；同时也能协助工艺操作人员在线仪器取样分析，查找工艺中可能存在的问题，以减少成本消耗。

2 空分设备中的分析仪器的应用要点

任何分析仪器对样气的工艺条件都有一定的要求，只有样气完全满足仪器对它的要求的前提下，仪器才能正常工作。所以，分析仪器选型是否正确，对仪器的使用效率影响很大。应从以下几点进行选用与维护。

2.1选型配套时应遵照的基本原则

主要有两点：（1）离线分析仪器的选型，应综合考虑企业的发展需求，满足全面质量管理的需要；尤其是考虑气体产品质量的提高及设计品种扩展的需求；也由于其一般用于质量检验，若顾全全面质量管理的需求，它应在诸如测量精度、灵敏度、质量更优异等方面人性能要高于在线仪器一个等级，还有，离线分析仪器配套，诸如适合各种需求的预处理方法、装置标准气、取样装置、数据处理系统等，也必须合理及完善，这样才能更有效地保证样品不被污染和得到正确的检测结果；（2）由于在线仪器是连续24小时监测的仪器，它在空分设备的工作运行起着关键性的作用，对样气工艺条件也有着较严格的要求，所以其配套不仅根据企业的经济情况，也要综合考虑工艺与设备的生产能力对其需求情况。

2.2操作人员应充分认识到分析仪器的检测要求

一台气体分析仪器，可将其看理解为样品气体流经一套完整的化工工艺系统，并发生各种物理变化及化学反应。气体分析仪器，以测量气体成分为目标的气体分析仪器与热工仪表有着本质上的区别。特别是微量气体分析仪器，由两大部分组成，即气路系统及电路系统。基于气体分析，特别是微量气体分析，它实际上通过一系列化工设备来实现一个化工过程的运作。也正是这点，作为操作人员，要使分析判断得到较科学、满意的结果，就必须重视仪器内部的微量气体成分的切实的且全部的运动及变化过程，尤其是诸如如化学、吸收、脱附、吸附反应以及气体成分、压力平衡之间的相互作用与干扰因素等气体流动中的变化。此外，分析仪器对于分析高纯气中杂质含量等的产品生产的调整与质量检测有着非常重要的作用，一般来说，检测高纯气的分析仪器必须满足以下要求：（1）满足各工序对气体纯度的要求，如检测流程中工艺气体的纯度；（2）符合国家标准，即要保证和控制在安全工况下生产的气体产品及低温液体产品纯度达到质量要求；（3）为工况调整提供依据，使其达到最佳状态；（4）对高纯气体杂质组分及含量的分析能够达到国家标准要求。还有，为了保证空分设备安全生产，配备足够、有效的检测仪器应重点做到以下这些杂质含量的检测：首先是取样检测液氧中的诸如二氧化碳、乙炔及氮氧化合物（氧化亚氮等）杂质的含量；其次是在线检测分子筛吸附器出口空气中碳氢化合物杂质的含量，如二氧化碳、乙炔等。这样，经过上述的操作意识的加强与检测要点的控制，空分设备杂质含量才能更好地实施有效监控，保证其处于安全运行状态。

2.3离线分析与在线分析的应用关系

空分设备，因有了离线分析与在线分析的监督和验证双作用，其安全生产有了双保险。具体表现为，在线分析仪器，虽可以连续监测气体成分含量，但它的缺点也明显，即它只能反映气体成分含量变化趋势的作用，这主要是由于其受到受到取样方面的限制，它的仪器运行正常等数据对于工艺操作人员而言，无法作为某成分的确切量值，故其只是起到一个参考作用；同时，如上所述，在线分析仪器还必须借助离线分析仪器的协助，以完成其运行是否正常、数据是否准确等的检查与监督。所以，离线分析与在线分析各有优缺点，相互辅助，从而保证在线仪器长期完好运行。

2.4分析仪器仪表的维护

分析仪器在空分设备中占据那么重要的作用，日常工作的维护环节更是不能缺少。以下就此总结的看法：（1）人始终是一个重要因素，所以有必要加强分析仪器仪表操作维护工的培训；（2）有关准备工作应提前做好，尤其是进口分析仪表的备件；（3）做好在线分析的通风监测工作，防止安全事故的发生；f4）要求稳定连续，测量过程要防止超压超温现象的发生；f4）仪器仪表的标定，不仅要结合实际，也要结合严格按照使用说明书进行，选用质量较高的标准气体进行标定；（5）保证分析仪的使用环境应在测量范围内，尤其是微量成分的测量，有效的保护了分析仪器仪表；（6）气体分析的预处理十分关键，在必要的设备前增加减压稳压、恒温、过滤器装置。不过，科学技术日益更新，分析仪器的应用技术也日益复杂多样，所以作为操作人员与管理人员，应积极学习新技术，积极探索，才能及时、随时地了解分析仪器的技术动态情况，从而有效地发挥分析仪器的功能，更好的为生产服务。3结语

空分设备篇2

关键词：空分设备 性能 设备建模 KDON-170/400 研究

新形势下，随着现代化社会步伐的加快，以及科学技术的蓬勃发展，对于空分设备性能的研究工作也进一步得到人们的关注和重视。空分设备，作为一种依靠气体沸点差异进行深度冷冻筛选分子、预冷的机械装置，近年来的研究已趋于大型化、环保化、高效化、重载化以及高度的自动化等层面发展。为了确保空分设备能够高效运行，减少故障的发生，本文通过空分设备的现状、模型建立的环境及相关内容，以及设备运行性能等方面，加深人们对空分设备的认识和了解，现具体分析如下。

一、空气分离行业现状

近些年来，随着空分设备从高压流程逐渐转化为中压流程、高低压流程的技术革新，目前大多数空气分离行业的大、中型空分设备多是采用全低压流程，尤其是对超低压流程的空分设备的探索，更是有了进一步的发展。从我国空气分离行业现状来看，第一，流程重视对计算软件的开发，有利于进一步优化设计；第二，关键静态核心设备在设计制造上，也取得了突破性发展；第三，当今的空气分离行业几乎都采用计算机控制系统，自动化、智能化步伐加快；第四，通过工艺结构的调整和国外先进检测技术、高精度动平衡机等的引进，空分设备的装备水平有了进一步的提高。

二、模型构成

1.基础环境建立

建立基础环境，通过采用基础模拟管理器，可以实现空气信息的输入和获取，并排除不必要的计算流程，提高计算效率。在此过程中，需要有关人员做到准确输入物系构成组分、流体状态方程以及用户自定义特性等方面的参数信息。

一般来说，基础环境的建立需要考虑以下几个方面：①组分主要由氧、氮、氩等构成，作为模拟环境的基础，需要对这方面加以优化。通常只考虑这三种组分在空气分离中的热力学性质。②状态方程通常选择f（p、V、T）=0（其中p为压力，V为摩尔体积，T为温度），作为趋向理想气体定律，可以用来帮助简化问题和衡量真实气体状态是否正确。同时对于该理想气体定律在工程计算中的温度及压力范围限制，要充分考虑到气体是否易于液化。如NH3、SO2等易于液化气体在低温、105Pa下，计算结果就存在明显偏差。

2.模拟环境建立

空分设备在模拟环境建立上，主要包括建立PFD流程图、使用逻辑操作器等两个方面内容。

建立PFD流程图。通过PFD流程图的建立，能够直观快速地显示空分设备流程的整体状况，同时方便对流程连接状态、物流及操作器状态等模拟信息的查找，此外，还可以采用一系列控制工具，完成观测对象、物流及操作器的重新定位，对观测对象、物流及操作器进行图标尺寸上的调整等。从PFD流程图获取对象、物流及操作器的物性信息方面来看，PFD流程图同时还具备着评估分析功能，能够及时刷新物性信息。

使用逻辑操作器。主要包括循环处理器和调节处理器两种。其中，循环处理器通常被用于解决热循环和物流循环上的问题，在进料状态已知的前提下，塔系统开始运算，当运算结束后，出料结果将参与到另一组系统运算结果的对比中，若比较结果在设定公差允许的范围内，则需要继续进行运算，直至满足条件为止。而调节处理器，则一般是用在改变独立变量的值上，以满足模拟环境的需求。当需要处理混合特性时，调节处理器能够提供实验分析和误差判断的功能，用来解决物流分配中的下塔富氧液空问题。

三、KDON-170/400型空分设备运行性能研究

1.设备概况

KDON-170/400型空分设备主要包括空气预冷塔、冷水机组、分子筛纯化系统、增压透平膨胀机、分馏塔（包括上塔、下塔和冷凝蒸发器等）、主热交换器、过冷器、液体计量罐、DCS系统以及外配仪表系统等。KDON-170/400型空分设备流程采用全低压空气分离流程，通过压缩机洁净压缩空气，进入到空气预冷系统中，并与冷冻系统传输来的冷冻水逆流接触，达到降温效果，当完成这些步骤后，再进入到分子筛纯化系统中，将空气所含的水份、CO2以及微量烃类组分去除，同时在吸附热的影响下，产生两股正流空气，一股经主热交换器，与返流的低温气体换热，再把换热后的气体送往下塔底部精馏；另一股经去增压机增压后，送往主热交换器冷却，并完成剩下的分离流程。

2.模型建立

模型的建立，在掌握设备运行规律和设备日常生产操作的调节上，有很大的帮助作用。主要考虑主塔收敛性的选择，包括上塔和下塔两方面。

下塔。根据常规空分设备的设计和实际调整规定，下塔收敛计算的特性之一为36%～40%体积摩尔分率的液空中氧组分，另一特性则为控制抽口物流体积流量在0m3/h。

上塔。上塔的收敛计算特性，是准确运行的氧气、纯氮气产品的体积流量。通过对比模拟结果与设备的实际运行数据，确定模型是否建立完成。

3.设备运行性能研究

3.1影响氧产量的关联因素及其关系

在分离空气量以及氧产品中氧组分体积含量维持不变的前提下，借助模型，可得知氮中平均氧含量和纯氮气体积流量、返流污氮气体积流量，以及两股物流中氧组分体积含量存在着动态的关系。通常情况下，氮平均纯度与氧产品的量之间存在同向变化关系，而氧产品纯度与氧产品量之间存在逆向变化关系。通过构建三元分离物系进行研究，得知降低氧纯度或是采取提高氮平均纯度，能够增大氧产量。相对来说，具有良好的经济效益，不过氧产量纯度不高。

3.2氧氮纯度和氧提取率关系

针对氧气需求大的用户，从氮平均纯度、氧纯度方面考虑氧气提取率。可借助氧产量与氮平均纯度间的敏感关系，调整氮平均纯度，以获取更大的氧产量。

四、小结

通过对空分设备性能的分析和探究，并采取建立模型的方式，促进空气分离行业对该技术的深入了解，并有针对性地对空分设备进行利用和革新，推动我国空气分离行业的发展进步。

参考文献

[1]张琼，郝迅.川空两套液体空分设备流程与性能比较[J].气体分离，2010，（05）.

[2]顾福民.空气制品公司空分设备性能优化采取三种方法[J].深冷技术，2011，（01）.

空分设备篇3

关键词：KDON-12000/6000型；空分设备；调试特点

中图分类号：P335 文献标识码： A

引言：唐山宝泰钢铁集团有限公司为炼钢厂配套设备为KDON-12000/6000型空分制氧系统一套，主要为底吹炉提供氧气和氮气，少量氧气供鼓风炉和烟化炉用于富氧吹炼。制氧系统已成为该厂的核心设备，关系到整个厂的安全生产和产量。

1、概述

1.1基本原理和过程

空气分离的基本原理，是利用液化空气中各组份沸点的不同而将各组份分离开来。要达到这个目的，空分装置的工作包括下列过程：空气的过滤和压缩；空气中水份和二氧化碳的消除；空气被冷却到液化温度；冷量的制取；液化；精馏；危险杂质的排除。

1.1.1空气的过滤和压缩

大气中的空气先经过空气过滤器过滤其灰尘等机械杂质，然后在空气透平压缩机中被压缩到所需的压力，由中间冷却器提供级间冷却，压缩产生的热量被冷却水带走。

1.1.2空气中水份和二氧化碳的清除

加工空气中的水份和二氧化碳若进入空分设备的低温区后，会形成冰和干冰，就会阻塞换热器的通道和塔板上的小孔，因而配用分子筛吸附器来予先清除空气中的水份和二氧化碳，进入分子筛吸附器的空气温度约为10℃。分子筛吸附器成对切换使用，一只工作时另一只在再生。

1.1.3空气被冷却到液化温度

空气的冷却是在主换热器中进行的，在其中空气被来自精馏塔的返流气体冷却到接近液化温度。与此同时，低温返流气体被复热。

1.1.4冷量的制取

由于绝热损失、换热器的复热不足损失和冷箱中向外直接排放低温流体，分馏塔所需的冷量是由空气在膨胀机中等熵膨胀和等温节流效应而获得的。

1.1.5液化

在起动阶段，加工空气在主换热器和过冷器中与返流低温气体换热而被部分液化，在正常运行中，氮气和液氧的热交换是在冷凝蒸发器中进行的，由于两种流体压力的不同，氮气被液化而液氧被蒸发，氮气和液氧分别由下塔和上塔供给，这是保证上、下塔精馏过程的进行所必需具备的条件。（注：起动时，大部分气体也是在主冷中被冷却至液化温度而被液化的）。

1.1.6精馏

空气中99.04%是氧气和氮气，0.932%是氩气，它们基本不变。氢、二氧化碳和碳氢化合物视地区和环境在一定范围内变化，空气中的水蒸汽含量随着饱和温度和地理环境条件影响而变化较大。水蒸汽和二氧化碳具有和空气大不相同的性质，在大气压力下，水蒸汽达到0℃和二氧化碳达到-79℃时，就分别变成冰和干冰，就会阻塞板式换热器的通道和筛板上的小孔。因此这些组份必须在空气进冷箱前除去。空气中的危险杂质是碳氢化合物，特别是乙炔。在精馏过程中如乙炔在液空和液氧中浓缩到一定程度就有发生爆炸的可能，因此乙炔在液氧中含量规定不得超过0.1PPm，这必须予以充分的注意。稀有气体中的不凝性气体如氖氦气，由于其冷凝温度很低，总以气态集聚在冷凝蒸发器中，侵占了换热面积，而影响换热效果，因此也要经常排放。

分离过程可获得相当产量的高纯度产品。空气的精馏是在氧―氮混合物的气相与液相接触之间的热质交换过程中进行的，气体自下而上流动，而液体自上而下流动，该过程由筛板（填料）来完成。由于氧、氮组份沸点的不同，氮比氧易蒸发，氧比氮易冷凝，气体逐板（段）通过时，氮浓度不断增加，只要有足够多的塔板（填料），在塔顶即可获得高纯度的氮气；反之液体逐板（段）通过时，氧浓度不断增加，在下塔底部可获得富氧液空，在上塔底部可获得高纯度氧气。

在下塔中空气被初次分离成富氧液空和氮气，液空由下塔底部抽出后经节流送入和液空组份相近的上塔某段上，一部分液氮由下塔顶部抽出后经节流送入上塔顶部，液空和液氮在节流前先在过冷器中过冷。空气的最终分离是在上塔进行。产品氧气是由上塔底部抽出，而氮气由上塔顶部抽出，并通过主换热器复热到常温后送出。

1.2工艺流程概述

原料空气自吸入塔吸入，经空气过滤器除去灰尘及其它机械杂质。空气经过滤后在离心式空压机中经压缩至0.5MPa左右，经空气冷却塔预冷，冷却水分段进入冷却塔内，下段为循环冷却水，上段为低温冷冻水，空气自下而上穿过空气冷却塔，在冷却的同时，又得到清洗。空气经空气冷却塔冷却后，温度降至～8℃，然后进入切换使用的分子筛吸附器，空气中的二氧化碳，碳氢化合物及残留的水蒸气被吸附。分子筛吸附器为两只切换使用，其中一只工作时，另一只再生。纯化器的切换周期为240分钟，定时自动切换。

空气经净化后，分为两路：大部分空气直接进入分馏塔，而另一路往增压膨胀机增压后进入分馏塔。大部分空气在主换热器中与返流气体（纯氧、纯氮、污氮等）换热达到空气液化温度约-173℃进入下塔。增压空气在主换热器内被返流冷气体冷却至一定温度时抽出，然后进入膨胀机膨胀制冷，膨胀空气经热虹吸蒸发器后入上塔参加精馏。

在下塔中，空气被初步分离成氮和富氧液空，顶部氮气在冷凝蒸发器中被冷凝为液体，同时主冷的低压侧液氧被汽化。部分液氮作为下塔回流液，另一部分液氮从下塔顶部引出，经过冷器被氮气和污氮气过冷并节流后送入上塔顶部。液空在过冷器中过冷后经节流送入上塔中部作回流液。氧气从上塔底部引出，并在主换热器中复热后出冷箱进入氧气压缩机加压至3.0MPa（G）送往用户。

污氮气从上塔上部引出，并在过冷器及主换热器中复热后送出分馏塔外，部分作为分子筛吸附器的再生气体。氮气从上塔顶部引出，在过冷器及主换热器中复热后出冷箱，一部分进入氮气压缩机加压后作为产品送出，其余氮气进入水冷却塔中作为冷源冷却外界水。产品液氧、液氮分别送入各自的贮槽。

2、冷却分馏塔系统

冷却分馏塔的目的：是将正常生产时的低温部分从常温冷却到接近空气液化温度，为积累液体及氧、氮分离准备低温条件。冷却开始时，压缩机排出的空气不能全部进入分馏塔，多余的压缩空气由放空阀排放大气，并由此保持空压机排出压力不变，随着分馏塔各部分的温度逐步下降吸入空气量会逐渐增加，可逐步关小放空阀来进行调节。

应特别注意的是在冷却过程中保冷箱内各部分的温差不能太大，否则会导致热应力的产生。冷却过程应按顺序缓慢地进行，以确保各部分温度均匀。

3、增压透平膨胀机的控制

在冷却阶段，透平膨胀机的产冷量应保持最大。在这一阶段中：要相继起动两台膨胀机；膨胀机工作温度尽可能低，但不得带液；当主换热器冷端空气已接近液化温度时，冷却阶段即告结束。

4、积液和调整阶段

所有冷箱内设备被进一步冷却，空气开始液化，下塔（或主冷）出现液体，上、下塔精馏过程开始建立，待冷凝蒸发器建立液氧液面，可开始调节产品纯度，并将产品产量设定在设计产量的70%～80%。

在液化阶段，膨胀机的出口温度尽可能保持较低，但以不进入液化区为宜。部分膨胀空气量可通过V450进入污氮气管。

5、装置安全操作措施

5.1安全液氧的排放

在正常生产时，安全液氧的排放是冷凝蒸发器防爆的一个有力措施，不能忽视。在正常生产时，液氧排量（折气态）约占氧气产量的1%。当本装置若要制取液氧时，则上述安全液氧不需排放。

5.2冷凝蒸发器中液氧的碳氢化合物必须严格控制，每隔8小时化验一次，测定结果必须记录。

6、重要的操作数据

以下中所列操作数据能给操作者以良好指导。所列的操作数据是理论上的计算值，在实际运行中会有一些差别，操作者要根据实际情况控制在一定范围内。在日常操作中要注意：

⑴不要使透平膨胀机出口温度进入液化区；

⑵冷凝器和塔板上的液面不能太高，以免引起液泛，也不能太低，以免造成易爆的碳氢化合物的浓缩和沉积。

结语：自KDON-12000/6000型空分制氧系统建成投产以来，其主要设备因仪表控制系统引起的故障较多。空分工艺对仪控系统控制要求高，因此，必须提高操作人员的技术素质，遵守规程，精细操作；提高维修人员的维修水平，落实好设备的点、巡检工作，保证空分设备安全、高效运行。

参考文献：

[1]刘言信.8000m～3/h空分设备的调试[J].化工设计通讯，2013，04：74-77.

[2]夏亮.KDON-28000/40000型空分设备流程特点及调试总结[J].深冷技术，2013，04：33-36.

[3]倪汉武，刘庆，徐德明.鄂钢35000m～3/h空分设备调试运行总结[J].深冷技术，2013，04：63-67.

[4]朱晓弦，管瑞，郑英臣. 空分设备节能措施浅析[J]. 深冷技术，2014，03：54-57.

[5]赵斐，郭士雪. KDON―25000/50000型空分设备调试分析[J]. 化学工程与装备，2014，05：141-143.

空分设备篇4

1.1系统充注量不足分析原因

（1）在系统充注制冷剂时，没有按计算量充注；

（2）在计算系统制冷剂充注量时，计算不准确。

防治措施：

（1）系统充注制冷剂时一定要按计算量足额充注。

（2）施工人员在充注制冷剂之前需要对冷媒系统管线长度进行实际测量，认真计算充注量，并请多联分体空调厂家进行复核。

1.2室外机内过滤网堵塞分析原因

室外机内过滤网被焊渣、氧化皮等堵塞情况，这种情况不仅使得系统制冷效果达不到预期效果，更容易烧毁室外机内压缩机。防治措施：在管道、管件焊接的过程中一定要使用氮气保护焊，并使用氮气吹扫管路，以确保系统管路清洁。

1.3冷媒系统管路过长

由于冷媒管线长度超过制冷剂配管长度的限制，致使系统运行之后达不到预期的制冷效果。

分析原因：

（1）施工现场实际情况发生变化或遇到障碍物，冷媒系统管线需要绕梁绕柱，或改变冷媒系统管线安装路由，导致管线长度增加，实际长度超过制冷剂配管长度的限制；（2）施工单位未按照设计图纸进行冷媒系统管线施工，导致管线长度增加，实际长度超过制冷剂配管长度的限制。

防治措施

（1）在多联分体空调系统设计及深化阶段，设计与多联分体空调设备厂家进行沟通，防止冷媒系统管路过长情况发生。

（2）由于施工现场实际情况发生变化或遇到障碍物，或施工单位在施工时发现管路过长时，一定要及时中止施工，把情况反馈给设计人员，并待设计人员、多联分体空调设备厂家确定变更方案后再进行施工。

（3）施工时一定要按设计图纸进行施工，不能因为施工方便而擅自改动管线路由。

（4）冷媒系统管路过长时，优先考虑移动室外机，缩短冷媒系统管路长度，使管路实际长度满足制冷剂配管长度的要求。

2模式冲突导致系统不能运行分析原因

在使用过程中出现系统报故障，线控器报警及室内机故障指示灯闪烁6次，报警“系统模式冲突故障”。模式冲突是因为设备在制冷模式或制热模式运行时，同时开启了另一种模式导致系统故障，造成系统不能运行。防治措施：

（1）可采取集中控制器统一管理，统一调控。

（2）制定多联分体空调设备使用管理制度，规定制冷、制热模式的开启。

3室内、外机通讯不正常分析原因

（1）没有按照接线图要求接线；

（2）通讯线路短路；

（3）通讯线损坏，致使通讯线路不通

防治措施：

（1）施工单位一定要按照接线图要求进行接线，均需采用手拉手连接方式连接室内、外机通讯线路，不允许星形或局部星形连接方式。

（2）通讯系统调试前，一定要用仪表测量通讯线路的通断情况，以确保通讯线路没有损坏。

4管道结露分析原因：

（1）管道保温层外仅做了防潮层，而未做保护层，保温层被碰坏；

（2）保温管材直径大于管道直径，致使保温管材和管道之间有空隙；

（3）保温管材厚度未满足设计要求，达不到保温效果；

（4）管道支吊架与管道直接接触，形成冷桥。

防治措施：

（1）冷媒系统和冷凝系统管道保温层外，同时需做防潮层和保护层。

（2）采购保温管材时，选择保温管材内径要与管道外径相匹配，保温管材厚度符合设计要求。

（3）管道保温施工时，保温管材直径不能以大代小。

（4）管道支吊架与管道之间做隔热处理。

5冷凝管道漏水分析原因：

（1）冷凝水管倒坡或翻弯；

（2）冷凝水管与室内机连接软管脱开；

（3）室内机外排水高度超过冷凝水提升泵的提升高度；

（4）管道堵塞；

（5）管件上有砂眼或裂缝。

防治措施：

（1）冷凝水系统管道沿水流方向应有不小于千分之五的坡度，并不得翻弯。

（2）冷凝水管与室内机之间连接软管使用专用喉箍紧固，软管的连接应牢固、不应有强扭和瘪管。

（3）有提升泵时，排水管到室内机排水管接口的距离应在300mm以内，机外排水高度不得超过500mm，排水管先提升300mm~500mm，再下落至少20mm。

（4）冷凝水管尽可能短并按顺坡度排水（途中），避免排水管道的走向忽上忽下，以防止冷凝水反向流动。

（5）在排水管连接时，不得在室内机与排水管连接时施加外力。

（6）施工过程中，冷凝水系统管道安装如未全部完成，管口应做临时封堵，以免异物进入。

（7）通气管管口朝下以避免异物入侵。

（8）冷凝水管连接好之后应做充水试验，以不渗漏为合格。

（9）采购管件时，选用合格产品。

空分设备篇5

关键词：35000m3／h制氧机空分设备；在线分析仪；选配；维护

中图分类号： TK228 文献标识码： A 文章编号：

1前言

韶钢松山股份有限公司2011年与湖南盈德气体公司合作新上了一台35000m3／h制氧机。本机组采用分子筛吸附净化、空气增压、氧氩内压缩流程。采用规整填料上塔技术及全精馏无氢制氩工艺流程。流程先进、操作方便。2012年7月18日正式试运行，在运行过程中所有产品的质量均达到国家标准，能耗、产量均达到原设计要求，其在线分析仪系统由盈德气体公司选购成套，实际使用证明其在生产中能达到较好的效果。

气体分析仪器是一种用来进行气体成份分析检验的工具，借助它能得到某些成份种类和含量的数据。但是，气体分析仪器不是一种简单的工具，它是一类结构复杂、使用技术难度较大的工具，使用气体分析仪器是一项较复杂且不易掌握的专门技术。现结合个人的工作经验，对在线分析仪的选型和维护做出简单的介绍。

2 分析仪的选配原则

2.1 充分保证空分设备的安全生产

空分设备安全、稳定运行，除了工艺上的安全设置外，分析仪器的正确分析结果指示及其工艺联锁，也为安全运行提供了必要的保障。因此，在线分析仪的选配上，我们首先应以保证和支持空分设备生产工艺安全为原则，及时准确提供空分工艺所需的运行数据分析，才能让空分操作人员可以随时准确对空分工艺进行调整。

2.2满足使用客户质量要求

在线气体分析仪器对空分设备生产过程进行直接的质量监控，是提高产品产量和质量的重要手段，特别是对微量组分的分析，必须准确可靠。生产中尽可能发挥在线分析仪的作用，同时认清在线分析仪作用的局限性，使其在连续运行中常年保持分析的精准，提供能正确反映工艺状况的成份量数据，发挥应有的作用提高产品质量，满足客户使用要求。

2.3 在保证检测准确性同时一定要经济实用

如何配置适当的分析点和如何选择适当型号的分析仪器对保证空分设备运行的可靠性和降低投资有重要意义，既要满足安全和质量要求，又要降低投资资本。所以选择时应以保证工艺要求和分析稳定为前提，同时对自身工艺需求必须深入了解。操作者不仅要提出合适的检测范围，更重要的是要知道工艺对真正需要监控的具体参数数值是多少。因此,在仪器选型时，我们必须把正确的参数摆在前面，通过数据说话，不要盲目认为越贵的越好，只要能保证检测的准确性，可以优先选取价格相对较低的仪器。

2.4 认真考虑维修人员素质及维修费用

分析仪系统一但投入使用，将和空分主体设备同周期运行，因此在成套选型时，就应适当考虑：供应商提供的维护能否满足分析仪长期运作需要？单位维修人员的业务素质是否保证达到分析仪使用过程中的日常保养和故障排除？分析仪表维修周期、易损、易耗(如传感器等)备件的更换产生的费用等，所有这些都是在分析仪投入使用前要必须解决的问题。

335000m3／h空分设备气体分析仪的配置

韶钢35000m3／h空分设备分析仪的配置在线分析仪13台，分别是二氧化碳红外线分析仪、微量水分析仪(2台)、下塔液空分析仪、产品氧分析仪、主冷液氧氧化亚氮分析、氩馏分进粗氩Ⅰ塔含氩分析仪、微量氧分析仪（2台）、粗氩Ⅱ塔出口粗氩中含氩分析仪、粗氩Ⅰ塔粗氩含氧分析仪、纯氩中微量氮含量分析及上塔液氧总碳氢色谱分析仪。

3.1 出分子筛纯化系统空气中微量二氧化碳分析

常见的二氧化碳红外分析仪器国外有ULTRM6、SERVEMEX4100、IR7000等系列，国内有北分、川仪合作生产的GXH等系列。韶钢新上的35000制氧机组出分子筛纯化系统空气中微量二氧化碳分析采用德国ABB公司的AO2000(Uras26)红外气体分析仪，监测分子筛纯化处理后空气中的二氧化碳含量，以评估分子筛使用功效及性能。Uras26基于分子红外吸收光谱和朗伯比耳定理。量程范围：0～5PPmCO2； 重复性误差：0.5% of span；量程漂移：1% of span/week。其主要优点：操作界面较完善，精度高，整机性能稳定性好。缺点：零点漂移大，编程操作较复杂。

3．2 微量水分分析

微量水分分析仪又叫露点仪，主要用来分析增压空气中的水分含量和确定空分开车前各容器的加温是否彻底。本套机组采用爱尔兰GE公司的MMS-35型微量水分析仪，监测出蒸汽加热器后污氮气含水量及增压空气含水量出防止管道、设备渗漏导致的冰堵。量程范围：0～30PPm H2O；量程漂移：±5%。其主要优点：此仪器可以在两行带背景光LED屏幕上同时实时显示两个参数。可以同时测量气体或液体中的水分、压力和温度。并具有一个可选的功能来测量气体中的氧浓度。通过辅助输入可测量其它的参数。增压空气含水量检测采用了三通道采样系统，还可检测增压空气进冷箱含水、增压空气Ⅱ段出口含水。其缺点也是漂移较大。

3．3 产品氧纯度分析仪

在空分生产过程中，氧含量的检测通常是一个主要的检测项目，包括纯氧、常量氧、微量氧、痕量氧的检测。纯氧的、常量氧的检测分析仪主要有氧化锆微量氧分析仪和磁氧分析仪。根据35000制氧机生产需要加上以往使用经验，我们在35000制氧机配置中采用ABB公司的EL3020magnos206磁力式氧气分析仪（带压力补偿），监测产品氧纯度。这款分析仪的原理均属于磁力机械式原理，量程：98％～ 100％。零点漂移：≤0.03vol.-%O2/week；量程漂移：量程跨度的1%。其优点是：在正常运行过程中需要使用的功能可以直接在设备上进行操作和配置，零点漂移小，根据其工作原理，氧气传感器十分稳定，无需对其执行零点校准。缺点是：预热时间较长，受大气压力影响较大，如果环境海拔等改变则必须重新校准。

3.4 产品氮分析仪

产品氮分析仪采用美国Teledynede 3000TA微量氧分析仪。此分

仪使用简单，其主要特性有：能精确地测量从低ppm 到25%的氧含量。适用范围广；用户可定义的3 个输出量程（从0～10ppm 到0～50000ppm ），空气可作为氧浓度为20.9%的量程气，我们现在选用的量程为：0～10ppmO2。 精密度：±2% of FS；灵敏度：0.5% of FS。其优点是分析操作简单，读数清晰。缺点是：在流经分析仪的流量为0 的情况下，如果排放是排至一个高氧含量的地方，氧会从排放管线扩散回仪器，并且大多数情况下会使电池快速饱和，失去效用。

3.5 下塔液空纯度分析

下塔液空纯度分析也是采用ABB公司的EL3020magnos206氧分析仪。它的测量范围是：20%～50%O2；重复性：≤1%span；零点漂移：≤0.1vol.%/week。同产品氧纯度分析仪不同的是它的零点漂移较大，精准度也相对小了。

3.6 上塔底部液氧总碳氢化合物色谱分析仪

根据生产需要现在采用的液氧总碳氢化合物分析仪是ABB公司的PGC2000色谱分析仪。连续的不分光红外光度计能选择的测量多个组分，具有极高的稳定性、选择性和耐用设计。可选的内置标定池可以实现不用标准气而进行自动标定。 可分析组份：0～400 ppmCH4；0～100 ppmC2H4；0～100 ppmC2H6；0～2 ppmC2H2；0～100 ppmO3+；0～100 ppmTCH。重复性：±1%F.S；零点漂移：0.5%；量程漂移：＜1%/week。其优点：能分析碳氢化合物全组分，重复性好。缺点：价格高，操作复杂。通过色谱分析仪能精准的检测到2ppm内的乙炔含量，对空分工艺的安全运行能起到很好的监控作用。

3.7 主冷液氧氧化亚氮含量分析仪

钢铁厂属于污染较为严重的生产区域。虽然空分设备在选址时已考虑到环境污染这一因素，但为保障设备安全运行，我们在选配分析仪器时必须考虑对液氧中的N2O分析。因此主冷液氧氧化亚氮含量采用的是ABB公司生产的AO2000 uras26 N2O红外分析仪。它的测量范围是：0～100ppmN2O；重复性：0.5% of span；量程漂移：1.0% of span/week。它可以对主冷液氧氧化亚氮含量进行连续的测定，及时发现问题，避免液氧中含氮过高。其优点是能持续运行，但是要注意运行一旦出现不稳定情况就必须关闭气体分析仪（受外部震动、压力、露点等影响较大）。

3.8 氩馏分进粗氩Ⅰ塔含氩分析仪

氩馏分进粗氩Ⅰ塔含氩量是采用ABB公司的EL3020 Caldos27热导式氩分析仪。它测量的是0～15%的氩含量，重复性：﹤0.01%。此气体分析仪适用于连续性监测，抗干扰度好。但是气体分析仪周围下方（底座）和背面（气管连接器）必须确保气流通畅。压力传感器的连接器不得连接至样气进气管。在开启电源之前，必须用惰性气体吹扫样气进气管。而在使用气体分析仪之前，必须利用当前样气进行耐腐蚀测试。

3.9粗氩Ⅱ塔出口粗氩中微量氧分析仪

粗氩Ⅱ塔出口粗氩中微量氧分析同产品氮分析一样采用美国Teledynede 3000TA微量氧分析仪。其性能要求同产品氮气中微量氧监测一样。

3.10 粗氩Ⅰ塔粗氩含氧分析仪

粗氩Ⅰ塔粗氩含氧分析采用的也是ABB公司的EL3020magnos206型氧分析仪，它测量的范围是：0～5%,20～50%O2。重复性：≤1%span，零点漂移：≤0.1vol.-%O2/week。与产品氧纯度不同的是它测量的精度要求不高，零点漂移也比纯氧分析仪大。

3.11 粗氩Ⅱ塔出口粗氩中含氩分析仪

粗氩Ⅱ塔出口粗氩中含氩分析仪与氩馏分进粗氩Ⅰ塔含氩分析仪使用型号一样，都是ABB公司的EL3020 Caldos27热导式氩分析仪。只是其测量范围为：80～100%Ar。使用与之相同。

3.12 纯氩中微量氮分析仪

纯氩中微量氮分析采用的是加拿大CA/Servo mex的K2001氩中氮分析仪。检测范围：0～10ppmN2/Ar,精确度：≤1% of F.S，漂移±1%/天。该分析仪带 4×40 液晶显示器的控制微处理器；系统具有自检软件，同时装备零点、终点自动校验系统，免维修。当样气中含有同液样相同摩尔浓度的的污染物时就会出现分析困难。当液态氩的温度升高时，氩和杂质的汽化温度不一样。这样一来，分馏时就会出现这样的情况：气样的组分会不停的变化，不能精确的分析低温液体的组分。因此仪器使用时必须要保证样气的纯净。

通过机组试运行时间的证明，我们所选用的在线分析仪投运试产期间一切正常，满足在线使用要求，能精准、及时反映出生产工艺所需的参数的变化，而且检测参数与系统主态之间的连锁，可以及时在系统出现异常而又无法及时判断出事故原因的状态下让机组停下，可以避免造成重大事故的发生。

4 空分设备在线分析仪的日常维护

空分系统在线分析仪运行质量的好坏直接关系到机组的安全、产量和质量，对在线分析仪系统的维护就显得十分重要。各台在线分析仪的日常维护除严格按照仪器使用说明书要求做外，根据在韶钢进行气体分析的经验积累，做出以下几点要求。

4.1首先做好日常巡检、周检工作。

4.1.1日常巡检

（1）查看各回路仪器示值是否正常，有无大幅度跳变或明显偏离工艺指标。

(2)检查取样装置和预处理系统工作状况是否正常。

(3)检查系统的电源、气源、水源是否正常。

(4)置于防爆现场的仪表系统工作环境是否可靠。

4.1.2周期检修

(1)对取样装置和预处理系统进行一次全面检查，

(2)对有自诊断功能的分析仪器定期查看状态信息，发现问题及时处理。

(3)定期对气路管线进行气密性检查，定期检查各传感器工作状况，必要时更换。

4.2对仪器的工作线性关系进行检查。选用当年的、并获得国家标准物质证书的标准瓶气定期对仪器进行标定。同时按国标规定，每1～2年应进行年检。

4.3保障分析仪使用环境要求。要保证分析仪的使用环境条件要求，需配置空调、安装抽风机等。

4.4 做好空分设备停机时分析仪的保养工作。 在空分设备长时间停机、或停机加温状态下 ,应将在线分析仪的进样阀置于切断位置 ,同时将分析样品气管从进分析柜入口脱开 ,将样品气导管与空分容器一起进行加温吹扫。

4.5在线分析的日常维护工作主要依赖操作人员的规范操作。因此做好操作人员的应用技术培训非常重要。如果缺少有关化工过程及流体力学知识及相关实践经验，在脑子里就不能形成较真实的气体流动及变化的基本概念及思路。

5 结束语

深冷法是通过制冷工艺将空气液化，然后利用其主要组分氧、氮、氩的沸点不同，在相应的塔内逐级精馏，取得相关符合要求的纯度的产品。为使空分装置安全稳定运行、产品达到要求的纯度，准确及时的了解生产过程中各工艺控制点的气体成分组成，就必须设置在线分析仪对各工艺点的气体成分实时进行检测。在线气体分析仪可对空分装置生产过程进行直接的质量控制，是提高产品产量和质量的重要手段，也是空分装置安全运行的重要保障，因此如何选配适当的分析仪器对保证空分装置的可靠性和降低投资具有重要的意义。

参考文献：

空分设备篇6

关键词 大型煤化工企业；空分设备；自动控制技术

中图分类号TB657 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）58-0098-02

0 引言

随着国民经济的飞速发展，我国大型煤化工型空分设备制造业形势一直趋向好的方面发展。尤其是近年来我国的大型煤化工行业发展更为迅速，煤化工型的空分设备作为其重要的配套服务设备，对于其的要求也越来越高。自动化控制系统是煤化工型空分设备的非常重要的组成部分，决定空分设备是否能正常运行。通过研究分析自动化控制技术的特点，有利于自动控制技术的不断提高。国家应该鼓励开拓与创新，不断地改进我国的大型煤化工型空分设备的自动控制技术，以求能更好地为我国的国民经济的发展作出贡献，造福人类社会。

1 大型煤化工型空分设备流程组织形式的选择

大型煤化工型空分设备的流程组织形式很多，选择适合的流程组织形式，不仅可以节约部分投资的费用，还可降低运行能耗，这对投资气体生产的公司来说非常重要。怎样选择适合的流程组织形式。第一，应全面地考察一个项目用气的具体情况，包括所需氧氮气之和、氧氮气的温度范围、氧氮气体之比、液体的产量、氧氮气的标准等；第二，应对不同的形式精确计算，计算所耗的能量和确保所要的单元设备有供货；第三，考察流程组织和原来的空分设备的管理系统的兼容情况；第四，还需综合考虑气体产品在工业生产中的整体能耗。如，某大型煤化工企业在设计空分设备的项目时，比较了氮气增压循环流程与空气增压循环流程所需的能耗，发现选择后者比选择前者能耗降低了310kW。煤化工项目的主要工艺流程需要的高压氮气温度不小于81℃，假如用空气增压循环系统还需要用低压的蒸汽对高压的氮气加热，能耗约为510kW。因此从项目的整体能耗情况来看，选择氮气增压循环流程更为节能。

2 大型煤化工型空分设备的自动控制特点

2.1 空压机、增压循环压缩机、汽轮机三大机组的控制技术

1）SIS安保联锁系统自动控制技术

SIS安保联锁系统是自动控制技术中最主要的系统之一，别名为ESD紧急停机系统。内压缩机工作组的安全与联锁均靠安保联锁系统来实现保护，其工作原理是采取容错、冗余的技术与故障安全的防范设计技术，以使得机组能够安全可靠地运转，SIS系统识别第一事故后会马上发出报警的声光信号。发生报警与联锁的作用后，再按照事故发生的时间先后顺序将事故一一打印出来，以方便工作人员对事故发生的原因进行有效分析。SIS安保联锁系统与DCS控制系统各司其责，两者相对完全独立。煤化工型空分设备的联锁停机的主要信号被记录在安保联锁系统内部，一旦煤化工型空分设备发生运行故障，就立即自动启动安保联锁系统（SIS），使整个机组都处在安全工作的运行状态。空分设备各机组的显示、运行、控制等过程全都通过DCS系统来实现， 空分设备各机组将自动联锁显示出的主要信号，将其接入到安保联锁系统内部，然后再通过数据交流的方式接入到DCS系统显示出来；对既要接入SIS又需要接入DCS的重要信号，则可以通过信号的自动分配分别地接入到两个系统内部。

2）CCS压缩机组系统自动控制技术

CCS机组系统自动控制技术别名也称为ITCC自动控制技术，其工作原理是增压机、驱动汽轮机与空压机均采取与DCS控制技术系统相对独立的机组全面控制系统来达到控制的目的。所有的与控制相关的部件零件均要按照三重冗余、容错的方式来装置，启用系统的电源模块供电给冗余。CCS技术系统将控制与联锁防护功能集于一体。CCS控制系统包含了调节机组的负荷，对汽轮机进行调速控制，对机组进行防喘振控制，对机组内的单元设备的回路进行控制、联锁保护控制和程序执行控制，对机组内单元设备的仪表进行显示控制。通过CCS的操作站可以对机组内单元设备进行远程操作控制，还可以对机组内单元设备进行全面的监控和报警处理，此外，还可以实现与主控制系统进行数据信息的交流功能。

2.2 大型煤化工型空分设备之间相关联锁控制技术

煤化工型空分设备与各大控制系统联系非常紧密，控制也很复杂，应当注意细节方面的控制。例如：空压机被放空或停机时，要和空气预冷系统之间进行联锁控制，之后再把膨胀机停机，令增压压缩机打向回流指针，这样就可以有效减少产品液氧泵所承载的重量。由此可见，设备与设备之间必然是相互关联在一起的，先要采取措施解套连环，才能防止出现设备启动后又立刻停机的现象。假如空分设备、压缩机组两者应用的是不一样的控制系统，那还需对联锁问题进行更深一步的考虑。

3 煤化工型空分设备的发展方向

为降低投资成本，减少维护工作量，空分设备必须尽量大型化。设备的大型化必然导致运输不便，必然会受到运输条件的限制。因此，我国的空分设备制造集团应该努力优化设计方案、尽量应用新技术，以达到减小设备的尺寸的目的。此外，还可以采取现场组装，分开运输等方式来解决大型设备的运输难题；在确保效益良好的情况下，降低生产能耗亦是发展空分设备技术的重要方向。降低生产能耗就要求设计时尽量提高核心部机的运行效率，也需要预先对设备运行的总能耗进行精准的计算；采用先进的自动控制系统，对生产实行自动控制，使空分设备向着自动化发展，可以有效地提高生产效率，降低事故风险，提高装置运行的可靠性。随着相关行业的发展，大型空分设备多样化发展将成为我国空分设备制造行业做大做强的关键。

4 结论

综上所述，我国大型煤化工型空分设备在不断创新，空分设备的自动化程度也在不断提高，但其与外国的先进技术相比还有不小的差距。因此，我国应该认真地重视大型煤化型空分设备及其自动控制技术，加大对于其研发的经济投入，以开发出适应现代煤化工行业生产需要的新技术空分设备，逐渐完善我国大型煤化工型空分设备及其自动控制技术。

参考文献

[1]王文峰.先进控制技术在国产大型空分设备中的应用[J].深冷技术，2010(6).

[2]陈海霞.大型空分设备应用现状及发展前景[J].化工装备技术，2008(3).

空分设备篇7

关键词：可动心道岔；转辙设备；安装空间

中图分类号：U672.2 文献标识码：A

1 概述

随着我国高速铁路的快速发展，在客运专线及提速铁路建设中大量采用了可动心道岔。可动心道岔转辙机（特别是可动心道岔心轨转辙机）的牵引点位置与固定辙岔道岔不尽相同。如果按常规方式布置可动心道岔，将会存在转辙设备安装空间不足的情况。因此，针对不同转辙设备类型，道岔布置应满足道岔各牵引点转辙机安装空间的需求。

2 转辙设备安装空间需求的计算

目前，可动心道岔配套转辙设备主要有：S700K电动转辙机、ZDJ9电动转辙机及ZYJ7电液转辙机。下面以这三种转辙设备为例，分析其安装空间需求。S700K转辙机最外侧距离基本轨工作边为1840mm，ZDJ9转辙机最外侧距离基本轨工作边为1900mm，ZYJ7 转辙机最外侧距离基本轨工作边为2057mm。

2.1 S700K转辙机安装于两线间时，两线路中心间距应不小于：

717.5+1840+1300=3857.5（相邻线路为有砟正线）。

717.5+1840+1250=3807.5（相邻线路为有砟到发线）。

717.5+1840+1400=3957.5（相邻线路为CRTS Ⅰ型无砟）。

717.5+1840+1475=4032.5（相邻线路为CRTS Ⅱ型无砟）。

2.2 ZDJ9转辙机安装于两线间时，两线路中心间距应不小于：

717.5+1900+1300=3917.5（相邻线路为有砟正线）；

717.5+1900+1250=3867.5（相邻线路为有砟到发线）。

717.5+1900+1400=4017.5（相邻线路为CRTS Ⅰ型无砟）。

717.5+1900+1475=4092.5（相邻线路为CRTS Ⅱ型无砟）。

2.3 ZYJ7转辙机安装于两线间时，两线路中心间距应不小于：

717.5+2057+1300=4074.5（相邻线路为有砟正线）。

717.5+2057+1250=4024.5（相邻线路为有砟到发线）。

717.5+2057+1400=4174.5（相邻线路为CRTS Ⅰ型无砟）。

717.5+2057+1475=4249.5（相邻线路为CRTS Ⅱ型无砟）。

2.4 根据运基信号[2010]386号文第4.14条，转辙机安装于两线间时，两线路中心间距应不小于：

717.5+2290+1300=4307.5（相邻线路为有砟正线）。

717.5+2290+1250=4257.5（相邻线路为有砟到发线）。

717.5+2290+1400=4407.5（相邻线路为CRTS Ⅰ型无砟）。

717.5+2290+1475=4482.5（相邻线路为CRTS Ⅱ型无砟）。

因此，一般情况下，转辙机安装空间按两线路中心间距应不小于4500mm考虑。

3 各种可动心道岔转辙机安装空间分析

3.1 60kg、1/42号可动心道岔

3.1.1 1/42号可动心道岔各牵引点安装位置：

常用的1/42号可动心道岔类型主要有：客专线（07）011（有砟）、客专线（07）006（无砟），其尺寸均为：a=60.573、b=96.627、L=157.200。

道岔尖轨按六点牵引设计，牵引点间距分别为6m、6m、6m、6m和7.2m。第一牵引点距道岔岔心为58138mm、第二牵引点距道岔岔心为52138mm、第三牵引点距道岔岔心距离为46138mm、第四牵引点距道岔岔心为40138mm、第五牵引点距道岔岔心为34138mm、第六牵引点距道岔岔心为26938mm。

可动心轨辙叉设三个牵引点，牵引点间距为4.8m和5.965m。第七牵引点距道岔岔心为54627mm、第八牵引点距道岔岔心为59427mm、第九牵引点距道岔岔心为65392mm。

3.1.2 1/42号可动心道岔各牵引点转辙机安装空间需求：

1/42号道岔的第一牵引点距道岔岔心为58138mm，第九牵引点距道岔岔心为65392mm。因此，1/42号道岔的岔前距岔心60m、岔后距岔心67m范围内两线路中心间距应不小于4500mm，方能确保9个牵引点转辙机安装满足空间需求。

3.2 60kg、1/18号可动心道岔

3.2.1 1/18号可动心道岔各牵引点安装位置：

常用的1/18号可动心道岔类型主要有：GLC（07）02（有砟）、客专线（07）004（有砟）、GLC（07）02W（无砟）、客专线（07）009（无砟），其尺寸均为：a=31.729、b=37.271、L=69.000。

道岔尖轨按三点牵引设计，牵引点间距分别为4.8m和5.4m。第一牵引点距道岔岔心为29329mm、第二牵引点距道岔岔心为24529mm、第三牵引点距道岔岔心为19129mm。

可动心轨辙叉设两个牵引点，牵引点间距为3.6m。第四牵引点距道岔岔心23471mm、第五牵引点距道岔岔心27071mm。

3.2.2 1/18号可动心道岔各牵引点转辙机安装空间需求：

1/18号道岔的第一牵引点距道岔岔心为29329mm，第五牵引点距道岔岔心为27071 mm。因此，1/18号道岔的岔前距岔心31米、岔后距岔心29米范围内两线路中心间距应不小于4500mm，方能确保5个牵引点转辙机安装满足空间需求。

3.3 60kg、1/12号可动心道岔

3.3.1 1/12号可动心道岔各牵引点安装位置：

常用的1/12号可动心道岔类型主要有：GLC（06）01（有砟）、客专线（10）018（有砟）、客专线（10）017（无砟），其尺寸均为：a=16.592、b=26.608、L=43.200。

道岔尖轨设两个牵引点，牵引点间距分别为4.8m。第一牵引点距道岔岔心为14167mm、第二牵引点距道岔岔心为9367mm。

可动心轨辙叉设两个牵引点，牵引点间距为2.375m。第三牵引点距道岔岔心为15858mm、第四牵引点距道岔岔心为18233mm。

3.3.2 1/12号可动心道岔各牵引点转辙机安装空间需求：

1/12号道岔的第一牵引点距道岔岔心为14167mm，第四牵引点距道岔岔心为18233 mm。因此，1/12号道岔的岔前距岔心16m、岔后距岔心20m范围内两线路中心间距应不小于4500mm，方能确保4个牵引点转辙机安装满足空间需求。

结语

在以往的铁路工程设计中，由于对可动心道岔各牵引点转辙设备安装空间需求考虑不周，致使现场无法安装道岔转辙设备，导致设计、施工重新返工，造成人力、物力的浪费和经济损失。因此，本文提出了三类常见可动心道岔转辙设备的安装空间需求，希望能对以后的工程设计有所帮助，避免发生此类设计失误，引起严重后果。

参考文献

[1]铁道部运输局.运基信号[2010]386号 道岔转换设备安装技术条件（暂行）[S].

空分设备篇8

关键词：大型空分设备；内压缩流程；技术参数；配置；工艺特点；

Abstract: the coal chemical industry limited company three 51000Nm / h ASU using internal compression process technical parameters and process. Details of the major equipment configuration, analysis of three sets of air separation equipment with low energy consumption, safe operation and reliability of process characteristics.

Key words: large scale air separation unit; internal compression process; technical parameters; configuration; process characteristics;

中图分类号：TQ53 文献标识码：A 文章编号：

前 言

当今由于化工方面需要大量氧气和市场对液态产品需求的增加，世界上制氧机的流程已实现了多样化，设计的模块化。除常规的外压缩流程外，内压缩流程也呈现多样化，如膨胀空气进上塔内压缩流程、膨胀空气进下塔内压缩流程等型式。

外压缩流程与内压缩流程的制氧原理基本是一致的，其区别在于两种流程的工艺设备不同以及氧气出冷箱的状态不同。外压缩流程，出冷箱的氧气为低压状态，通过氧压机将氧气加压至3.0MPa左右，然后送至用户；而内压缩流程是通过液氧泵将液氧加压至所需压力后，在冷箱内的主换热器中与经过空气增压机增压后的高压空气换热至常温后，出冷箱直接供用户。

近年来，在国内大型空分成套设备中，较多的选用了内压缩流程。内压缩流程空分设备取消了氧气压缩机，增设了空气压缩机、液氧泵及高压主换热器等，从安全性和可靠性方面来看，内压缩流程有它的优势，而且从一定程度上减少了投资费用和运行费用。

1 主要设备配置

1.1 空气过滤器

本装置采用脉冲反吹自洁式空气过滤器，过滤气量10000Nm3/min，设计温度为39℃，设计压力为 94.71KPa，正常压降为300～650Pa，其效率为≥99.99％，尘埃直径＞2μm。反吹压缩空气压力为600～800Pa，流量小于0.15m3/min。每个滤筒的有效过滤面积为21.4。脉冲式反吹自洁式空气过滤器的优点：滤筒的过滤效率高，阻力低，使用寿命长，且能抗水雾；自动反吹清扫灰尘，达到自洁。可保证空压机连续两年以上不间断运行。实验证明，连续运行5～10年的离心式压缩机内部无明显结垢，叶片毫无粉尘磨损的痕迹；设备检修维护方便，费用低。滤筒寿命长，更换方便，且可以不停机更换。

1.2 空气压缩机

本装置采用西安陕鼓动力股份有限公司生产的RIK-125-4型单轴透平压缩机，四级压缩，三级冷却，内置冷却器，处理气量265000Nm3，进气口压力0.0875MPa（A)，出口压力为0.637MPa(A)，工作转速为4390 r/min ， 轴功率为23060KW，入口温度为23.2℃，出口温度为～100℃。气体从吸气室进入叶轮进行压缩使气体能量升高；离开叶轮的高速气流进入扩压室，动能降低，压力提高；离开扩压室的气体经弯道和回流器再引到下一级继续压缩。这样气体经分段多级压缩后，气体压力逐渐提高到实际需要值。压缩机设旁通防喘振及放空阀，放空阀满足空压机全量放空能力。控制信号转换为4～20mA电流信号输入DCS系统，由系统自动控制。

1.3 空气预冷系统

空气预冷系统采用杭州杭氧股份有限公司生产的预冷系统设备，处理空气量为～265000Nm3/h，空气进出口温度为100/12℃，空气进口压力为0.625MPa(A)，冷却水进口温度为28℃，冷却水回水温度为38℃，冷却水耗量为720m3/h，冷冻水耗量为135m3/h。每套装置配备两台常温水泵、两台低温水泵及空冷塔和水冷塔。水冷塔利用来自冷箱内污氮、氮气含水的不饱和性，吸收蒸发潜热，使循环水降温，再通过低温水泵加压送入空冷塔上部对空气进行冷却，空冷塔和水冷塔为堆散填料塔，水泵为多级卧式离心泵。

1.4 分子筛纯化系统

分子筛纯化系统是由杭氧生产制造，处理空气量为～265000Nm3/h，空气出

口CO2含量为＜1PPM，再生温度为175℃，再生气量为50000Nm3/h。分子筛吸附器

采用双层床结构，底层活性氧化铝床层，上层分子筛。卧式圆筒体，内设支承栅

架，上层一次性填充分子筛66t，下层一次性填充15t铝胶。吸附空气中水分、乙

炔、CO等碳氢化合物。由于一般分子筛再生温度为 200～320℃，脱除 H2O 需 300

℃，脱除CO2 需150℃，再生温度愈高再生越完善，吸附器工作性能愈好，但分

子筛寿命会缩短，而活性氧化铝在大于100℃时对水分吸附容量就近似为零。所

以就采用了这种底层活性氧化铝层，上层分子筛的双层床结构，从而延长分子筛

纯化系统的使用寿命。

1.5 增压机空气压缩机

本装置采用西安陕鼓动力股份有限公司生产的RBZ45-2+2+3型单轴透平压缩机，空气透平增压机水平剖分式，七级压缩三段冷却，外设三级冷却器。进气量为135000Nm3，进气压力为0.585MPa（A），进气温度为24℃,所需驱动功率为12240KW（国产）/11300kw（进口），工作转速为11450r/min，中抽一：仪表空气流量为3000Nm3，压力1.4MPa（A）中抽二：去膨胀机空气流量为43500Nm3，压力2.8Mpa（A），三段排气量为78500mpa（A），压力（止回阀后）为6.84mpa（A），并且在每段设置了防喘振回流阀，回流阀满足各自的100%回流能力。

1.6 增压透平膨胀机

本装置膨胀机组采用一开一备，三台采用杭氧生产，三台采用国外进口设备。增压透平膨胀机为反动式喷嘴调节增压风机制动，增压量为43500±20%Nm3/h，进/出口压力为2.78/4.04MPa(A)，进口温度为40℃，膨胀量为43500±20%Nm3/h，进/出口压力为4.0/0.59MPa(A)，进口温度为-114℃。透平膨胀机的调节通过增压端的旁通回流阀来控制，膨胀后的气体直接进入下塔。

1.7 精馏塔系统

精馏塔下塔为筛板塔，上塔为规整填料塔。分子筛纯化后一股低压空气经过低压主换热器换热后的空气、膨胀机膨胀后的空气、增压机末端气体经过高压主换热器换热之后再经过节流阀节流后都进入下塔参与精馏。

1.8 高压液氧泵

高压液氧泵采用进口立式离心式液体泵，安装于保冷箱内，每套设备配备两台，一用一备；驱动电机带变频装置，可调节液体泵的工作装况。设计温度为-196 ℃，进口压力为0.15MPa(G)，出口压力为5.3MPa(G)，流量为51000Nm3/h，液氧泵电机额定功率为250KW。

1.9 液氮压缩机

液氮泵采用进口立式离心泵，自带保冷箱，设计温度为-196℃，进口压力为0.02～0.8MPa(G)，出口压力为2.5MPa(G)，氮气流量为12000Nm3/h，液氮泵电机额定功率为5.5KW，电机转速为5550rpm/min，电机额定电压为380V。液氮贮罐里液氮通过液氮泵加压到压力为2.5MPa(G)后，通过水浴式气化器气化后进入氮气贮罐，为后线用户供给氮气。

1.10 贮运系统

本装置设置贮运系统主要是为后线供给产品气体及在设备发生故障时能在较短时间里维持系统正常运行。三套空分设备设置一套贮运系统，系统设置641m3的氮气贮罐，结构为球罐，操作压力为2.5MPa(G)，球壳δ=50，球罐设外保温。设置了200m3德尔液氮贮罐，结构为球罐，内容器介质为液氮，设计温度为-196℃，最高工作压力为0.2MPa(G)，外容器介质为珠光砂，设计温度为20℃，设计压力为-0.1MPa（G)。装置空气贮罐容积为408m3，结构为球罐，操作压力为0.45mpa,操作温度为40℃.仪表空气贮罐容积为408m3，结构为球罐，操作压力为1.23mpa（G）,操作温度为40℃.

2 空分设备的工艺特点

（1）空分装置

本装置以实现确保其生产过程能长期稳定可靠运行、节能、操作维修方便为设计原则，采用当今国际上先进的空分技术，低压分子筛吸附、增压透平膨胀机制冷、产品氧气和产品氮气内压缩、空气增压循环的工艺流程方案。流程工艺技术先进、技术成熟、整套装置运行安全可靠，操作方便、能耗低、控制容易、连续供气周期不少于二年。

1）采用内压缩流程

本装置采用空气循环、产品氧气和产品氮气内压缩、下塔抽取压力氮的流程，即采用增压空压机+液氧泵并通过换热器系统的合理组织来取代氧压机，增压空压机+液氮泵并通过换热器系统的合理组织来取代氮压机。针对用户用氧压力高、装置规模大的特点，选择这一流程是最安全可靠的，同时也是最经济合理的。

2）安全性好

a. 内压缩流程取消了氧压机，因而无高温气氧，火险隐患小。

b. 主冷大量抽取液氧，保证碳氢化合物的积聚可能性降到最低程度。

c. 产品液氧在高压下蒸发，使烃类物质积累的可能性大大降低。

d. 特殊设计的液氧泵自动启动与运行程序可有效地保证装置的安全运行与连续

供氧。

e. 高压氧系统的高压阀门采用进口阀门，而这些阀门的材质是特殊的。

f. 主冷凝器采用浴式结构，全浸式操作，增加主冷的循环倍率，防止碳氢化合

物、N2O在主冷的换热表面析出。

3）可靠性高

a. 低温液氧泵采用进口名牌产品，且在线冷备用，若运行泵出故障，则备用泵

在短时间内自动达到工作负荷。

b. 低温液体管路采用特殊设计。

c. 高压板式换热器采用国外著名公司制造的进口产品。

d. 增压膨胀机采用由国外著名公司制造的进口产品。

e. 操作维护方便

f. 低温液氧泵操作方便，维修工作量极少。

4）投资成本低，配置更合理

a. 主空压机与增压空压机用一台汽轮机拖动，配置合理。

b. 低压气氮（0.45MPaG）从下塔抽取压力氮气，投资及运行成本低。

c. 中压氮气采用液氮泵方式获得，取消氮压机。

5）采用先进可靠的DCS控制系统

仪控系统能有效地监控成套空分设备的生产过程，确保运行可靠，操作、维护方便，采用中央集中检测控制为主，机旁盘和就地仪表检测控制相结合的原则。

本装置各机组设备流程参数的显示与主要操作调节功能均可在中控室完成。实现了中控、机旁、就地一体化的控制，可有效的监控整套空分设备的生产过程。成套控制系统具有设计先进可靠、性能价格比高等特点。

6）优化设计的流程

空分流程计算的准确及数据的可靠性。空分设备流程设计计算技术是成套空分设备成败的关键，采用国际先进的ASPEN和HYSYS软件模拟计算，及自行开发的空分流程设计计算的软件包。计算效率与精度已达到国外先进水平。现在用这些软件设计的空分设备具有100％的成功率。

流程的优化设计决定空分的先进性。针对用户所需产品用气及液体特点，单位产品能耗与投资情况进行多方案比较，确定最佳的流程型式。在流程确定后，对流程中各点参数进行优化，保证空分设备的先进性。

本装置的流程设计吸收了近 10 年来国内引进的几套大型高压内压缩流程空分设备的设计特色及实际安装运行经验，并最大限度地克服了国外同类产品的缺陷，因而在流程组织上是可行的，也是可靠的；在充分保证本装置可靠性的前提下，也兼顾到其合理性、安全性、先进性。

7）装置具有先进的技术性能指标。

衡量空分装置性能优势的最重要的指标就是制氧能耗和氧的提取率。本空分装置在下塔抽取较多压力氮气的情况下，能保证较高的精馏塔氧提取率，同时各配套机组具有优异的单机性能指标，从而保证了成套装置具有优良的综合性能指标，而这些指标已经达到了国际先进水平，具体体现在以下几个方面。

本装置高压液氧泵采用进口的产品，因而具有很高的运行效率。

静设备部分最重要的上塔采用规整填料塔，大大减少了上塔的塔板阻力，使整套空分装置能耗降低，并增加了提取率。

精馏系统采用特殊的组织方式，使系统的氧提取率更高。

采用带水冷塔的新型高效空气预冷系统，充分利用干燥污氮气的吸湿性，降低冷却水温度，从而可以取消冷水机组。

分子筛纯化器采用双层床、长周期设计，使用寿命长，再生能耗低，工况稳定。

（2）空压站

空压站选择可靠螺杆式压缩机和成套的控制系统确保整个装置能安全稳定运行，选择微热再生干燥器配套使用，在出口露点的稳定、干燥剂的寿命、整机压降及控制技术方面都比其它方法的空气干燥有较大的优势。