空分設(shè)備是一個(gè)由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，包括動(dòng)力系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、精餾系統(tǒng)、產(chǎn)品輸送系統(tǒng)、液體貯存系統(tǒng)等。它以空氣為原料，通過壓縮循環(huán)深度冷凍的方法把空氣變成液態(tài)，再經(jīng)過精餾而從液態(tài)空氣中逐步分離生產(chǎn)出氧氣、氮?dú)饧皻鍤獾榷栊詺怏w。
### 二、空分設(shè)備的關(guān)鍵系統(tǒng)及流程揭秘
大家對于各類壓縮機(jī)、汽輪機(jī)并不陌生，但它們在空分環(huán)節(jié)的作用可能還不夠了解。空分設(shè)備是用來分離空氣中的各組份氣體，生產(chǎn)氧氣、氮?dú)夂蜌鍤獾鹊囊惶坠I(yè)設(shè)備，還有稀有氣體如氦、氖、氪等。
按照空分系統(tǒng)流程，我們可以逐一介紹主要的設(shè)備：
1. 自潔式過濾器：隨著氣量的增大，濾筒數(shù)和層數(shù)也會(huì)相應(yīng)增加。一般單臺(tái)壓縮機(jī)需要單獨(dú)布置過濾器，并置于上風(fēng)口。
2. 汽輪機(jī)：利用高壓蒸汽進(jìn)行膨脹做功，帶動(dòng)同軸葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而對工質(zhì)做功。常見的汽輪機(jī)形式有全凝、全背壓和抽凝，其中抽凝型較為常用。
3. 空壓機(jī)：大型空分裝置通常采用單軸等溫型離心壓縮機(jī)，進(jìn)口壓縮機(jī)的能耗比國產(chǎn)機(jī)低約2%，但投資成本較高。空壓機(jī)采用出口放空設(shè)計(jì)，不設(shè)置回流管路，并配備水洗系統(tǒng)以沖洗各級葉輪和蝸殼表面的沉積物。
4. 增壓機(jī)：大型空分裝置通常采用單軸等溫型離心壓縮機(jī)和齒輪式離心壓縮機(jī)兩種，其中齒輪式在能耗上具有優(yōu)勢。
5. 儀表壓縮機(jī)：主要有無油螺桿機(jī)、活塞式和離心式三種。根據(jù)氣量大小選擇合適的機(jī)型。儀表壓縮機(jī)在開車時(shí)使用，正常運(yùn)行后從分子篩純化器后抽取。
預(yù)冷系統(tǒng)包括空冷塔和水冷塔。空冷塔有閉式循環(huán)和開式循環(huán)兩種形式，閉式循環(huán)主要用于水質(zhì)不好的化工廠。水冷塔也有兩段式和一段式之分。預(yù)冷系統(tǒng)所有進(jìn)水都需要設(shè)置過濾器以防止雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)。
凈化系統(tǒng)主要采用吸附器，包括立式軸向流、臥式雙層床和立式徑向流三種形式。再生加熱有電加熱器和蒸汽加熱器兩種方式。還需要設(shè)置節(jié)流再生管路以滿足開車需要，并在再生氣側(cè)及蒸汽加熱器側(cè)設(shè)置安全閥以防止超壓。
再生流路配置手動(dòng)蝶閥以調(diào)控阻力，確保主塔穩(wěn)定運(yùn)行。若需調(diào)整，也可采用總管設(shè)置調(diào)節(jié)閥進(jìn)行時(shí)序調(diào)節(jié)。
對于換熱系統(tǒng)，設(shè)計(jì)多股流混合介質(zhì)于同一換熱器內(nèi)，旨在實(shí)現(xiàn)各介質(zhì)的自動(dòng)平衡傳熱與*能耗。這種方式對于內(nèi)壓縮流程可能導(dǎo)致全部換熱器變?yōu)楦邏簱Q熱器，增加投資負(fù)擔(dān)。對于2萬等級以上的內(nèi)壓縮換熱器，采用高低壓分離的方法更為經(jīng)濟(jì)。而對于2萬等級以下的，則全部配置高壓換熱器。
對于低壓氧氮產(chǎn)品，設(shè)置有產(chǎn)品調(diào)節(jié)閥與放空流路，放空進(jìn)入。其中，氮?dú)鈨?nèi)件為碳鋼，氧氣內(nèi)件為不銹鋼。污氮?dú)鈩t被引導(dǎo)至水冷塔進(jìn)行放空，同時(shí)起到調(diào)整再生氣與上塔壓力的作用。要求水冷塔的塔徑滿足泄放需求，特別是在有氮?dú)馔ㄈ氲膱龊希苊馍纤毫^高。消聲元件的選擇也根據(jù)介質(zhì)的不同而有所區(qū)別，如高壓氧氣產(chǎn)品采用兩級節(jié)流和降噪板，再通入消聲塔進(jìn)行放空。
消聲塔還可以與壓縮機(jī)系統(tǒng)放空結(jié)合，如空壓機(jī)增壓機(jī)的降噪可以通入消聲塔，以及純化系統(tǒng)泄壓空氣的泄放部分。膨脹機(jī)是氣體膨脹的重要設(shè)備，其啟動(dòng)前需要進(jìn)行吹掃、密封氣通入等步驟。
對于液體膨脹機(jī)，其利用高壓液體的壓力頭進(jìn)行水力做功。在空分設(shè)備中，液體膨脹機(jī)可以代替高壓液空節(jié)流閥。其優(yōu)勢在于利用液體膨脹機(jī)制冷和膨脹功發(fā)電實(shí)現(xiàn)節(jié)能，但投資較大。
在下塔的設(shè)計(jì)中，根據(jù)規(guī)模的不同，采用不同類型的塔板。如篩板塔、環(huán)流塔板、對流塔、四溢流塔和填料塔等各有優(yōu)勢。對于粗氬塔和精氬塔，通常采用填料塔，并特別注意粗氬塔冷凝器板式的密封性。主冷有多種形式，如單層、立式雙層、臥式橫列雙層、立式三層和降膜主冷等。上下塔的布局方式也有多種，如垂直布置、自主冷落地布置等。根據(jù)具體情況選擇合適的布局方式。
在泵的布置方面，臥式泵和立式泵各有特點(diǎn)。臥式泵需要設(shè)置加溫氣、密封氣等；而立式泵承受向下拉力較大，轉(zhuǎn)速可以很高。液氧泵、液氮泵等也需要特別注意其在線冷態(tài)備用狀態(tài)及密封氣的壓力等。氮透和氧透的選擇也要根據(jù)壓力和流量來進(jìn)行選擇和應(yīng)用。
空分后備系統(tǒng)主要是為應(yīng)急使用而設(shè)，但很多企業(yè)為擴(kuò)大生產(chǎn)長時(shí)間使用后存在安全隱患。建議相關(guān)單位進(jìn)行升級，增加相關(guān)監(jiān)控測量點(diǎn)以確保安全。
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