空分設備冷卻系統的節能操作

智

大型空分設備運行過程中，冷卻系統普遍存在過度冷卻現象，造成了能源浪費。通過實際運行效果比較，得到18000m3/h和24000m3/h空分設備循環冷卻水系統和空氣預冷系統運行參數的節能優化控制措施，實施後取得了較好的效果。

大型空分設備配套壓縮機運行時會產生大量的熱量，而要保證設備安全、經濟、長效運行就必須將這些熱量帶走，運行設備的冷卻至關重要; 為保證分子篩的吸附效果，必須把進入分子篩吸附器的加工空氣的溫度降到工藝要求範圍。空分設備一般採用循環冷卻水系統來實現加工空氣的冷卻。為保證冷卻效果，會盡量加大冷卻水量和降低水的溫度。

然而，從經濟運行的角度來看，冷卻設備的換熱面積、傳熱係數是一定的，當水量、水溫達到了一定值時，無論再增加多少水量或再降低多少水溫都無法再提高設備的冷卻效果，也就是到了臨界點。繼續增加水量或降低水溫只會增加循環冷卻水系統的運行能耗，這就是「過度冷卻」。2014 年，江西新余新鋼氣體有限責任公司( 以下簡稱: 新鋼氣體公司) 對循環冷卻水系統和空氣預冷系統採取了一些優化操作，取得了一定的節能效果。

循環冷卻水系統的節能措施

運行關鍵系統

循環冷卻水系統是保證空分設備正常運行的關鍵系統，由冷卻塔、風機、水池及循環水泵組成。其工作原理是: 冷卻水通過循環水泵加壓後被送至空分設備的冷卻系統( 如空壓機、氧壓機、氮壓機、增壓機的冷卻器和空氣預冷系統) ，復熱後的冷卻水返回冷卻塔上部，在冷卻塔內利用水和空氣的接觸，飽和蒸汽分壓力高的高溫水分子向壓力低的空氣流動，濕熱( 高焓值) 水自布水系統灑入塔內填料上。當水滴和空氣接觸時，一方面由於空氣與水直接傳熱，另一方面由於水蒸氣表面和空氣之間存在壓力差，會產生蒸發，帶走蒸發潛熱，再由風機將水中的熱量帶出，從而達到降溫的目的。

在南方地區，冬季水溫最低可達12℃ 以下，夏季最高達35℃以上。在夏季，循環冷卻水系統一般都是滿負荷運行，在相同負荷下，空分設備整體能耗都最高。以前，當環境溫度低時，在確保運行安全的前提下，如何通過啟/停水泵、風機等措施來控制好水溫，水量、水溫應該在什麼範圍調整比較合理，未給出明確的規定，不可避免地存在過度冷卻現象。

新鋼氣體公司經過一年多時間的摸索，在保證足夠的冷卻效果的前提下，根據環境溫度的變化，及時採取措施控制一定的給水量及給水溫度，解決了空分設備過度冷卻問題，降低了空分設備的運行單耗。新鋼氣體公司18000m3/h空分設備的循環冷卻水系統利用已淘汰的6000、3200m3/h空分設備循環冷卻水系統的設備，高溫天氣下獲得了較好的冷卻效果。但是，水泵、風機數量的增多也帶來了負荷調整的複雜性。循環冷卻水系統的節能措施主要有:

(1)降低水泵運行壓力，將水壓由0.37MPa降低到0.32MPa，加強總水過濾器的阻力檢查與清洗，降低電耗。

(2)通過實踐，得出水量與水溫的最佳工況關係，及時調整風機及水泵的運行模式。風機停運後，留一點冷卻塔上水，以充分利用流經填料的自然降溫效果。

(3)每次冷卻塔冷卻水的負荷調整後，用測溫槍檢測各座冷卻塔的冷卻水溫，及時分配好水量，確保降溫效果一致。

在調整水泵、風機的運行方式的試驗過程中，注意必須確保各個冷卻器回水溫度不要回升過多，當水溫達到45℃時，冷卻器容易產生水垢，影響換熱效果。新鋼氣體公司將各設備冷卻後的回水溫度控制在40℃以下。經過實際運行效果比較，根據環境溫度變化對給水溫度的影響，新鋼氣體公司制定了循環冷卻水系統設備運行模式( 見表1) ，盡量將給水溫度維持在25~30℃之間。

空氣預冷系統的節能措施

根據實際冷卻效果來控制

空氣預冷系統的冷卻水量有一定的要求，一般根據實際冷卻效果來控制。一定的加工空氣量下，空冷塔冷卻水處理量過多，不僅不能進一步降低空氣溫度，反而使空冷塔阻力增加，能耗增大，過量的水甚至有造成分子篩帶水的危險。

下面以新鋼氣體公司18000、24000m3/h空分設備的空冷塔工況調整為例，闡述空氣預冷系統( 如圖1 所示) 的節能措施。18000m3/h空分設備空冷塔空氣處理量為86000~90000m3/h 時，常溫水量為335m3/h，出空冷塔空氣溫度為12℃，逐步將常溫水量減小到285m3/h 以下時，出空冷塔的空氣溫度才有所上升( 如圖2 所示) 。也就是說有50m3/h的水屬於過度冷卻。因此，將常溫水量設定為290m3/h，以降低常溫水泵的運行負荷，每天可節電142kW·h。

低溫水泵的流量按設計值控制在54m3/h，出空冷塔空氣與冷凍水的溫差控制在4℃左右。通過調整來對比降溫效果，將低溫水量減小至43m3/h為最佳。這樣，出空冷塔的空氣與冷凍水的溫差縮小至2℃以內。出空冷塔空氣溫度下降了2℃，可減少300 秒的加熱時間。

24000m3/h空分設備空冷塔的空氣處理量為12.3~12.6萬m3/h 時，常溫水量為350m3/h，出空冷塔空氣溫度為13℃，逐步將常溫水量減小到290m3/h以下時，出空冷塔的空氣溫度才有所上升(見圖2) 。也就是說有60m3/h的水屬於過度冷卻。因此，將常溫水量設定為295m3/h，以降低常溫水泵的運行負荷，每天可節電236kW·h。

將低溫水泵流量按設計值控制在75m3/h時，冷凍水溫度比出空冷塔的空氣溫度竟然低近6℃，由於已經接近高限報警設計流量( 80m3/h) ，所以長期未調整低溫水泵流量。2014 年7 月，校對流量計時發現低溫水泵流量顯示值偏大6m3/h，即實際流量只有69m3/h。通過試驗，得到將出空冷塔空氣與冷凍水之間的溫差控制在2℃以內時冷卻效果最佳的結論。將冷卻水量增大到85m3/h左右，運行時分子篩吸附器前無帶水現象。所以將高限報警值提高到90m3/h。分子篩吸附器的吹冷溫度峰值提高了12℃，電加熱器的加熱時間因此可減少250秒，降低了能耗。所以，平時操作中通過水量調整控制出空冷塔空氣與冷卻水的溫差在2℃左右，使出空冷塔的空氣溫度下降2℃，分子篩吸附器的吹冷溫度峰值提高了10℃，可減少200 秒的加熱時間。

新鋼氣體公司18000 、24000m3/h空分設備空冷塔的冷卻水量調整前後效果對比見表2。

結束語

經濟運行、節能降耗

空分設備冷卻系統的過度冷卻現象比較普遍，由於優化控制的摸索過程需要花費較大的精力，節能效果也不是特別突出，所以未引起很多單位的重視。但在空分設備經濟運行越來越重要的今天，節能降耗工作就必須從這些細節上下功夫。

TAG:氣體分離 |

※空調水系統的節能和水泵調節
※壓縮空氣系統的節能總結及改造
※好的新風系統必須具備的功能
※暖通空調系統節能設計存在哪些問題？
※淺談機床液壓系統節能措施
※調節器是如何控制液壓泵流量的？挖機液壓系統入門
※蓄能系統的設計其實很簡單
※這是比空氣凈化器和新風系統更靠譜的除霾設備？
※太陽能熱水系統舒適性蓄熱水箱設計措施分析
※剎車系統的主要功能 如何選擇操作才好
※讓「天空吸熱」冷卻系統問世 可削減建築降溫能耗
※高端水冷：使用水滴的冷卻系統
※水蓄冷空調系統運行原理與簡圖
※構建一個無線監控系統需要哪些設備？
※深入理解計算機系統——操作系統的抽象概念
※一個泡沫箱水培空心菜就能吃不完，十分鐘打造簡易水培系統
※可能是最薄的機械鍵盤，雙系統支持手感超棒
※室內空氣污染物沒什麼是新風系統不能解決的
※缺氧優化排水系統 使多個洗澡間可以持續工作方法