熱門搜索關(guān)鍵詞:螺桿空壓機 |制氮機 |制氧機 | 空氣凈化設(shè)備| 螺桿真空泵 | 售后節(jié)能服務(wù)
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工業(yè)工藝需要的氧氣可以通過幾種方式滿足,購買氧氣或三種制氧機現(xiàn)場制氧供氣。對于大氣量用戶如果不是制氧機現(xiàn)場供氣,就是使用液氧貯槽通過汽化器進(jìn)行供氣。本文就針對這三種供氧方案進(jìn)行比較,以供廣大客戶參考。廣東制氧機生產(chǎn)廠家,廣東氧氣設(shè)備價格, 廣州制氧機,珠海制氧機,深圳制氧機服務(wù)熱線: 15999559441,QQ:89352903040立方工業(yè)制氧機,60立方工業(yè)制氧機,80立方工業(yè)制氧機,100立方工業(yè)制氧機,150立方工業(yè)制氧機,200立方工業(yè)制氧機,碳載純化裝置,加氫純化裝置,真空變壓吸附制氧裝置,冷凍式壓縮空氣干燥機,無熱再生壓縮空氣干燥機,微熱再生壓縮空氣干燥機,組合式低露點壓縮空氣干燥機
一、深冷空氣分離法
深冷法是先將空氣壓縮,再膨脹降溫,冷卻后液化。然后利用氧氮的沸點溫度不同(在大氣壓下氧的沸點為
空氣經(jīng)過濾器吸入壓縮機壓縮后進(jìn)入回?zé)崞?,末級冷卻器和預(yù)冷機組冷卻,然后進(jìn)入純化器除去水份、二氧化碳、乙炔及其它碳?xì)浠衔铩?span lang="EN-US" style="font-family:Arial;">
凈化后的空氣分為兩股。一股氣進(jìn)入分餾塔主換熱器中,被返流氣體冷卻至液化溫度后進(jìn)入下塔,經(jīng)初步精餾后,在下塔頂部得到液氮,底部得到富氧液空。另一股氣被與透平膨脹機同軸的增壓機增壓,經(jīng)主換熱器冷卻,膨脹機膨脹后直接作為拉赫曼進(jìn)氣進(jìn)入上塔中部壓力相近處,充分利用上塔的精餾能力。
下塔液空和液氮經(jīng)過過冷器過冷后節(jié)流進(jìn)入上塔,作為上塔的回流液參加精餾,結(jié)果在上塔頂部得到氮氣,在上塔底部得到氧氣,產(chǎn)品氧及氮經(jīng)過冷器、主換熱器回收冷量后出冷箱。
主要設(shè)備:
空氣進(jìn)口過濾器 |
離心式空氣壓縮機組 |
預(yù)冷機組 |
純化器組 |
分餾塔(冷箱) |
膨脹機 |
儀控系統(tǒng) |
電控系統(tǒng) |
一般技術(shù)參數(shù):(全低壓流程)
氧氣純度: |
≧99.6% |
產(chǎn)品出塔壓力: |
0.029MPa |
操作壓力: |
0.55MPa |
啟動時間: |
36h~48h |
運轉(zhuǎn)周期: |
12~16Months |
主要電耗設(shè)備:
空氣壓縮機: |
電機功率 |
預(yù)冷機組: |
電機功率 |
純化器: |
再生電加熱器功率 |
二、變壓吸附制氧技術(shù)
性能良好的吸附劑是實現(xiàn)PSA分離的前提和條件。吸附劑是一種多孔結(jié)構(gòu)的固體顆粒,因此高孔隙率和高比表面積是它的重要特征。此外,吸附劑還具有選擇吸附性能,即對混合氣體的各組分有不同的吸附容量。
在物理吸附過程中,改變壓力或改變溫度都可以改變吸附的動吸附容量。對于等溫條件下的氣體混合物,吸附劑對被吸附組分的吸附量,因其分壓升高而增加,其分壓下降而減少。這樣,吸附劑在高壓下吸附,達(dá)到吸附平衡后,再降壓解吸,釋放出被吸附的氣體組分,吸附劑被再生。這就是變壓吸附過程。
變壓吸附制氧就是將空氣通過分子篩(通常為泡沸石),利用氧、氮分子的直徑差差異來分離氧、氮以制取氧。這種吸附法為平衡型吸附,也有利用速度不一樣來進(jìn)行分離的速度型吸附。這種吸附制氧法必需有多塔切換流程(壓力升高時吸附,壓力降低時解吸),可以實現(xiàn)全自動控制。
主要設(shè)備:(VPSA流程)
空氣進(jìn)口過濾器及消聲 |
羅茨式鼓風(fēng)機組 |
吸附塔 |
真空泵機組 |
儀控系統(tǒng) |
電控系統(tǒng) |
一般技術(shù)參數(shù):
氧氣純度: |
93% |
產(chǎn)品出塔壓力: |
0.01MPa |
操作壓力: |
0.02MPa |
啟動時間: |
5min |
主要電耗設(shè)備:
鼓風(fēng)機: |
電機功率 |
真空泵: |
電機功率 |
三、由液氧儲槽供氣
用戶用氧量較大,用氣體鋼瓶或中壓氣體儲罐都不大可行。低溫液氧產(chǎn)品必須用低溫儲槽和低溫液體槽車貯存運輸?,F(xiàn)行儲槽一般都為雙層真空粉末絕熱低溫液體儲槽。
主要設(shè)備:
真空絕熱低溫儲槽 |
調(diào)壓閥組 |
汽化器 |
低溫高壓泵(高壓用戶) |
一般技術(shù)參數(shù):
壓力等級: |
0.2MPa、0.8MPa、1.6MPa |
設(shè)計溫度: |
|
日蒸發(fā)率: |
0.84~0.19%/d( |
氣液換算: |
|
四、VPSA與深冷法的比較
深冷法空氣分離制氧以有近百年的歷史,工藝流程不斷改進(jìn),現(xiàn)代化生產(chǎn)裝置使用了分子篩純化、高效透平、填料塔、內(nèi)增壓等流程和工藝,能耗和基建費用有所降低。PSA制氧裝置是進(jìn)20多年中發(fā)展起來并被市場廣泛接受的技術(shù)﹐VPSA技術(shù)開發(fā)的時間更短。
VPSA與深冷法比較各有特點:
a、流程比較
VPSA制氧裝置流程簡單,設(shè)備數(shù)量少,主要設(shè)備盡鼓風(fēng)機、吸附塔、儲氣罐、真空泵和一些閥門,而深冷制氧機流程復(fù)雜,主要設(shè)備包括空壓機、過濾器、膨脹機、精餾塔、凈化裝置、一組換熱器等許多裝置。
b、基建費用
VPSA裝置設(shè)備數(shù)量少,基建費用少,對廠房要求也不高,基建費用僅占設(shè)備總投資的5~10%。深冷制氧機裝置設(shè)備復(fù)雜,安裝要求高且周期長,基建投資高,其保冷箱和保冷材料(珠光砂)就需要大量資金,基建費用要占設(shè)備總投資的20~40%。
c、運行控制
VPSA裝置能全自動無負(fù)荷的運轉(zhuǎn),且停車后,吸附塔內(nèi)氣氛穩(wěn)定,重新開車后幾分種就能出產(chǎn)品。簡單的起動及停車能避開用電高峰運行,降低生產(chǎn)成本。而深冷法分離裝置的操作就比較復(fù)雜,不是簡單的起動、停車,重新開車需36~48小時。VPSA裝置能實現(xiàn)無人操作,自動運行,而深冷設(shè)備運行需安排專人輪班,隨時進(jìn)行調(diào)節(jié)。
d、維修保養(yǎng)
VPSA裝置本身很簡單,運轉(zhuǎn)機器的數(shù)量少,常溫常壓下操作,維修保養(yǎng)工作量少,費用低。年設(shè)備開車率98%左右,且其中有50%是因為故障停車,如冷卻水供應(yīng)故障及電力故障等。設(shè)備正常維修保養(yǎng)停車約每年5天,用于風(fēng)機真空泵注油,動設(shè)備的定期維修保養(yǎng)和操作人員負(fù)責(zé)空氣過濾器之無紡布的定期更換(周期為一月至二月)等。分子篩使用壽命10年以上,切換閥門閥座一般兩三年方更換一次,真空泵軸承及油封在正常使用條件下壽命為三至五年。
深冷裝置在低溫下運行,運轉(zhuǎn)機器較復(fù)雜,所以維修費用及保養(yǎng)時間均比VPSA裝置多。并且深冷空分有運轉(zhuǎn)周期,小型設(shè)備運行幾個月就需進(jìn)行加大溫,用蒸汽對設(shè)備及管路進(jìn)行吹掃解凍,加溫解凍時間一般為36小時,停車時間較長。
e、設(shè)備能耗
制氧機的產(chǎn)品是氧氣,消耗的是電能。為了衡量制氧機的經(jīng)濟性,用生產(chǎn)每1Nm3氧氣需消耗多少度電來表示制氧機的能耗。
VPSA流程制氧能耗已達(dá)相當(dāng)水平,我公司設(shè)計能耗為0.43KWH/Nm3,從而降低了設(shè)備運行費用。
深冷空分能耗由其流程決定,幾種主要流程能耗如下表:
流程壓力 |
流程名稱 |
壓力范圍MPa |
能耗Kwh/Nm3O2 |
高壓 |
林德型 |
6-10 |
1.5-1.7 |
中壓 |
克勞特型 |
1.2-2.5 |
0.9-1.3 |
高低壓 |
林德-弗蘭型 |
15;0.6 |
0.6-0.9 |
低壓 |
卡皮查型 |
0.456 |
0.45-0.7 |
決定其能耗的一個重要因素是流程壓力,即它的能耗與流程壓力的對數(shù)成正比。目前,大型的空分裝置通常采用全低壓流程,即帶有透平膨脹機的卡皮查循環(huán)的空分流程,而小型空分設(shè)備則采用帶膨脹的中壓流程。同時對于深冷制氧機,產(chǎn)量越小其提取率越低而能耗越高。
普通小型氧氮設(shè)備性能參數(shù)
氧氣產(chǎn)量
Nm3/Hr |
氧氣純度
% |
氧、氮
產(chǎn)量比 |
氮氣純度
% |
流程型式 |
單位氧電耗1
KWh/m3 |
運轉(zhuǎn)周期2
月 |
20 |
≧99.2 |
≧2 |
≧99.5 |
G |
1.85 |
3 |
50
100
150 |
Z |
1.36
1.31
1.27 |
6 |
|||
200
300
400
500 |
Z
(D) |
1.22
1.15
1.08
1.00 |
9 |
|||
600
800 |
1~2 |
D |
0.70
0.65 |
12 |
注:1.單位氧電耗不包括壓氧電耗值,單位電耗以進(jìn)分餾塔空氣量的設(shè)計值為依據(jù)
2.運轉(zhuǎn)周期指分餾塔兩次大加溫的時間
f、流量調(diào)節(jié)
氧氣產(chǎn)量一般按用戶工藝用氧最大要求設(shè)計,如用戶無須滿負(fù)荷開車,則多余氧氣就需另行儲存,甚至放空。流量調(diào)節(jié)是考核制氧機經(jīng)濟性的一個重要指標(biāo)。
深冷空分設(shè)計時,就需考慮幾種產(chǎn)量方案。深冷制氧機要達(dá)到要求的純度及產(chǎn)量,需進(jìn)行細(xì)致的調(diào)節(jié),達(dá)到一定的物料平衡和冷量平衡,其流量調(diào)節(jié)是一項操作水平要求較高的工作,不僅要求對設(shè)備有詳細(xì)了解,還需對工藝非常熟悉。
VPSA制氧機,我公司可采用變頻技術(shù),不僅僅是降低了能耗,也使得流量的方便調(diào)節(jié)成為可能。我公司現(xiàn)行設(shè)計的VPSA制氧機,可在20%~100%范圍內(nèi)的無級調(diào)節(jié)流量,并且調(diào)節(jié)方便,可實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)(或遠(yuǎn)程控制)。
g、產(chǎn)品用途
VPSA法與深冷法比較,其產(chǎn)品氣單一,氧氣純度低。而深冷法可以同時生產(chǎn)出高純度的氧、氮產(chǎn)品,并可實現(xiàn)對稀有氣體的全提取,所需氣量越大,經(jīng)濟性越好,而且深冷法產(chǎn)品便于經(jīng)濟地儲存和運輸。但兩者的取舍完全取決于工藝要求及投資策略。
目前國內(nèi)深冷現(xiàn)狀是,小機組能耗高,大機組閑置或放空,設(shè)備綜合利用率低。大多數(shù)上馬的空分設(shè)備為配套設(shè)備,主導(dǎo)產(chǎn)品多為一種氣體,如果只需要氧的話,則氮氣就是多余產(chǎn)品,國內(nèi)做法大多為放空,浪費嚴(yán)重。
h、深冷優(yōu)勢
深冷最大的優(yōu)勢,是其產(chǎn)量和純度。目前國內(nèi)最大產(chǎn)量為上海寶鋼5#制氧機,氧氣產(chǎn)量達(dá)72000Nm3/Hr。而變壓吸附制氧機,國內(nèi)目前還無太大設(shè)備,我公司95年投產(chǎn)的國內(nèi)鋼廠1000Nm3/Hr,當(dāng)時已是國內(nèi)最大設(shè)備?,F(xiàn)在國內(nèi)變壓吸附制氧機大多產(chǎn)量較小,一些較大設(shè)備也因各種原因不是產(chǎn)量達(dá)不到要求就是純度不夠,這與國內(nèi)一些廠家配套設(shè)備選型不當(dāng)有關(guān)。
深冷制氧機純度一般可達(dá)99.6%,能滿足工業(yè)生產(chǎn)絕大部份需要。VPSA制氧機純度一般為93%,其中4.5%的氬,制氧分子篩無法分離,這就限定了它的適用范圍?,F(xiàn)開發(fā)了高純度變壓吸附制氧機,采用兩級吸附分離,其純度可達(dá)98%以上,但目前成本較高,只適用于小型設(shè)備。
從兩種制氧方式比較可知,深冷和VPSA制氧各有特點,不能以簡單的誰好誰壞來取舍,他們在各自的適用范圍內(nèi)都有其特有的優(yōu)勢。就經(jīng)濟性而言,如對純度無特殊要求,產(chǎn)量小于5000Nm3/Hr宜采用VPSA制氧,產(chǎn)量5000~8000 Nm3/Hr之間,則兩者各有優(yōu)勢,如產(chǎn)量大于8000 Nm3/Hr則宜采用深冷制氧。
五、VPSA氧氣與液氧儲槽成本比較
(以用氧200Nm3/Hr為例)
液氧儲槽氧氣成本計算:
A |
液氧單價 |
1200 |
RMB/m3 |
|
可變成本:VC=A/800 |
1.5 |
RMB/Nm3O2 |
B |
總投資 |
|
|
|
儲槽投資( |
300,000 |
RMB |
|
汽化器( |
30,000 |
RMB |
|
總計 |
330,000 |
RMB |
C |
氧氣年供應(yīng)量:
=200Nm3/Hx24Hx350天 |
1,680,000 |
Nm3 |
D |
10年后設(shè)備折舊=Bx10% |
33,000 |
RMB |
E |
設(shè)備折舊(年)=(B-D)/10 |
29,700 |
RMB |
F |
年息=Bx8%x1/2 |
13,200 |
RMB |
G |
年維修費=Bx0.025 |
8,250 |
RMB |
|
固定成本:FC=(E+F+G)/C |
0.0304 |
RMB/Nm3O2 |
|
氧氣成本=VC+FC |
1.5304 |
RMB/Nm3O2 |
VPSA氧氣成本計算:
A |
單位產(chǎn)氣電耗 |
0.45 |
KWH/Nm3O2 |
B |
附助設(shè)備能耗=Ax0.1(包括水冷) |
0.045 |
KWH/Nm3O2 |
C |
電價 |
0.5 |
RMB/KWH |
|
可變成本:VC=Cx(A+B) |
0.2475 |
RMB/Nm3O2 |
D |
總投資 |
|
|
|
設(shè)備投資 |
1,940,000 |
RMB |
|
共享工程及安裝 |
305,000 |
RMB |
|
總計 |
2,245,000 |
RMB |
E |
氧氣年產(chǎn)量:
=200Nm3/Hrx24Hx350天 |
1,680,000 |
Nm3 |
F |
10年后設(shè)備折舊=Dx10% |
224,500 |
RMB |
G |
設(shè)備折舊(年)=(D-F)/10 |
202,050 |
RMB |
H |
年息=Dx8%x1/2 |
89,800 |
RMB |
I |
年維修費=Dx0.025 |
56,125 |
RMB |
|
固定成本:FC=(G+H+I)/E |
0.2071 |
RMB/Nm3O2 |
|
氧氣成本=VC+FC |
0.4546 |
RMB/Nm3O2 |
預(yù)期利潤率計算:
J |
儲槽供氣價格 |
1.5304 |
RMB/Nm3O2 |
K |
每消耗單位氧節(jié)省費用﹦
氧氣市場價格-氧氣生產(chǎn)成本 |
1.0758 |
RMB/Nm3O2 |
L |
每年節(jié)省費用=Kx年消耗量 |
1,807,344 |
RMB |
M |
投資回收期=D/(L+G) |
1.12 |
年 |
通過計算可以看出,作為輔助設(shè)備的VPSA制氧機,其投資少,見效快,投資回收期短,對于長期需氧用戶,只要工藝能滿足要求,VPSA制氧機是非常經(jīng)濟的選擇。
六、結(jié)語
VPSA制氧機所產(chǎn)氧氣,純度大于90%,同時,因其方便的開停和流量調(diào)節(jié)功能,使其更適合用于水處理、紙漿漂白及富氧助燃等領(lǐng)域?并且,設(shè)計可靠的VPSA制氧機能長期穩(wěn)定的工作,開車率高,維修量少,是水處理焚燒等用氧源的理想選擇,國外大氣體公司亦都采用同類流程?
隨著我國市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展和完善,工業(yè)企業(yè)作為自負(fù)盈虧、獨立核算的商品生產(chǎn)者和經(jīng)營者,不盡需參與市場競爭,而且還要不斷地創(chuàng)造價值和使用價值。成本費用是一項綜合反應(yīng)企業(yè)管理質(zhì)量的重要指標(biāo),也是企業(yè)進(jìn)行決策的重要依據(jù)。變壓吸附制氧機工藝日趨成熟,能耗也達(dá)到了相當(dāng)水平,其在中小型現(xiàn)場供氣領(lǐng)域已逐步取代了深冷裝置,和液氧貯槽供氣相比優(yōu)勢更是明顯。