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您当前的位置: 气体分离设备商务网 → 技术交流 --> 空气过滤常识 --> 帖子:“纯化系统的流程组织比较”
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帖子主题:纯化系统的流程组织比较
楼主:onetwofree [2011/7/30 17:19:33]
1.纯化系统的类型
     在空分设备的设计过程中,纯化系统的流程组织形式看似简单,其实形式多样,这与空分装置的大小、用户所处的地域、环保的要求,以及用户方和设计者在能耗、可靠性、安全性上考虑问题的侧重点有关。
    纯化系统较典型的组织形式有:
    A.常规电加热器一用一备加温冷吹同流路的流程;
    B.加温冷吹不同流路的流程;
    C.采用蒸汽加热器的流程;
    D.采用电加热和蒸汽加热互为备用的流程;
    E.蒸汽加热与电加热器串联使用的流程;
    F.带有蓄热器的流程;
    G.附带特殊再生加热器的流程;
    H.变压吸附无热再生的流程。
    2.A、B类流程的特点分析
     采用两台电加热器一用一备的流程是目前应用最广泛的一种流程。
    该流程的主要特点:结构简单,操作方便,成本低,可靠性高。
    A流程直接省去了三个切换阀,代之于一台调节阀。这是一种最为简单实用的流程,尤其适用于小空分流程,简单意味着可靠,因为切换阀少,故障的可能性降低,不存在加温冷吹放空时切换阀动作先后快慢的问题,只要放空调压阀门及定位器质量过硬,系统将稳定可靠地运行,而通常一台不要求密封的调节阀其价格比切换阀要便宜。这种流程不适用于使用预换热器的情况。
    A流程,电加热,加温冷吹同路
    B流程是使用最多的流程,它相对于A流程更为合理,A流程在冷吹初期要将电加热器吹冷后才能真正开始冷吹,而这部分热量品位低,对于再生没有什么用,在加温初期,再生气的温度上来的较慢。其中的空气过滤器,使用滤网形式系统阻力很大,使用海绵过滤材料则反吹不易彻底,当制作成可拆卸的形式时,大口径的法兰加工制作成本很高,随着分子筛制造技术的进步,目前空气过滤器已经被淘汰,代之于在分子筛吸附器内设置简单的丝网进行过滤,再生过程自然反吹。
    3.使用蒸汽加热的流程
    C.仅使用蒸汽加热器的流程,对蒸汽的依赖性较强。
    D.蒸汽加热器与电加热器并联使用的流程,虽然可以相互备用,但目前的蒸汽加热器多为钢制管壳式结构,在停止使用的情况下比运行中更易锈蚀损毁。如果蒸汽条件不可靠,不如取消蒸汽加热器,目前分子筛吸附器的再生温度普遍在165℃以上,要求蒸汽压力1.0Mpa, 一般余热蒸汽压力不够,专门的蒸汽供应成本也不比电加热便宜。
E. 既要利用余热蒸汽,蒸汽压力又不足的情况下,有些用户采用串联一台电加热器的流程,这种流程最不经济,由于沿程阻力的影响,可能空压机增加的能耗比蒸汽加热器节约的电力还大。
    4.使用蓄热器的流程
    F. 使用蓄热器的流程,在使用现场发电机或者电力容量紧张的场合,例如:有些大型设备单只一台电加热器的容量就超过了一台普通变压器的容量,这时,采用预换热器加蓄热器结合出口温度自动调节再生气在两路中的合理分配,可以大大降低电加热器的容量。在一些小空分场合,同样可以使用蓄热器降低电加热器容量,由于电器元件不再频繁动作,电器元件寿命延长。也无须采用调功柜,电缆尺寸减小,电器成本降低。
使用蓄热器降低了电加热器的容量,但是并不能降低电耗,相反地,由于热量存入取出之间的不可逆损失,散热面积的扩大,返流气体出口的热量浪费,蓄热器流程的总电耗高于简单加热是必然的。多出的一台蓄热器、一台调节阀,两台切换阀,一次投入比较大,在目前的空分流程中很少使用蓄热器。
    F.带有蓄热器的流程
    5.特殊再生电加热器的使用
    这个并联的电加热器主要目的不是弥补蒸汽加热器出口温度低,要混合一部分高温气体,而是定期对分子筛进行现场活化,也可用于分子筛少量进水后的活化。
    G.使用特殊再生加热器的流程
    6.解析水的处理
    在泄压阶段和加温初期,游离水从分子筛或铝胶表面析出,这部分水如果侵蚀切换阀,会很快使之损坏;阀前的游离水可以简单采用分子筛吸附器下出口留出一段空间积存水,在加温后期和冷吹过程中会被不饱和再生气带走,不用刻意排放,定期的检查仅仅是为了检查水分的多少用以叛断空冷塔带水情况。纯化系统采用空气上进下出也可以解决这一问题,从处理解吸水的角度看,目前大多采用的空气下进上出并不最是合理的选择。在大型空分及卧式分子筛中,应该采用阀前自动疏水阀进行处理。对于径向流的分子筛吸附器,游离水的问题是一个致命弱点,析出的水分自上而下流,造成下部铝胶被水浸泡,特殊再生电加热器必不可少。
    在南方多雨地区,放空管或消音器中会积存雨水,侵蚀切换阀;对于放空管,采用一个带有气封弯的排水管,既能防止污氮气泄漏,危及人身安全,又能及时排水,防止水浸泡切换阀。对于消音器,则在底部留出一段蓄水高度,然后用导管同样加气封弯将雨水引向地沟。而在消音器顶部加装防雨罩的方法不可取,因为这样既不能完全避免雨水的进入(有风时),又会降低消音效果。
    7.变压吸附在空分纯化系统中的应用
    以上的种种流程组织,其目的都是利用高温进行分子筛的脱附,说来说去都是在如何组织再生热源及其流路上下工夫。但是,分子筛的再生不仅仅是依靠高温才能脱附,低压也是分子筛再生的一个条件, 采用无热再生的方式,例如变压吸附的方式,同样可以满足再生条件。
使用变压吸附无热再生的流程
    这是一个简单无热再生的切换流程,这种流程不仅省去了电加热器或蒸汽加热器,同时,由于分馏塔系统中制约能耗的主要因素就是上塔压力受到再生分子筛吸附器沿程阻力的条件限制,一旦再生不使用污氮气,整个上塔压力降低,随之,下塔压力以至空压机的排压都得以降低,空分能耗就可降低,对于膨胀机而言,虽然进口压力降低,但同时出口压力也降低,膨胀比不变的情况下,出口压力越低,单位制冷量就越大。
    系统中避开了再生高温,从而可以使用完全密封的软密封切换阀,成本进一步降低。
    这种流程的缺点是类似于变压吸附流程,切换频繁,对切换阀质量要求高,切换阀寿命决定了维修成本高,同时,再生使用一部分空气,频繁的充泄压过程造成空气切换损失太大。
真空脱附无热再生的流程
真空脱附无热再生的流程,利用一台真空泵,将真空缓冲容器的压力抽成真空,首先,分子筛吸附器向消音器泄压,再利用少量污氮进行吹干,避免真空下过多水分汽化造成真空容器的负荷太大,然后将分子筛吸附器连通向一个(或多个)容积比吸附器容积大得多的真空容器,迫使CO2在真空下得到完全脱附。
    这种流程在变压吸附的基础上,通过真空容器造成分子筛真空下脱附较彻底,延长了切换周期。大家知道,切换的周期在充填量和进气温度压力不变的情况下,取决于CO2穿透分子筛床层的时间,真空脱附相对于常压脱附的流程而言,分子筛脱附较为彻底,工作周期也比较长。
    不足之处在于需要一台大流量的真空泵,随着分子筛性能的提高和真空泵制造水平及切换阀性能的提高,以上两种变压吸附的纯化流程必将得到迅速地普及推广


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