大型空氣分離系統(tǒng)建模與低能耗化研究.pdf

1、空分系統(tǒng)是典型的高耗能系統(tǒng)，由于近年來其規(guī)模不斷增大，導致其總能耗、關鍵部機設計難度與各子系統(tǒng)復雜程度與日俱增，大型空分系統(tǒng)理論層面存在的障礙亟待深入研究與強化。面向12萬Nm3/h產氧量等級外壓縮空分系統(tǒng)與其關鍵子系統(tǒng)展開建模與低能耗化研究，力圖闡明并解決空分系統(tǒng)在大型化過程中存在的部分問題，并促進大型空分系統(tǒng)的低能耗化。
　　在分析了12萬Nm3/h等級外壓縮空分流程主要參數的基礎上，對常規(guī)外壓縮空分系統(tǒng)進行了?分析，發(fā)現(xiàn)空分

2、系統(tǒng)的?損在六大子系統(tǒng)中的分布呈現(xiàn)出非常不均勻的特點。壓縮冷卻系統(tǒng)、精餾系統(tǒng)、吸附純化系統(tǒng)和主換熱器系統(tǒng)是空分系統(tǒng)最主要的?損來源，是研究的重點方向。而膨脹制冷系統(tǒng)和液空液氮過冷系統(tǒng)?損很小，挖潛增效空間有限?；诖耍芯苛艘环N空壓機廢熱用于純化器解吸過程污氮氣加熱的方案，強化關鍵部機間的能量耦合。研究表明，該方案使純化器電加熱器的年耗電量降低1209.4萬度電，空氣壓縮與冷卻系統(tǒng)的?效率從54.3％提升到55.8%，空分系統(tǒng)的總?損降

3、低了5.64%，一定程度上提高了空分系統(tǒng)的能量效率和?效率。
　　研究了一種應對大流量場合的多通道并聯(lián)徑流式純化器，建立了該純化器的吸附模型，并采用實驗數據驗證了吸附模型。研究表明，雙通道與三通道徑流式純化器比單通道結構的體積分別減小了27.8%和31.7%，壓降分別減小了10.8%和56.4%，降低了空壓機排壓要求，有助于降低空分系統(tǒng)的能耗。此外雙通道結構的擊穿時間增大了23.1%，使得吸附劑的吸附容量得到更充分的利用。

4、　　基于積累熱負荷最小化提出了一種多股流板翅式換熱器通道排列的方案，采用分布參數傳熱模型獲取了板翅式換熱器的換熱效果，并與前人的方案進行對比。研究表明，多股流板翅式換熱器的積累熱負荷的均方差較前人方案減小了2.9%。通過基于分布參數傳熱模型的優(yōu)化方案使空氣、污氮氣、氮氣通道出口溫度不均勻度分別下降7.8%，4.1%和82.0%，換熱器的熱負荷均勻度與換熱效率得到提高，促進了空分系統(tǒng)的低能耗化。此外，為了降低建模的復雜性，將Modelic