空分设备依靠膨胀机、节流效应产生深冷制冷量,全部冷量用于抵消系统各类冷损、维持低温精馏工况,主要消耗在四个方面。
第一,弥补设备外部跑冷损失。空分塔、低温管道、换热器均处于零下一百多度深冷工况,环境热量会持续通过保冷层传入设备内部。这部分自然散热冷损是稳态运行基础消耗,设备规模越大、保冷效果越差,跑冷损耗越高。
第二,补偿换热器换热不完全冷损。主换热器、冷凝蒸发器存在固有热端温差,正流低温空气与返流氧、氮产品气无法实现完全热量交换,不可逆换热温差会产生固定冷量损耗,是空分装置占比最高的常规冷耗。
第三,低温工艺物料带出冷量。装置产出液氧、液氮等低温液态产品时,低温成品会携带大量冷量离开系统;气态产品复温输送,也会消耗部分冷量完成温度梯度转换。
第四,装置启动与工况调节附加冷耗。设备开机阶段,需要大量制冷量把常温设备、填料和介质冷却至工作低温;系统负荷调整、阀门节流以及设备微量低温泄漏,也会额外消耗制冷量。正常稳态生产时,启动冷耗消失,制冷量主要补偿跑冷、换热损耗和产品带出冷量,维持精馏塔液位与低温平衡。
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