外行学空分(23)一一节能潜力在那里？

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5 A* E- y* s; \) B4 h. W0 p. ^5 c4 Q   对于全装置进行有效能效率计算只能确认装置的节能潜力大小，要找出节能潜力最大的关健设备步骤的所在，需要对全装置各设备及各个过程进行有效能效率计算及分析。
( d# w4 D* W0 W; }    深冷空分装置可分为几个部分，一是空气压缩机，二是纯化器，三是主换热器，四是精馏系统，五是过冷换热器，六是空气膨胀制冷系统，七是空气开式热泵液化系统。
9 g& ~' p% S7 C; p3 T   如果不考虑空气开式热泵一膨胀制冷液化部分，用于空气开式热泵一膨胀制冷液化的空气数量约占双塔流程的30%（氧氮二元物系或者近似氧氮二元物系精馏工艺方案，如果是氧氩氮三元物系精馏工艺方案则膨胀制冷空气数量在空压机出口压力空气数量的15%以下）！它的制冷量用于补偿热端损失和冷损及制取液体产品而不是用于氧氮精馏分离，所以把这部分剔除，相应地把深冷空分装置的氧氮精馏分离有效能效率从20%提高至30%！这其实是双塔流程深冷空分装置实际设备性能参数及工程条件下及工艺方案下的精馏分离总效率(开式热泵精馏总效率)。
    双塔流程的空气压缩机等温效率即有效能效率70%，纯化器阻力10KPa，，主换热器的有效能损失分为正流阻力损失，返流阻力损失及换热温差损失。换热温差暂不考虑，正流阻力10KPα，，返流阻力10KPa，正流返流是串联关系。根据以上数据可以计算出不考虑空压机等温效率情况下即空压机等温效率100%！双塔流程氧氮精馏系统本身的有效能效率40%左右！当然以上只是粗略估算，如果有双塔流程各节点参数及有效能数据表可以进行更准确的计算，但不会有太大出入。对于采用热泵精馏流程的深冷空分双塔流程精馏的部分效率很低，节能潜力很大！
    关于精馏部分有效能效率的计算存在一个很大的困难，那就是由于主换热器的存在，精馏系统前后存在大量冷能有效能的交换，使用常规的有效能效率计算公式计算出的精馏系统有效能效率为95%左右，这个有效能效率当然就非常高了，几乎没有任何节能潜力！但是这个有效能效率计算公式是有适用条件的，而深冷空分流程中精馏系统由于主换热器的存在，并不满足这个计算公式的前提条件，这是大家没有注意到的，这大概也是大家认识不到深冷空分精馏系统存在节能空间的一个非常重要的原因！其实计算深冷空分装置的精馏效率有一个简单的办法，那就是深冷空分装置的气体分离最小功除以深冷空分精馏系统的有效能损耗值加气体最小分离功，这样计算出的双塔流程精馏系统有效能效率在40%左右。现在能量系统有效能分析技术导则国家标准中，突破性地提出了目标有效能效率的定义和计算公式，可以解决能量系统有效能分析存在的许多争议的问题。
    上面我们推算出了，双塔流程在目前设备性能参数（空压机等温效率70%），实际工程条件（主冷凝器换热温差2k）下精馏系统有效能效率40%！

Yb2021

过程的有效能效率是过程可逆最小功和实际功耗的比值，其中功和有效能是等值的，因此对于深冷空分过程，可送最小功就是气体最小分离功。而有效能损失加气体最小分离功之和就是实际输入功