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本帖最后由 Yb2021 于 2024-1-15 06:31 编辑
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$ k- o: r0 N- t4 h- q; J2 w) v 这个问题之所以重要是因为对此问题有一个清晰的判断,那么我们对新单塔流程和双塔流程的能耗对比就有了一个初步的判断,那就是新单塔流程在相同的设备性能参数工程条件下将拥有相对于双塔流程的开式热泵精馏总效率优势,这里的开式热泵精馏总效率当然是有效能效率,虽然开式热泵精馏有效能效率优势不能直接推导出新单塔流程拥有相对于双塔流程的能耗优势(空分装置还包括空气开式热泵一膨胀制冷液化部分,它的效率高低对空分装置能耗水平也有重大的影响),但做出一个初步判断的依据已经非常充分。7 x, w0 h9 ?, s5 x e+ h* s
掌握有效能分析方法的人都知道,一个系统如果分为两个子系统,判断子系统之间是并联关系还是串联关系的依据是系统的有效能效率和子系统有效能效率之间的关系。如果两个子系统是并联关系那么系统的有效能效率是两个子系统有效能效率的加权平均,如果两个子系统是串联关系,那么系统的有效能效率是两个子系统有效能效率的乘积!当然无论子系统之间是并联关系还是串联关系,系统的有效能损失都是两个子系统有效能损失的之和。
! i& K4 Z, p$ V6 E 双塔流程中的上塔和下塔的关系是串联关系还是并联关系呢?本来这个是没有讨论余地的,因为上塔和下塔是串联关系的依据太充分了!一,上下塔压力不同,二,下塔的物料全部进入上塔,三上下塔之间通过主冷凝器直接相连。有的专家提出,膨胀机的膨胀气体直接进入上塔而没有经过下塔,因此它和下塔是并联关系!有没有道理?有!但两个因素需要考虑,一,进入下塔的空气量占总空气量的85%以上,通过膨胀机的空气量只占15%,二,如果要让并联关系成立,那么上塔就应包括膨胀机,不然膨胀机后的空气只是参予精馏(在很早以前,膨胀机后的空气是不进入上塔的,而目前主流的双塔流程工艺方案是压力空气全部进入下塔没有所谓低温膨胀机的),不改变上下塔串联关系。上塔包括膨胀机吗?肯定不包括!9 z" n2 d: a4 B p7 j, u4 T- p
以上的结论只是一个感觉而不是一个严密的论证过程,现在我们已经知道深冷空分双塔流程是一个以空气为循环工质的一拖二开式热泵精馏流程!这样我们可以从热泵精馏的角度来说明上下塔的关系!6 D9 F# h0 o! g/ B Q
开式热泵精馏的效率是热泵效率(多热泵则是加权平均效率)和精馏效率的乘积!其中热泵效率是热泵输出的温差有效能(卡诺功)和热泵循环工质复热常温压缩功耗的比值,精馏效率则是精馏过程最小分离功和开式热泵输入的温差有效能(卡诺功)的比值: i) @+ n% \6 G% L* \
就精馏过程而言,双塔流程的上塔是双热泵精馏工艺方案,就热泵而言双塔流程是一拖二热泵,下塔是一拖二热泵转换器。把以空气为循环工质的开式热泵转换为以氮气为循环工质的开式热泵和以富氧空气为循环工质的开式热泵。一拖二热泵转换将导致热泵效率下降(就双塔流程而言,一拖二热泵转换使热泵效率下降20-25%!)这其实是双塔流程作为深冷空分根流程的根本缺陷所在!
0 s5 k, J" ^8 t9 t' B3 B 之所以对上下塔是串联还是并联关系认识不同,还有一个非常重要的原因,那就是关于分系统的有效能效率计算,现在新颁布的能量系统有效能效率分析技术导则突破性地提出了目标有效能效率的定义和计算,这就彻底结束了关于分系统有效能效率定义和计算出现的混乱情况。1 E" i: X7 {9 P. ^. F
如果采用目标有效能效率的定义和计算公式,如果将下塔视为初级精馏塔(这样上下塔是并联关系),那么下塔目标有效能效率在40%-50%!上塔目标有效能效率也是40%-50%!加权平均有效能效率40%-50%!如果将下塔视为供冷供热开式热泵一拖二转换塔(上下塔串联关系),那么下塔目标有效效率60%-70%!上塔目标有效能效率70%-80%!上下塔开式热泵供冷供热精馏有效能效率同样是40%-50%!空压机等温效率70%,则双塔流程空分装置开式热泵供冷供热精馏有效能效率30%-35%!而在同样设备性能参数及实际工程条件下新单塔流程空分装置开式热泵供冷供热精馏有效能效率在40%-50%!两者之间的差距就是一对一供冷供热开式热泵有效能效率和一拖二供冷供热开式热泵有效能效率的差距! |
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