外行学空分（268）一一开式热泵一膨胀制冷液化工艺方案和工艺参数的优化（三）

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! o+ p6 j. N( @; ^7 l, Z) v   前帖已经说明在极限工程条件下（无散冷损失，无正返流阻力损失，无换热温差，机械效率，电机效率100%，环境温度298k，压力1bar），空分深冷气体的开式热泵一膨胀制冷液化效率不但和设备性能参数有关，而且和开式热泵一膨胀制冷液化工艺方案（开式热泵循环工质和膨胀制冷循环工质压缩机出口压力，单膨胀工艺方案还是双膨胀工艺方案），工艺参数关系极大！在设备性能参数压缩机，涡轮增压机等温效率70%，膨胀机绝热效率85%的条件下，空分深冷气体（氧氮氩气）的开式热泵一膨胀制冷液化效率在35%以下接近35%，对应的气氧液化单耗0.72KWh每标准立方米液氧，对应的空气液化单耗0.8kWh每标准立方米液空。当然如果设备性能参数为压缩机涡轮增压机等温效率80%，膨胀机绝热效率90%，则深冷空分气体的开式热泵一膨胀制冷液化效率为50%，对应的气氧液化单耗0.5KWh每标准立方米液氧，空气液化单耗0.55KWh每标准立方米液空！在实际工程条件下，同样的设备性能参数，开式热泵一膨胀制冷液化实际液化效率一般可以达到极限工程条件下的70%-80%，即实际开式热泵一膨胀制冷液化效率为20%-30%！对应的气氧液化单耗0.85-1.25KWh每标准立方米液氧，空气液化单耗0.9-1.3KWh每标准立方米液空。工艺参数不同其变化的范围非常大！
. z1 R- F" A, j! f    深冷空分教科书（制氧技术）中的空分原理部分有以下的内容一一空气的压缩和液化。虽然并没有说明，其实就是以纯化空气为循环工质的开式热泵一膨胀制冷液化工艺方案。简单描述如下，干空气等温压缩至6bar，大部分压力空气经涡轮增压后在主换热器与返流气换热后进入膨胀机膨胀制冷，膨胀制冷后的空气与末经涡轮增压的部分压力空气在主换热器中换热，自身复热至常温与新鲜纯化空气混合后进入空压机进入下一个循环。末经涡轮增压的压力空气在主换热器与返流气换热后液化，节流减压后部分气化，气化的空气和膨胀制冷空气混合作为返流气，未气化的液空作为产品引出。空气的液化率（液空数量和空压机压缩量的比值）3%-5%！简单计算可以得到空气液化效率（液空产品中的冷能和空压机压缩功耗的比值）在20%以下！对应的空气液化单耗1.4-2.3KWh每标准立方米液空！这是一个末经工艺参数优化的空气开式热泵一膨胀制冷液化工艺方案及工艺参数，其开式热泵一膨胀制冷液化效率和相同设备性能参数，实际工程条件下工艺参数优化后的开式热泵一膨胀制冷液化效率相差甚远！
   （制氧技术）在空气压缩与液化的描述中并没有明确设备性能参数和工程条件，但根据（制氧技术）的相关内容，可以判断空压机等温效率65%-70%，涡轮增压机等温效率50%-60%，膨胀机绝热效率80%-85%，正流阻力0.1bar，返流阻力0.1bar，主换热器换热温差2K，散冷损失1.0焦耳每标准立方米空气。（制氧技术）中的描述及结果是否符合实际情况呢？当然可以进行复核验算，并无任何困难。（制氧技术）中又有气氧实际液化功1.25-1.47KWb每标准立方米液氧的说法，毫无疑问也是在同样设备性能参数，同样工程条件，同样工艺方案及工艺参数下的结果，只不过以气氧代替纯化干空气而已，气氧液化效率也在20%以下！两者之间可以互相参照！
- k$ l6 g9 e6 a7 W   当然（制氧技术）中也有采用双膨胀工艺方案时，气氧液化单耗扣除值可以低至0.65KWh每标准立方米液氧的说法。两者之间毫无疑问存在重大的矛盾，但（制氧技术）对此未做任何说明，视而不见回避矛盾！其实如果（制氧技术）空气压缩与液化中的空气液化率及气氧实际液化功是正确的，只能说明（制氧技术）空气压缩与液化及气氧实际液化功的开式热泵一膨胀制冷液化工艺方案直接套用了所谓的全低压流程工艺方案及工艺参数。而没有对开式热泵一膨胀制冷液化工艺方案及工艺参数进行必要的优化。其开式热泵一膨胀制冷液化效率极低，和经过优化的相同设备性能参数极限工程条件下的开式热泵一膨胀制冷液化效率差距极大，而其所谓双膨胀工艺方案下，气氧液化单耗扣除值0.65KWh每标准立方米液氧又显著低于相同设备性能参数极限工程条件下的气氧液化单耗。在相同设备性能参数极限工程条件下气氧液化效率为35%，对应气氧液化单耗0.72KWh每标准立方米液氧！前者明显偏高，后者则偏低，如果这个问题不得到合理的解决，则空分装置的能耗核算根本无法取得共识（现在实际上就是这样的情况）。

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   空分装置是开式热泵一膨胀制冷液化系统和开式热泵精馏系统的联合装置。开式热泵一膨胀制冷液化系统是空分装置的必要组成部分，开式热泵一膨胀制冷液化包括了开式热泵液化分系统和膨胀制冷分系统，其中膨胀制冷分系统只是开式热泵一膨胀制冷液化系统的一个组成部分。膨胀制冷效率和开式热泵一膨胀制冷液化效率之间存在密切联系但又有重大的区别。开式热泵一膨胀制冷液化效率和设备性能参数，工艺方案，工艺参数关系极大。不搞清楚设备性能参数，工艺方案，工艺参数对开式热泵一膨胀制冷液化效率的影响，就无法确定空分装置的能耗核算中的液体产品核算扣除值，也就无法进行空分装置的能耗的合理核算。