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大中型空分过滤设备国产化的现在和未来
2019-02-25      1525

我国空分设备的设计制造迄今已有60多年的历史,经历了仿制、引进技术、自主研发三个阶段:

第一阶段为上世纪改革开放前,在计划经济的指令下,走过了仿制俄罗斯空分机型的石头蓄冷器切换流程、铝带式蓄冷器切换式流程、板翅式换热器切换流程空分设备等阶段,主要产品等级为1000、3350、6000m3/h空分设备,当时的设备存在着产品产量、纯度达标难、能耗高、可靠性差的各种不足; 第二阶段为上世纪80年代,我国引进了德国林德公司的大型空分设备设计制造技术,使我国的中大型空分设备设计制造水平迅速提高,空分流程进步到分子筛吸附的全低压流程,这一时期空分设备等级主要为6000、10000m3/h; 第三阶段上世纪90年代后,以杭氧为代表的我国空分设备制造业在消化吸收引进技术的基础上,自主研发了新一代的带增压透平膨胀机分子筛吸附、规整填料精馏塔技术流程空分设备,国内企业突破了流程组织、流程计算、精馏计算等空分设备设计技术的难关,掌握了空分设备设计制造的全部技术要领,并拥有自主知识产权,使国产空分设备的产量、纯度、氧提取率、单位氧能耗等技术参数指标均达到了世界一流水平,国产空分产品最大规格从10000m3/h,上升到了15000m3/h,这一期间林德、液空等国际大牌企业看好中国的大型空分设备市场,在国内建合资或独资公司,并向市场推出20000m3/h及以上规格的大型空分设备,而后又推出60000等级以上规格的大型空分过滤设备。

经过几十年的沉淀,国产大型、特大型空分过滤设备在容量规格不断增大的过程中,并经上百套大型空分设备的实践,设计制造水平也取得很大的进步,杭氧流程掌握了空分流程组织、流程计算、精馏计算、精细制造、安全评估等空分设备设计制造技术,在配套部机基本相同的情况下,国产化设计、制造、成套的大型、特大型空分设备的如:产品产量、纯度、品种、达到压力、氧提取率、能耗、运行周期等技术性能指标,已经达到了国际一流水平,与外资企业的产品势均力敌,以致于外资品牌产品成套价格也大幅度地下降,与国产设备处在同一水平线上。但是同国外先进水平相较仍有差距。

国产空分设备成套和配套部机在整体技术水平能达到国外同类产品水平,但国产设备往往存在可靠性不高的问题,设计、制造过程中的精细化管理不够,各种小错误不断,从而使小问题酿成大问题,这也是用户在同等条件下选择进口的主要因素。另外,总体设计、结构设计、管道布置等的考虑上,存在粗、大、笨,既浪费材料又不美观的通病。

    从空气过滤器到压缩机、增压机、换热器、容器、泵、阀、各种管材、板材、吸附剂、仪器仪表,需要各行各业众多单位的配合协调,针对空分设备所需的特别低温环境下和氧介质环境下的特殊配套,专门设计、专业制造,国内未形成系统的产业链,特别是在大型、特大型空分的开发上,许多环节缺乏,造成只能依赖进口或无法满足成套性能的要求。 
       气体分离过滤设备行业中在经历了高速发展阶段,进入了“新常态”的发展期,需求在萎缩,但空分设备是国家重大装备的组成部分,大工业的发展离不开空分设备,空分设备大型化、特大型化、机组集群化成为一种趋势。特大型化的空分设备可以直接减少大型冶金、化工项目的空分设备台数,进而减少设备投资、设备用地和设备运行、维护的人工工作量,空分设备大型化与机组集群化,有利于设备的统一管理,但同时对现场布置优化提出更高的要求。 
  空分设备的设计、制造的精细化是大型空分设备的发展趋势,空分设备技术已发展到了一定的水平,进一步的提高与发展的空间有限,因此提高大型空分设备设计的精确化,制造的精细化程度,是大型空分设备发展关键,另外大型、特大型空分设备在大型工业化中的重要性,也决定了大型空分设备越来越要求精制。 
  在大型、特大型空分设备国产化的同时带动相关机组、配套部机、配套元器件的国产化,通过与风机、泵阀等行业共同研发,形成国产空分设备的产业链,进一步提高大型、特大型空分设备的国产化率,其中:60000m3/h等级及以下成套空分设备的国产化率从现在的50~70%提高到80%以上,主要是配套空压机、增压机的效率与可靠性提高,实现真正的国产化;60000m3/h以上等级成套空分设备的国产化率从现在的35%提高到60%以上。 
       空分设备是空气分离过滤设备的简称,它是以空气为原料,通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态,再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备。
       目前我国生产的空分设备的形式、种类繁多。有生产气态氧、氮的装置,也有生产液态氧、氮的装置。但就基本流程而言,主要有四种,即高压、中压、高低压和全低压流程。 
       空分设备原理:在应用低温精馏原理制氧的设备中,为了保证空气在低温区精馏分离的正常进行,必须在常温区对空气进行过滤、预冷和净化等预处理。空气中含有大量尘埃,空气透平压缩机(简称空压机)在长时间的高速运行中,粉尘会造成机器内部的叶轮,叶片等零部件的磨损、腐蚀和结垢,缩短机器使用寿命,因此必须设置原料空气过滤器,以清除空气中的尘埃。
       经空气透平压缩机压缩后的空气温度升高至80度以上,导致后续吸附和换热不能正常进行,通过设置空气预冷系统可以有效的降低进入空分设备的空气温度。
       原料空气中除了有大量的尘埃外,还有水分,二氧化碳,和乙炔等碳氢化合物,现代空分过滤设备大多数采用分子筛纯化系统来过滤掉这些杂质,以提高进入冷箱空气的洁净度,防止水分和二氧化碳浓缩而威胁空分设备的正常运行。因此,气体过滤设备、净化设备是空分设备内不可缺少的一个组成部分。