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空分系统液氮汽化冷量回收利用工艺研究

作　者: 孙永康
导　师: 高学农
学　校: 华南理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 空分系统节能冷量汽化器液氮
分类号: TB657.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来，国家倡导“节能减排”，低碳生活也走入千家万户。由于能源利用的不可逆性，国家和社会越来越注重能源的高效利用与社会的可持续发展。在空分行业，为降低空气的饱和水含量和主换热器的热负荷，就要求将空气进换热及精馏装置时的温度尽可能地降低。提供此冷量的能耗占到整个装置低压系统的15%。一般名义制冷量10000kCal/h的单台冷冻机（型号：30HXC165AH）及水泵月耗电约为28000KWH，耗电量很大；同时空浴式（液氮、液氧、液氩、液态二氧化碳）汽化器为把液体汽化，需同空气进行换热，空气温度降低并蕴含大量的冷量，而这些冷量均被全部浪费掉。因此将此冷量回收利用就显得尤其重要。随着工业技术的发展，对空分系统的处理能力提出了更高的要求，国内外空分行业现场制气装置也越来越大，80000Nm3/h空分装置已经投产。据不完全统计，仅林德气体在南中国就有现场制气装置30余套，并以年均超过7%的速度不断占有市场。本论文主要介绍空分行业空气预冷系统现状及替代物的发展，分析了空分装置的节能工艺。以广州钢铁集团公司林德（深圳）有限公司一套Spectra30000空分装置为研究对象，通过对比空浴式（液氮、液氧、液氩、液态二氧化碳）汽化器与空气预冷系统的工艺过程特点，提出了利用空浴式汽化器的冷量作为空分装置预冷系统的冷源，尽可能降低预处理空气温度的工艺方案。研究表明，该方案可以替代原预冷系统30HXY螺杆冷水机组的制冷量满足空分工艺要求，节省634550元/年的运行成本，具有良好的社会经济效益。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
图表索引  9-11
主要符号表  11-12
第1章绪论  12-27
  1.1 空分行业预冷系统及汽化器运行情况  15-26
    1.1.1 空气分离行业预冷冻水系统现状  15-20
    1.1.2 液氮、液氧、液氩等汽化器的运行现状  20-22
    1.1.3 液氮冷量回收工艺的国内外研究现状  22-26
  1.2 本文研究的意义  26
  1.3 本论文研究的主要内容  26-27
第2章氮及水的热力学性质与原理  27-36
  2.1 热力学原理  27-28
  2.2 氮的热力学性质与参数  28-32
    2.2.1 氮的基本物理参数  28
    2.2.2 氮的基于温度的主要物理参数  28-32
  2.3 水的热力学性质与参数  32-33
  2.4 传热学原理  33-36
第3章空分系统液氮汽化冷量回收工艺  36-39
第4章第四章工艺设备参数及可行性分析  39-48
  4.1 循环水浴式汽化器  39-41
    4.1.1 星型管的肋效率  39-40
    4.1.2 汽化器性能参数及设计  40-41
  4.2 原预冷系统冷冻机流程及设备性能参数  41-42
    4.2.1 预冷冻水组设备技术性能参数  41-42
  4.3 深圳林德工厂的液氮汽化流程及计算  42-45
    4.3.1 原液氮汽化流程  42-43
    4.3.2 液氮汽化热力学计算  43-45
  4.4 循环水系统流程及说明  45-48
    4.4.1 林德深圳工厂循环水系统  45
    4.4.2 循环水加药系统  45
    4.4.3 冷却水热力学计算  45-46
    4.4.4 液氮汽化吸热与循环水放热对比  46
    4.4.5 循环水浴式汽化器与空浴式汽化器对比  46-48
第5章液氮汽化冷量回收工艺的效益  48-54
  5.1 原预冷系统的建造及运行费用  48-50
    5.1.1 原预冷系统土建费用  48
    5.1.2 原预冷系统设备建造费用  48-49
    5.1.3 原预冷系统运行成本  49
    5.1.4 原预冷系统维护费用  49-50
    5.1.5 原预冷系统建造及每年成本总计  50
  5.2 液氮汽化冷量回收系统建造及运行费  50-52
    5.2.1 液氮汽化冷量回收基建费用  50-51
    5.2.2 液氮汽化冷量回收系统设备费用  51
    5.2.3 液氮汽化冷量回收系统电气、仪控线路敷设费用  51
    5.2.4 液氮汽化冷量回收系统运行费用（每年）  51
    5.2.5 液氮汽化冷量回收系统维修费用（每年）  51-52
    5.2.6 液氮汽化冷量回收系统建造及运行总费用（每年）  52
  5.3 液氮汽化冷量回收系统与原预冷系统成本对比  52-54
第6章结论  54-55
参考文献  55-57
致谢  57-58
答辩委员会对论文的评定意见  58

空分系统液氮汽化冷量回收利用工艺研究

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