引言

       河南某公司氮氣系統的供給主要分為三部分，即空壓車間KDN-3000型空分裝置、A 化工廠KDN-5000空分裝置與KDN-10000型空分裝置。其中KDN-3000型空分裝置于2000年投入使用。該裝置依托于凈化空氣，通過低溫法制氮工藝實現氮氣的生產，其生產規模達到3000m³/h，并配有液氮貯槽、中壓氮氣壓縮機設施數臺以及其他輔助設施，其提供的氮氣壓力等級共有兩種，即0.7MPa 與2.5MPa。

 

1 氮氣系統存在的問題分析

1.1 空壓車間存在的問題

       在正常的生產狀態下，中壓氮氣運行模式依然有較大的節能空間；氮氣備用系統的工藝亟待更新，難以發揮應急保供作用；出裝置氮氣流量計顯示的準確度不夠，影響到計量結果，在生產實時調整中難以發揮作用；空分裝置入口渦街流量計表頭出現損壞情況以及顯示不準確情況，影響到計量結果，需要按照周期要求進行檢定。

 

1.2 外購A氮氣情況

       A 氮氣壓力較高，車間難以對其實現自動調節，對于生產過程中的實時調整有著不利影響；在對外購A 氮氣的計量方面，供方與收方的流量計顯示數值存在較大差異，在貿易過程中會影響到結算結果。

 

1.3 氮氣用戶方面情況

       首先，對于同一氮氣用戶而言，主管網上存在氮氣分支數條，這些分支間還涉及到跨線情況，有的氮氣分支沒有設置流量計，存在諸多計量盲區，從而導致裝置界區的管線流程趨于混亂。比如煉油系統a 裝置的氮氣管一共有3條，但有兩條管道間連接了跨線。具體如圖1所示。

       其次，系統中氮氣流量計并沒有遵循合理性原則進行安裝，與裝置界區位置上存在一定偏差，還有的氮氣流量器還設置了分支管線，從而導致氮氣計量的準確性受到影響，與計量器具的管理要求相違背。

       再者，在氮氣管網上，有的用戶增加管線分支，對工藝流程進行變更時，并沒有遵守公司的氮氣供應管理的相關制度，且沒有進行審批，從而導致計量的準確性受到影響。考慮到氮氣管線介質的安全性較高，并且壓力等級偏低，因此有的用戶對氮氣管線或氮氣流程進行私自調整，從而導致氮氣管理出現盲區，對氮氣管網運行的穩定性與可靠性構成了威脅，難以保障計量的準確性，同時也不利于節能優化與調整。

       此外，有的裝置或者設備氮氣管線處于停運狀態，但公司并沒有采取隔離措施，例如加裝盲板，從而導致氮氣有泄露風險，情況嚴重時還可能出現氮氣窒息事故，給相關人員的生命安全構成威脅。

       非常后，氣油車間布置的裝置非常復雜，氮氣使用點不夠集中，分布于公司部分廠區內，從而難以全方位覆蓋計量器具，出現了很多氮氣計量盲點。

 

2 氮氣系統優化方案分析

2.1 車間內部優化

       首先，公司根據中壓氮氣運行模式取得實際效果，將中壓液氮貯槽投入到生產中，并停止了氮壓機的運行，從而提高了節能效果，創造了比較理想的效益。空壓車間空分站中壓氮氣的用途在于各裝置的氣密。在生產過程中，化纖與煉油生產裝置并不會使用大量中壓氮氣，其對中壓氮氣的使用僅限于管線壓力的維持。在傳統生產模式下，中壓氮氣均源自于氮壓機，中壓液氮貯槽的作用僅僅是為了應急，即針對緊急事件補充需求量增加的中壓氮氣。中壓液氮貯槽能夠儲備約20m3 的液氮，壓力等級約為2.5MPa。根據調查與研究，公司針對現有情況采取了增效措施。具體操作為：停止運行氮壓機，在正常運行狀態下，利用中壓液氮貯槽進行增壓，從而使中壓管網壓力得以維持。基于此模式運行為期一年后，實踐結果表明該模式在安全性、可靠性以及操作性方面都具有突出優勢，能夠提高氮氣供應的穩定性，并且每小時耗電量縮減了250kW，循環水節約量達到25t，在系統運行過程中的故障問題也得以減少，為運行與維護成本控制提供了有力支持，非常終實現了節能創效目標。

 

       其次，針對氮氣備用系統工藝老化問題，公司也對低壓液氮汽化池進行了優化。具體來講，空分站低壓液氮汽化池閥門在以往均屬于手動操作，并且遠離操作室，汽化池汽化效率不高，熱損失較大，對備用熱源需求較大。針對氮氣運行的優化，2017年車間對低壓液氮汽化池進行了改造，選擇立式封閉汽浴式汽化池代替敞開式水浴汽化池，并增設了蒸汽與氮氣調節閥，利用PLC 控制技術，建立了空分站控制系統，從而實現在遠距離對液氮汽化池的控制，在生產過程中體現出較強的靈活性。與此同時，在蒸汽消耗量的控制方面，車間在完成改造后也實現了節能降耗，不再使用新鮮水。

 

2.2 外購A氮氣的優化

       根據A 氮氣壓力較高，難以實現對A 氮氣的自動調節問題，車間于2017年檢修停工期間，將氮氣調節閥增設在A 公司氮氣并網閥F909位置，并利用儀表線向空分站操作室引入了信號，從而幫助空分站PLC 控制系統對該閥進行了調整，非常終實現了對外購A 氮氣量的遠程控制目標。

 

       與此同時，針對氮氣用戶用量問題，車間對公司氮氣流程進行了調整，利用對A 氮氣并網調節閥的遠程控制，使空分站KDN-3000空分裝置運行趨于滿負荷狀態，從而使外購A 氮氣量得到縮減。根據氮氣優化調整方案，A 化工廠向公司進行氮氣供給的途徑主要為F903向加氫、聚丙烯與260萬柴油加氫等。車間將F904/F905/F906三個閥門連接到煉油區域的氮氣管網，將F909連接到化纖區域。考慮到A 氮氣壓力為0.72MPa，而空分站氮氣壓力為0.65MPa，煉油區域無法獲取氮氣。因此車間將F305啟動，連通煉油區域與化纖區域的氮氣管網，并將F904與F905閥門關閉，從而使A 氮氣量得以減少，在保證各裝置用氮狀態正常的前提下，空分站KDN-3000空分裝置的運行狀態也趨于滿負荷。實踐表明，在完成系統改造后，公司外購氮氣量將少了近2000m3/h，空分平均氮氣供應量增加了近1300m3/h，全年節約成本超過1000萬元。

 

       此外，在解決外購A 氮氣供收兩方流量計顯示數值偏差問題時，公司在2017年檢修中要求A 公司對流量計進行檢定并出具報告。該項事宜涉及到貿易結算，而收方流量計沒有出廠檢定，計量中心于2018年拆除了未檢定的流量計并進行檢定，完成檢定后繼續投入使用，運行狀態恢復正常。在檢定雙方流量計時，收方流量計標定數值與車間設置的流量計數值相差約3%。供方流量計標定顯示誤差則超過10%，因此在貿易結算中選擇參考收方流量計數值。

3 結語

       通過對氮氣系統的優化與改造，在實踐中多方面的都得到了改善與提升，節能創效目標基本實現，具體涉及到以下幾方面：

       非常好，氮氣運行模式優化使得耗電量節約了250kW/h，循環水節約量達到25t，蒸汽節約量為2.5t，總計節約近460萬元；

       第二，對氮氣經濟核算以及優化調整產生影響的流量計均進行了處理，運行狀態恢復正常，在數據層面上能夠提供可靠支持；

       第三，公司與A 公司的貿易結算達成一致意見；第四，基于氮氣系統的改造，每年氮氣外購費用節約超過1000萬元。