北大先鋒變壓吸附制氧裝置是由空氣鼓風(fēng)機(jī)、真空泵、制氧吸附塔、產(chǎn)品儲罐、均壓緩沖罐及管路程控閥組成，由計(jì)算機(jī)程序控制、油壓驅(qū)動相關(guān)程控閥門開關(guān)，實(shí)現(xiàn)從空氣中分離氧氣產(chǎn)品的目的。本文就以常見的4000m3/h的北大先鋒變壓吸附制氧裝置為例，介紹裝置的設(shè)備組成及其特點(diǎn)。

一、 主要設(shè)備

1. 入口空氣過濾器

入口空氣過濾器由內(nèi)、外兩層過濾網(wǎng)組成，用于除去空氣中的機(jī)械雜質(zhì)。設(shè)置的壓差計(jì)用于顯示過濾器是否該進(jìn)行維護(hù)。  

2. 離心式原料空氣風(fēng)機(jī)和真空風(fēng)機(jī)

本套裝置采用的原料風(fēng)機(jī)為2057-RAS-JV型羅茨風(fēng)機(jī)，其作用是向吸附床送氣。設(shè)計(jì)流量為50000m3/h；而真空風(fēng)機(jī)是  2070VJ-V型羅茨風(fēng)機(jī)，為吸附劑的再生和廢氣的排出提供真空，設(shè)計(jì)流量為65500m3/h。兩臺風(fēng)機(jī)共同由一功率為2235kW的電動機(jī)驅(qū)動。在真空風(fēng)機(jī)內(nèi)還設(shè)置了密封水系統(tǒng)，起密封、潤滑和冷卻的作用。

3. 密封水系統(tǒng)

密封水是從設(shè)備架送到每級真空風(fēng)機(jī)入口管線的。其壓力通過壓力調(diào)節(jié)閥來控制。真空風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，打開截止閥供應(yīng)密封水，停機(jī)時(shí)關(guān)閉閥。進(jìn)水閥打開時(shí)，排水閥關(guān)閉。進(jìn)水閥關(guān)閉時(shí)，排水閥打開，為進(jìn)水閥泄壓，并確定沒有水送到真空風(fēng)機(jī)。每級的密封水流量由流量調(diào)節(jié)閥控制。任一級水流量低于流量開關(guān)的設(shè)定值時(shí)都會引起停車。

正常運(yùn)行時(shí)，密封水被廢氮?dú)鈳У秸婵辗蛛x消聲器排放。當(dāng)真空風(fēng)機(jī)停車時(shí)，剩余的水分從排放管線回到設(shè)備架排放。真空風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，排水閥關(guān)閉，風(fēng)機(jī)停車時(shí)排水閥打開。

4. 雙吸附床

雙吸附床內(nèi)裝13X和專用變壓吸附制氧分子篩吸附劑。13X和變壓吸附制氧分子篩分別用于吸附空氣中的水分、二氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷獨(dú)?。兩種吸附劑在床內(nèi)呈徑向分布，減少了軸向氣流對分子篩的沖擊。分子篩頂部用膠膜密封壓緊，防止分子篩上下運(yùn)動，同時(shí)引入壓力約15PSIA(1PSIA=6.89476kPa)的保護(hù)氧氣到保護(hù)層。底部用一塊鋼板將空氣擋住使其上升，而后從側(cè)面均勻進(jìn)入分子篩，鋼絲網(wǎng)用于防止分子篩的徑向竄動。

5.  自動切換閥

具有*切斷1 500 000次以上的顯著優(yōu)點(diǎn)。

6. 儀表壓縮機(jī)系統(tǒng)

VPSA系統(tǒng)采用儀表壓縮機(jī)及配套干燥器提供儀表氣。每套機(jī)組的功率為37kW，可為系統(tǒng)提供3.8m3/min的氣量。表控制氣源系統(tǒng)可以采用工廠的空氣管網(wǎng)。

7. 可編程序控制(PLC)系統(tǒng)

成套的VPSA系統(tǒng)裝備有DMACS操作程序，通過DMACS操作平臺軟件可以進(jìn)入控制系統(tǒng)的操作界面(OIU)。該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在PC死機(jī)的情況下，也不影響設(shè)備運(yùn)行;而且在通信完善的條件下，可以在任何地方用遠(yuǎn)程方式與電腦連接進(jìn)行控制，基本實(shí)現(xiàn)無人操作。

8. 風(fēng)機(jī)的輔助設(shè)備

風(fēng)機(jī)的輔助設(shè)備包括進(jìn)、出口消聲器、真空分離消聲器和廢氣排放消聲器。其中分離消聲器是用來分離真空風(fēng)機(jī)出口的廢氣和密封水。廢氣直接排至大氣。密封水則排至集水井內(nèi)，起氮封的作用。

9. 氧氣壓縮機(jī)系統(tǒng)

根據(jù)VPSA的產(chǎn)氧量和用戶需求，可選用立式、二級三列的活塞式壓縮機(jī)。每臺氧氣壓縮機(jī)的排氣量為5000m3/h，額定出口壓力是0.8MPa。

二、 裝置的特點(diǎn)

1.優(yōu)點(diǎn)

本套4000m3/h變壓吸附制氧工藝，與傳統(tǒng)的深冷空氣分離法制取氧氣相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)VPSA制氧起動快(在半小時(shí)左右)。

2)建設(shè)工期短、投資省，約為同等產(chǎn)量低溫制氧機(jī)投資的75%左右。

3)占地少。單套VPSA凈占地約300m2。

4)能耗低。每立方米氧氣電耗僅0.33kW.h。

5)適應(yīng)負(fù)荷變化能力強(qiáng)，可在0~100%負(fù)荷范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 

 6)可實(shí)現(xiàn)暫停。在用戶用氧量減少或短時(shí)間內(nèi)不用氧的情況下可實(shí)現(xiàn)暫停，使設(shè)備在節(jié)能狀態(tài)下運(yùn)行，大大降低了能耗和電網(wǎng)的波動以及開、停車對設(shè)備的損壞。

7)自動化程度高，氧氣生產(chǎn)可基本實(shí)現(xiàn)自動化。

8)操作人員少，比深冷法制氧崗位人員少50%。