剛果（金）SICOMINES銅鈷礦是華剛礦業股份有限公司負責建設和管理的大型礦山，項目（mù）分兩期建（jiàn）設，一期采選建設規模4550kt/a，二期擴大到9100kt/a。項目一期建設一條濕法生產線，處理選礦廠生產的氧化銅精礦，生產（chǎn）陰極銅，規模8.24萬噸/年,硫化銅精礦一期全（quán）部外售（shòu），二期建設再考慮（lǜ）硫化銅精礦的處理。項目二期啟動之前，華剛礦業在項目一（yī）期的（de）基礎上（shàng）建設焙燒爐係統（tǒng），通過對項目一（yī）期生產能力進行填平補齊，最大限度提高項目一期陰極銅（tóng）產量。製氧成套設備用於為焙（bèi）燒爐係統提供富氧，根據工藝計算，該（gāi）項目需要采購一套5000Nm³/h（純氧量）製氧成（chéng）套設備。經過業主多次考察昆山錦程氣體設備有限公司製氧設備（bèi），最終決定采購錦程氣體VPSA製氧設（shè）備。
技（jì）術性能
1.性能參數
氧氣產量：6250Nm³/h(80%)
氧氣純度：80±1%
氧壓機排氣壓力：0.03MPa
起動時間（jiān）：30min
年開工率：99%
2.公（gōng）用工程
製氧設備循環（huán）冷卻水用量：40m³/h
製氧設備（bèi）軟（ruǎn）化水用量：10m³/h
氧氣增壓機（jī）循環冷卻水用量：10m³/h
製氧（yǎng）設備裝機（jī）功率：2500KW
氧氣壓縮機裝（zhuāng）機（jī）功率：90KW
輔助設備及公用工程裝機（jī）功率：50KW
製氧站占地麵積：37×35m²
工（gōng）藝流程
a處過（guò）濾的空氣在（zài）鼓風機的輸送下,進入裝有分子篩及活性氧化鋁的吸附塔A或B。當空氣流經塔內分子篩固（gù）定（dìng）床層（céng）時，空氣（qì）中的氮氣分子在吸附作用力下擴散到分子篩固體中去，氧氣分子和氬氣原子則通過床層到緩衝罐中，並（bìng）由氧壓機加壓到客戶的使用壓力後，輸送到儲氣（qì）罐通過（guò）C處輸出供（gòng）用戶使用。
經過一段時間的吸附，分子篩顆粒中充滿氮氣分子，達到吸附（fù）飽和階段，此時（shí）關閉空氣進口閥，利用塔內的（de）富氧空氣對剛抽真空的另一塔進行衝洗（xǐ），等壓力降到某一值時關閉均壓（yā）閥（fá），同時打開真空泵進口閥對塔體抽真空，氮氣由b處排出。
到一定真空度後再利用另一塔內的富氧氣及（jí）緩衝罐中部份產品氣對分子篩衝洗，從（cóng）而使吸（xī）附劑徹底解吸。吸附劑解吸過程完成後，用（yòng）產品氣對塔（tǎ）進行充壓，充（chōng）壓至某一低真空度值後關閉緩衝閥，打開鼓風機出口閥對吸附（fù）塔進行充壓（yā），為下一次吸附做準備。
近年來， 簡化工藝流程是VPSA製氧（yǎng）工藝發展的趨勢之一。由過去的三床、四床（chuáng）向單床或（huò）兩床發展。
三床製氧工藝鼓風機連（lián）續工作，壓力波動小，同（tóng）時氧氣產品壓力高，波動小。同（tóng）兩床製氧工藝比（bǐ）較，主要存在以下不足：
1）與兩床製氧工藝吸附、解吸時間相同的條件下（xià），三床（chuáng）循環周期時間比兩床長1/3,吸附劑用量增加。
2）吸附塔和切換閥的數量增加。
3）鼓風（fēng）機平均排氣壓力和溫度高於兩床，排氣溫（wēn）度高，直（zhí）接影響（xiǎng）床層吸附溫度，吸附劑的吸附能力下降。排氣壓力高，鼓（gǔ）風機能耗增加（jiā）。同時，國外知名VPSA製氧企業基本上都（dōu）采用兩床工藝。
工藝設備（bèi）配置
1.鼓風機、真空泵、增壓機
鼓風機和真空泵共用了一台（tái）電機，電機功率1250KW。鼓風機由山東章丘鼓風機有限公司生產，理論流量558.32m³/min，。真空泵選（xuǎn）用了一台濕式羅茨真空泵，每台理論流量（liàng）777.6m³/ min。氧氣增壓機選用（yòng）一台羅茨氧氣增壓風機，理論流量52m³/min，電機功率45KW。章鼓和TAIKO成立過合資廠，其早期的產品一直有TAIKO的標誌，目前雖然合資到期，其產品不再打TAIKO的名稱，但我們選用的設備其軸承還是進口耐（nài）磨（mó）軸承，使用情況一直很好。鼓風機和真空泵（bèng）為VPSA變壓吸附製氧裝置提供所需的壓縮（suō）空氣和解吸所需的真空度和抽速，其流量、壓（yā）力等要求根據VPSA變壓吸附製氧裝置的消耗而定。該鼓風機和真空泵由山東章丘鼓風機廠（chǎng）引進日本大株式會社專有技術進行消化吸收的基礎上自行設計製造，其性能完全達到原裝（zhuāng）進口鼓（gǔ）風機的性能，主要部件實現國產化，備品備（bèi）件完全國內提供，維護費用低，壓縮腔主要由彼此不接觸的一對雙葉“”字型轉子構成，無潤（rùn）滑油汙染（rǎn）。
2.切換蝶閥
變壓吸附製氧設（shè）備（bèi）整套程序運行的可靠性很大程度上取（qǔ）決（jué）於切換蝶閥的可靠性（xìng），首先要有足夠的運行壽命，其次要有很短的（de）啟閉時間和很高的密（mì）封性，KINGHOODGAS所用VPSA變壓吸附製氧設備專用切換（huàn）蝶閥為日本進口OKM，該閥（fá）門是廠家專門為（wéi）昆山錦程變壓吸附流程設計（jì）。通過昆山錦程對（duì）該閥（fá）門十餘年的使用經驗，充分肯定了該閥門的性能。
其特點：
(1)雙偏心結構，使閥瓣和閥座（zuò）僅在閥門完全關閉時才（cái）接觸，磨損低、壽命高（gāo）、密封力矩小（xiǎo）、操作靈（líng）活 ；
(2)當氣流作用於閥（fá）瓣（bàn）和閥座時，自動產生一密（mì）封力，這就意味（wèi）著在一定壓（yā）力範圍內，氣流（liú）壓力越高，密封（fēng）性（xìng）能（néng）越佳，即獨特的自密封機構。
3.吸附器
采用四台立式軸向雙層結構（gòu）形式吸（xī）附器，床層高度1500mm,吸附器采用德（dé）國拜（bài）耳獨特的（de）氣體分布結構，保證了床層氣流分（fèn）布的均勻性。每個吸附床由（yóu）兩層分（fèn）子篩（shāi）材料和經過鋼絲網分開（kāi）的被動壓緊層組成。在吸附（fù）塔的底部（bù）有一套支撐裝置固定吸附床的（de）位置。空氣在經（jīng）過鼓風機組（zǔ）件（jiàn）後進入到吸附塔的底部。空氣首先需要通過預處理分子篩，在那裏可以除去水氣和二氧化碳。水分和二氧化碳等汙染物的（de）通過將對主分子篩造成不可恢複的損害。吸附器裝填的是製氧專用吸附劑，選用德國拜（bài）耳研發，上海恒業分子篩（shāi）股份有限公司生產的高效VPSA製氧專用（yòng）分子篩, 其氧氮分離係數超過6，性能達到世界水平。
4.氧氣緩衝（chōng）罐
氧氣緩衝罐兩（liǎng）台，每台容積100m³，用於產品緩衝。
5.儀表（biǎo）空氣係統
儀表空氣壓縮機選用兩台阿特（tè）拉斯螺（luó）杆空壓機（jī）， 吸入氣（qì）量4.5m³/h,壓力0.8MPa,電機功率30KW,吸幹機為（wéi）無（wú）熱幹燥機組，幹燥氣露（lù）點為（wéi）-40°C。
6.儀表控製（zhì）係統
儀表控製係統無人（rén）化管（guǎn）理要求設計和儀表配置。采用PLC邏輯程序和上位機聯合控製，具有通訊和遠程控製功能。用（yòng）一條電話線，通過一對一（yī）撥號連接方（fāng）式，可進行遠程操作控（kòng）製、程序修改。從而（ér）可以用戶的用（yòng）氣特點，在較長（zhǎng）時間內（nèi）逐步調整控製程序（xù），使之最優化。
7.PLC係統主機（jī）采用德國
SIEMENS公司產（chǎn）品。
8.就地儀表
變送器選用日本橫河。在（zài）線氧分儀選用上海昶哎。
9.輔（fǔ）助設備（bèi）
9.1軟（ruǎn）化水係（xì）統
真空泵及氧氣增壓機要求10m³/h軟化水作為密封水，密封水是以自（zì）吸的方式進入泵口，軟化水（shuǐ）係統（tǒng）由用戶自建，選用了一套全自動軟化水裝置，給水指標達到（dào）了低壓鍋爐用軟化水等級。我（wǒ）國濕式真空泵葉輪間間隙比較大，對密封水水質要求不（bú）高（gāo），總硬度≤200mg/l可滿足要求，許多地方采用（yòng）自來水（shuǐ）做密封水，經長期運行考核（hé），未發現結構（gòu）現象（xiàng）。
9.2循環冷卻水係統
6250m³/h製氧站在非洲（zhōu）高（gāo）熱地區，因距離較遠，用戶決定在製氧站單獨（dú）建立一套循環冷卻水係統，並配置（zhì）了一台200t/h冷卻（què）塔，循環水冷卻係（xì）統（tǒng）由用戶（hù）承建。
9.3廠房
6250Nm³/hVPSA製（zhì）氧設備（bèi）的（de）廠房是新建製（zhì）氧（yǎng）廠房。由於地處非洲，機器設備均室內布置。主廠房麵積為35×257，雙層結構，廠房（fáng）淨高8m。主廠房內部經消音處理，廠房處噪音≤65dB。
性能測試
因調試過程較為順（shùn）利，用戶對該套製（zhì）氧設備（bèi）性能指標有了一定認識和了解。以一個月連續運行記（jì）錄數據的平均值作為裝置性能指標考核依據（jù）。
2017年12月中旬該工程項目通過驗收，測試結果如下：
氧氣平均產量:6600m³/h
氧氣平均純（chún）度：83%
24小時製氧（yǎng）站平均耗電：48000KW/h
上述（shù）點（diǎn）好指標以製氧站配電係統進（jìn）線櫃上電（diàn）度表的讀（dú）數為依據。包括製氧設（shè）備、製氧機輔助設備和公用（yòng）工程耗電。
出現的問題及改進
工程項目的建設地（dì）屬高熱地區，由於鼓風（fēng）機壓比限製，鼓風機出口溫度（dù）較高。換熱器設計較小，在實際調試過程中調整了周期，正壓有所下降，進塔溫度才有所降低。工程設計中，強調了冬季運行的安全性，忽略了夏季運行氣溫高給設備（bèi）運行帶來的危害性，故（gù）鼓風機吸風口放置在室內。為（wéi）防止噪音擴（kuò）散，主（zhǔ）廠房基本為全密閉結構，自然通氣（qì）不良，設置的通風設備（bèi）能力不足，導致廠房內溫度（dù）比環境（jìng）溫度高約10℃，環境（jìng）溫度28℃時，鼓風機排（pái）氣溫度高達75℃。吸附（fù）溫度（dù）高，吸附劑吸附性能下降，導致氧氣產量或氧氣純度下降。針對出現的問題，增加機械通風設備。同時（shí），改進操作程序和操作工況，取得了良好的效（xiào）果。
總結與展望
* VPSAO-6250-4B型VPSA製氧設備是昆山錦程氣體設備有限公司采用高效專用（yòng）VPSA製氧分（fèn）子篩在高（gāo）熱地區大型規模製氧設備。它的成功，為昆山錦程發展（zhǎn）大型VPSA製氧設備奠定了良好的基礎。
* VPSAO-6250-4B型VPSA高原製氧設備整（zhěng）體技術性（xìng）能指標（biāo），在原有甘肅VPSAO-6250-4B的基礎上，已達到和接近（jìn）國際同類產品先進水平，成套機組裝備水平與國外產品存在一定差距。
* LiX型分子篩的應用呈上升趨勢。新型（xíng）更高效的（de）製氧專用分子篩還處（chù）在試驗研究階段，短時間內難以取代LiX型分子篩。
* 簡化流程、降低能耗、降低（dī）投資（zī）、擴（kuò）大產氧（yǎng）規模。
* 製氧工藝流程和操作工藝變化不大，重點優化操作工藝參數，簡化和降低配套機組要求。例如：單級（jí）真（zhēn）空泵取（qǔ）代雙級真空泵；幹式真空泵取代濕式真空泵；鼓風（fēng）機和真空泵風冷、模塊化設計、預拚裝、取消鼓風機出口（kǒu）的換熱器等。
* 工藝參數控製和負荷隨機調（diào）節進一步完善和提（tí）高。
* 昆山錦程氣體VPSA製氧技術的發展，受我國（guó）機（jī）電產（chǎn）品總體水平的製約（yuē）。以鼓風機、真空（kōng）泵為例（lì），目前的產品品種單一（yī），單機能力小，機械效率和國外設（shè）備相比較有較大的差距，新技術采用（yòng）進展（zhǎn）緩慢。急需的壓（yā）力（lì）脈動小，排氣（qì）溫（wēn）度低的鼓風機，幹（gàn）式真空泵等設備，短期內難以裝備VPSA製氧設備。
* 麵對現有技術水平現狀，隻有加大研發投入，不走跟隨技術發展（zhǎn）的老路，超前予研新一代製（zhì）氧工藝。近期應充分發揮自身優勢，回避（bì）短期內難以解決的技術弱勢，研製新的工藝。
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