摘要：阐述杭氧6套10万m³/h等级空分设备的试车及运行过程，以及满负荷运转测试情况；从节能和保证气体供应等方面分析了运行和负荷测试情况。
1、项目概况
神华宁煤400万煤炭间接液化项目是国家“十二五”煤炭深加工示范项目，也是当今全球一 次建设规模最大的煤化工项目，更是国家能源安 全的有力保障。项目投资概算550亿元人民币；工 程设计每年产能：400万t油品+100万t甲醇。项 目以煤为原料，年消耗量为2459.5万，年产合成 油品405.3万t，其中调和柴油273．7万t、石脑油 98.3万t、液化气33_3万t，副产硫磺33万t、混 醇7.5万t和硫酸铵l0.7万t。生产过程中，整个煤化工项目每小时需要消 耗120多万m。氧气，需要建设1个12套10万m³/h等级空分设备集群。这个空分集群无论是合同金 额、空分设备规模，还是技术复杂性，均居世界 第一，令全球空分行业瞩目。在国际公开招标中， 杭氧获得了二系列6套10万m³/h等级空分设备 标段，揭开了特大型10万m³/h等级空分设备国 产化的序幕。
2、空分设备概况
杭氧系列(二系列)空分设备由6套独立的 10万m³/h等级空分设备和1套与之配套的液体贮 存及后备系统组成，每套空分设备包括：空气过 滤系统、空气压缩系统、空冷器、空气预冷系统、 分子筛纯化系统、低温冷箱系统、冷箱附属设施及相应的仪控系统和电控系统。
6套10万m³/h等级空分设备均采用全低压分子筛吸附净化、空气透平增压膨胀机+液体膨胀 机制冷、产品氧气和高压产品氮气内压缩、低压 产品氮气外压缩、空气增压以及带增效氩塔的工 艺流程方案，具有运行可靠、流程先进、操作方便、 能耗低等优点。
杭氧系列6套10万m³/h等级空分设备的前5 套(7# ～11# )采用曼透平公司三大机组；第6套 (12# )空分设备配套压缩机组为国内自主设计、制 造，空压机、增压机由沈阳透平机械股份有限公 司制造，汽轮机由杭州汽轮机股份有限公司制造。空压机型号为MAC180，采用8级轴流2级离心式；增压机型号为SVK50—6H，为6级离心式；汽轮机 型号为HNKS71／3．0。由杭氧成套提供的第6套 (12 )空分设备采用大型空压机组、大型汽轮机组 及高／低压一体铝制板翅式换热器3项重大设备国 产化技术。
3、空分设备试车情况
杭氧系列10万m³/h等级空分设备自2014年 8月开始设备安装，至2016年12月16日完成了 全部6套10万m³/h等级空分设备的设备中交， 2017年1月开始6套空分设备调试工作。2017年 1月13日首套汽轮机冲转成功，3月15日首套空 分设备生产出合格氧、氮产品，8月25日，全部 6套10万m³/h等级空分设备生产出合格氧、氮产 品且并人管网。下面就杭氧系列6套10万m³/h等 级空分设备试车情况进行详细介绍。
3.1 7# (杭氧系列第一套)空分设备
2017年1月13日汽轮机冲转成功，2月2日 三机联动试车成功，2月17日裸冷结束，3月15日 7#空分设备生产出合格氧、氮产品。4月10日停 车消缺，6月21日再次开车，6月27日氧气并人 生产管网。2017年7月28日对该套空分设备进行 了100％ 负荷测试。
3.2 8# (杭氧系列第二套)空分设备
2017年2月24日汽轮机冲转成功，3月11日三机联动试车成功，7月22日裸冷结束，8月13日 空分设备生产出合格氧、氮产品。8月15日氧 气并人生产管网。8月20日对该套空分设备进行 了100％负荷测试。
3.3 9# (杭氧系列第三套)空分设备
2017年1月21日汽轮机冲转成功，2月9日 三机联动试车成功，2月24日裸冷结束，5月12日 9 空分设备生产出合格氧、氮产品。2017年8月 2日对该套空分设备进行了100％负荷测试。
3.4 10#【杭氧系列第四套)空分设备
2017年4月5日汽轮机冲转成功，5月2日 三机联动试车完成，7月17日完成裸冷，8月9日 10#空分设备生产出合格氧、氮产品。
3.5 11# (杭氧系列第五套)空分设备
2017年6月22日汽轮机冲转成功，2017年 6月27日三机联动试车成功，2017年7月31日 裸冷结束，8月25日l1 空分设备生产出合格氧、 氮产品。
3.6 12# (杭氧系列第六套)空分设备
2017年4月5日汽轮机冲转成功，5月2日 三机联动试车完成，6月14日裸冷结束，7月l1日 12#空分设备生产出合格氧、氮产品。2017年8月 24日对该套空分设备进行了100％ 负荷测试。
4、空分设备满负荷测试情况
截至2017年8月25日，7# 、8# 、9# 、12#空分 设备均完成了100％负荷测试。此次负荷测试由第 三方专业机构——机械工业气体分离与液化设备 产品质量监督检测中心主持。下面就杭氧系列6套 10万m³/h等级空分设备负荷测试情况进行介绍。
4.1 7#空分设备
7# (杭氧系列第一套)空分设备负荷测试期间 大气温度为35℃，未开启液体膨胀机及冷冻机组， 低温泵冷箱未装填绝热材料。7#空分设备负荷测 试情况见表1。
4.2 8#空分设备
8# (杭氧系列第二套)空分设备负荷测试期间 大气温度为28℃，未开启液体膨胀机及冷冻机组， 低温泵冷箱未装填绝热材料。8#空分设备负荷测 试情况见表2。
4.3 9#空分设备
9# (杭氧系列第三套)空分设备负荷测试期间 大气温度为35℃，未开启液体膨胀机及冷冻机组， 低温泵冷箱未装填绝热材料。9#空分设备负荷测 试情况见表3。
4.4 12# 空分设备
12# (杭氧系列第六套)空分设备负荷测试期 间大气温度为32℃，未开启液体膨胀机及冷冻机 组，低温泵冷箱未装填绝热材料。12# 空分设备负 荷测试情况见表4。12#空分设备配套国产压缩机组、汽轮机及主 换热器，压缩机组采用沈鼓产品，汽轮机采用杭 汽产品，主换热器采用杭氧产品，承担了大型装 备制造国产化的重任。
在空分设备已经建成投运的情况下，在所有 的大气条件中，大气温度是影响空分设备产量及 能耗的最重要因素之一，随着大气温度的升高， 空分设备的产能将会降低并且能耗会显著增加。空分设备的能耗主要在空压机组上，大气温度越高，空气密度越小，在空压机导叶入口开度相同 的情况下，空压机进气量减少，空分设备产量将 会降低。如需保持空分设备产量不变，就需开大 空压机人口导叶，这将导致空压机组能耗上升。由于该项目采用空冷器来冷却汽轮机后乏汽，乏 汽在空冷器管束单元中与来自轴流风机的空气换 热，然后凝结成冷凝水进入凝结水箱。大气温度 越高，汽轮机乏汽和空气的换热温差越小，在空 冷器换热面积一定的情况下，所需换热的空气量 越多；如果空冷器风机在最大负荷的情况下换热 空气量仍然不够，将会导致汽轮机乏汽压力上升， 乏汽压力上升就会导致汽轮机蒸汽耗量增加。查 阅生产厂家资料发现，在设计乏汽压力为20 kPa (A)时，乏汽压力每增加5 kPa，汽轮机能耗将会 增加3％ 左右。
分析7#、8 #、9 #、12 #空分设备负荷测试情况， 结果如下：
(1)在夏季35℃的炎热天气情况下，7# 、9# 空分设备的氧、氮指标达到合同要求，完全满足 下游工艺生产，机组能耗与设计能耗稍有偏离。表明杭氧系列空分设备在全年任何时间段氧、氮 产量都可以满足合同要求，不会产生空分设备由 于夏季工况运行而导致下游工艺减产的问题。
(2)在28℃的大气设计点情况下，8 #空分设 备的氧、氮指标达到合同要求，机组能耗比设计 能耗低2．5％。表明杭氧系列空分设备在设计点情况下能耗优异，处于世界先进水平。
(3)在32℃的天气情况下，12#空分设备的 氧、氮指标达到合同要求。表明国产10万m³/h等 级空分设备及空压机组研制成功，填补了国内空 白，打破了国外厂商对特大型空分设备和空压机 组及汽轮机的垄断，是我国重大装备国产化的又 一突破。从试车阶段杭氧6套10万m³/h等级空分设 备的运行情况看，空压机人口导叶最大开到65％， 国产化空分设备还有继续优化和挖潜的空间，无 论是空气预冷系统、分子筛纯化系统、膨胀机制 冷系统，还是精馏系统，都还有余量。进入10月， 因400万 煤制油项目进行入冬前的消缺检修阶 段，6套国产化10万m³/h等级空分设备除7 #、8 #继续运行为全项目提供置换、保安氮气外，其他 4套空分设备全部停运，也借此机会对各套空分设 备进行检修。
2017年8月25日，中国机械工业联合会与中 国通用机械工业协会在宁夏联合组织召开了国产10万m³/h等级空分设备及空压机组工业运行评审 会。会议邀请了国家能源局、专家评审组、研制 单位及用户代表。经过专家组评审，认为杭氧系 列10万m³/h等级空分设备技术先进、运行平稳、 能耗优异，可以满足国内大型煤化工、石油化工 及冶金等重大工程对10万m³/h及以上等级空分设备的需要，建议尽快推广使用。
