冶金行业空分能耗分摊计算方法.docx

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冶金行业空分能耗分摊计算方法

ICS77.010

H04

YB

中华人民共和国黑色冶金行业标准

YB/TXXXXX—XXXX

冶金行业空分能耗分摊计算方法

Energyconsumptionsharemethodofairseparationunitproductsformetallurgicalindustry

（征求意见稿）

XXXX-XX-XX发布

XXXX-XX-实施

中华人民共和国工业和信息化部发布

目  次

前言II

1范围1

2规范性引用文件1

3术语和定义1

3.1空分产品1

3.2压缩功1

3.3能耗分摊比1

4工艺及原理1

4.1工艺1

4.2原理2

4.3气体产品的品质2

4.4气体产品压力等级3

5能耗分摊计算方法3

5.1空气分离装置能耗分摊计算方法3

5.2产品能耗计算4

5.3产品能耗计算实例4

附　录　A5

附　录　B6

前  言

本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

本标准由中国钢铁工业协会提出。

本标准由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183）归口。

本标准起草单位：

本标准主要起草人：

冶金行业空分能耗分摊计算方法

1　范围

本标准规范了冶金行业空分产品的能耗分摊的术语和定义及能耗分摊方法。

本标准适用于钢铁行业采用低温精馏法制取氧气、氮气、氩气的空分装置。

钢铁企业配套空分装置，推荐使用本方法进行能耗分摊。

冶金行业空分能耗分摊计算时除符合本标准外，尚应符合国家现行有关法规和标准的规定。

2　规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T3863工业氧

GB/T3864工业氮

GB/T4842氩

GB/T8979纯氮、高纯氮和超纯氮

JB/T8693大中型空气分离设备

3　术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1　

3.2　空分产品airseparationproducts

以空气为原料制取生产的氧气、氮气、氩气、液氧、液氮、液氩产品，以及以氧气、氮气、氩气为原料气进行压缩的产品。

3.3　

压缩功compressionpower

将空分气体产品压缩到用户需要压力，实际需要消耗的功。

3.4　

能耗分摊比proportionofenergyconsumption

空分产品氧气、氮气、氩气以及液氧、液氮、液氩等在分摊整个空分装置能耗时所占的比例。

4　工艺及原理

4.1　工艺

图1工艺流程示意图

4.2　原理

钢铁厂配套空分装置一般采用低温精馏法制取，简要原理为空气经过滤、压缩、预冷、净化后，被反流的低温产品气及排放气冷却到液化温度，在精馏塔内进行精馏分离。

根据空气中各组分沸点的不同，在空分塔不同的部位分别提取氧气、氮气和氩气（空分装置的冷量来源有空气膨胀和氮气膨胀两种方式）。

各种气体产品分别被压缩机压缩至钢铁冶炼需要的压力后，通过管网输配至用户。

4.3　气体产品的品质

气体产品的品质应符合表1规定。

表1气体产品的品质表

序号

项目

单位

建议值

允许值

1

氧气

%

≥99.8

≥99.5

2

氮气

%

≥99.999

≥99.9

3

氩气

%

≥99.999

≥99.99

当钢铁厂冶炼钢种品质要求高时，相应的对氧气、氮气、氩气品质要求也会提高，建议空分设备精馏产品品质达到表1中的建议值。

4.4　气体产品压力等级

其气体产品压力应符合表2规定。

表2气体产品压力等级表

序号

项目

单位

建议值

允许值

1

中压氧气

MPa

≥3.0

≥2.0

2

中压氮气

MPa

≥3.0

≥2.0

3

低压氮气

MPa

≥1.0

≥0.7

4

中压氩气

MPa

≥3.0

≥2.0

当钢铁厂各工序用气用户对氧气、氮气、氩气压力要求不同时，相应的气体产品的产出压力依照最高用气压力设置，低压力等级的用户减压后供应。

设置空分设备精馏产品送出压力时应考虑管网沿程损失。

5　能耗分摊计算方法

5.1　空分装置能耗分摊计算方法

空分装置产品的总值按式

（1）计算。

…………………………………………

（1）

式中：

Ext——空分装置产品的总值，单位为；

——空分装置产出的各产品的值，单位为；

注：

各产品包括不同压力等级的氧气、氮气、氩气以及液氧、液氮、液氩等，脚标i代表空分装置不同的产品（i=O、N、Ar、LO、LN、LAr分别代表氧气、氮气、氩气以及液氧、液氮和液氩，气态产品还应区分不同的压力等级），各产品的值可以根据热力学性质模型计算等方法获取

——空分装置产出的各产品的产量，单位为。

空分装置产品的能耗分摊系数按式

（2）计算。

……………………………………………

（2）

空分装置产品的能耗分摊比按式（3）计算。

………………………………………（3）

式中：

——空分装置产出的各产品的能耗,单位为，各产品包括不同压力等级的氧气、氮气、氩气以及液氧、液氮、液氩等；

–空分装置产出的各产品的能耗分摊系数，各产品包括不同压力等级的氧气、氮气、氩气以及液氧、液氮、液氩等。

5.2　产品能耗计算

空分装置的实际总能耗按式（4）计算。

……………………………………………（4）

式中：

Nt——空分装置的实际总能耗，单位为；

——空分装置所有耗能各部件的实际能耗，单位为。

注：

各部件包括空压机、水泵、再生加热、液氧泵、液氮泵、液氩泵等，其中的非电力能耗折算为电耗

空气分离装置各产品的能耗分摊按式（5）计算。

………………………………………………（5）

输配至用户的产品的总能耗

当空分产品离开空分装置后直接配送至用户时，各空分产品的总能耗按式（6）计算。

…………………………………………………（6）

当空分产品离开空分装置后需要进一步压缩到用户需要压力时，则各空分产品的总能耗按式（7）计算。

……………………………………………（7）

式中：

——空分装置产出的产品压缩到用气压力所需的压缩功，即实际压缩机的功耗，单位为。

各气体产品的单位能耗按式（8）计算。

……………………………………（8）

式中：

–压缩机的排气量，单位为。

5.3　产品能耗计算实例

参见附录B。

附　录　A

（资料性附录）

常见空分产品的值

表A.1常见空分产品的值

产品

温度/℃

压力/MPa

/

液氧

-178

0.27

0.2748

液氮

-193

0.42

0.2421

液氩

-182

0.26

0.3580

氧气

20

0.1

0.04668

氧气

20

0.5

0.09593

氧气

20

5

0.1643

氮气

20

0.1

0.007198

氮气

20

0.5

0.05656

氮气

20

8

0.14040

氩气

20

0.1

0.1437

注：

表中值根据PR方程计算得到。

附　录　B

（资料性附录）

空气分离装置能耗分摊的计算实例

已知某52000制氧机（内压缩）全部产品的主要参数。

产品

产量/

纯度

压力/MPa

温度/℃

氧气

43000

4.60

37.5

高压氮气

9000

8.15

37.5

中压氮气

60600

0.5

20

低压氮气

7000

0.01

20

液氩

1020

，

0.15

-182

根据各个产品的纯度、温度及压力，可以根据热力学性质模型或者查表得到各产品的值：

，，，，。

空气分离装置产品的总值为：

空气分离装置产品氧的能耗分摊系数为：

同理可得：

，，，。

根据实际生产可知空气分离装置的总能耗为，空分装置产出的产品不再需要进一步加工时，则氧产品分摊的空分装置能耗为：

同理：

，，，。

氧产品的单位能耗为：

同理：

，，，。

当空分装置产出的产品需要进一步压缩到用户压力时，各个产品分摊的空分装置能耗不变，各个产品的单位能耗需要加上对应的压缩机能耗，例如已知氮压机实际功率，将低压氮压缩到更高压力时：

。