摘要：针对氮气系统运行成本高的现状，探索并分析了其他几种氮气供应方式，通过全面对比，最终确定采用自购自营国产空分系统的供气方式，目前氮气系统作为后备与其连锁，空分系统投用后氮气供应成本至少降低50%，同时供气稳定性也有所提高，对电子行业氮气系统节能、降耗具有一定的参考意义。
关键词：氮气系统运行成本 空分系统 节能
0引言
氮气是一种常用的化学惰性气体，被广泛用于化工、电子、机械、冶金等行业【1】。本公司是电子行业重点科研生产单位，电子元器件生产中需要大量使用氮气，目前公司采用液氮气化的方式进行氮气供应。随着公司不断扩产，氮气使用量一直呈现快速上升趋势，为降低氮气运行费用，公司积极探寻其他供应方式，以便降低氮气成本、节能降耗。
1、氮气系统现状
目前公司氮气供应方式为：外购液氮通过槽车每天对储罐进行充装，储罐增压后（由0.5MPa增至1.2MPa）液氮经空温式气化器转化为氮气，最后经调压阀减压后以0.83MPa~0.92MPa的压力通过管道集中供应。该方式工艺简单、系统可靠、人力成本低，但供气成本过高，且存在因极端天气和交通管制槽车无法及时到场导致断供的风险。
近几年来半导体行业快速发展，公司氮气用量一直以20%以上的速度增长，液氮采购量也逐年大幅增长（如表1所示）。
表1 液氮年采购量及变化情况
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2、目前氮气供应成本
标况下液氮的密度约808kg/m3，液氮的理论转化率为640，因此每吨液氮可转化氮气约800Nm3/h，按目前采购单价800元/吨计算，采用液氮气化方式供应氮气直接成本约为1元/Nm3，考虑到充装损耗和人员成本，实际成本约1.05元/Nm3。考虑到氮气的经济型和重要性，公司积极与厂家交流并进行多次调研，发现常用的供应方式除液氮气化外还包括自建空分系统【2】、租赁制氮设备按用量付费两种。
3、其它氮气供应方式制气成本
3.1 自营空分系统 （按2000Nm3/h国产设备为例）
（1） 人员工资：该岗位需10人，按人均10万/年计算，总计为100万元/年；
（2） 系统电费： 0.73元/度，按运行功率800kw计算，全年运行8568小时，约686万度，合计约500万元；
（3） 循环冷却水冷负荷、水泵电费： 30万元/年；
（4） 固定资产折旧：总价按800万元估算，现按14％年折旧率计算，为112万元/年；
（5） 年度维保费：按固定资产的5％计算（正常运行维护保养费用很少），为40万元/年；
（6） 站外管网及计量收费系统维保费：20万元/年。
以上年运行费共计802万元，年供应高纯氮2000×8568＝1714万Nm3，则高纯氮制气成本约0.47元/ Nm3，考虑到停机和放空损失，实际综合成本约0.49元/ Nm3。
3.2 租赁制氮设备按用量付费（ 按2000Nm3/h计算 ）
每月氮气成本= 月固定服务费 + 电费 + 循环水冷负荷
其中：月固定服务费：32.6万元/月
电费：30.6万元/月
循环水冷负荷：1.9万元/月
以上年运行费共计781.2万元，年供应高纯氮2000×8568＝1714万Nm3，则高纯氮制气成本为0.46元/ Nm3，考虑到停机和放空损失，实际综合成本约0.48元/ Nm3。
4、三种供应方式详细对比：
表2 不同供应方式详细对比
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5、结束语
综上所述，无论自建自营空分系统还是租赁制氮设备按用量付费，氮气供应成本均较目前供气方式降低约50%，自营空分系统虽然建设与运行难度较大，但用气自主可控，加上有技改项目支持，对公司是最为有利的，且系统规模越大，运行成本越低（测算3000Nm3/h空分系统，综合成本约0.4元/Nm3），因此公司最终确定采购一套2000Nm3/h空分系统，采用单塔污氮反流工艺供气【3】，现有氮气系统与其连锁，作为后备系统在空分系统故障停车时进行氮气供应【4】，确保氮气供应的可靠性。投用后氮气供应成本将会明显降低，稳定性也会明显提高，对电子行业氮气系统节能、降耗具有一定的参考意义。
参考文献：
[1] 宗远航,刘文智等.海上平台氮气系统流程工艺【J】.当代化工研究,2016(5):76.
[2] 黄海涛.空分装置的系统组成及安全使用探讨【J】.工业、生产,2015(4):41、53.
[3] 陈文娟,张贵改.港口制氮设备的选型【J】.港口科技.港口管理,2016(6):40-41.
[4] 周红碧,胡景辉等.氮气后备系统改造【J】.河南化工，2015(11):35-36.
作者简介：贺振强（1986.12-），男，汉族，河南焦作人，硕士，工程师，从事压缩空气、氮气、真空等气体技术研究和相关设备管理工作。
E-mail：hzq4567@163.com. 单位：中电国基南方集团有限公司
论文作者:贺振强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/17
标签：氮气论文; 万元论文; 系统论文; 成本论文; 液氮论文; 方式论文; 空分论文; 《基层建设》2019年第31期论文;