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空分設備是以空氣為原料，通過壓縮循環(huán)深度冷凍的方法把空氣變成液態(tài)，再經(jīng)過精餾而從液態(tài)空氣中逐步分離生產(chǎn)出氧氣、氮氣及氬氣等惰性氣體的設備，廣泛應用于傳統(tǒng)的冶金、新型煤化工、大型氮肥、專業(yè)氣體供應等領域。

高效節(jié)能是空分設備運行的重要經(jīng)濟指標，北京科技大學教授李化治在“對空分高效分子篩的應用及相關設計問題的探討”報告中指出，鑒于當今環(huán)境污染，大氣條件惡化對空分的新要求，其高效吸附劑的研制和應用是根本應對的辦法，無論是空分舊設備的節(jié)能改造及新空分的設計制造，高效分子篩的應用都刻不容緩。目前我國在大型空分設備的整體國產(chǎn)化上與世界水平還有差距。

有所突破

我國大中型空分設備的設計制造迄今已有60多年的歷史，走過仿制、引進技術、自主研發(fā)三個階段：

第一階段為上世紀改革開放前，在計劃經(jīng)濟的指令下，走過了仿制俄羅斯空分機型的蓄冷器切換流程、鋁帶式蓄冷器切換式流程、板翅式換熱器切換流程空分設備等階段，主要產(chǎn)品等級為1000、3350、6000m3/h空分設備。當時的設備存在著產(chǎn)品產(chǎn)量、純度達標難、能耗高、可靠性差的各種不足。

第二階段為上世紀80年代，我國引進了德國林德公司的大型空分設備設計制造技術，使我國的中大型空分設備設計制造水平迅速提高，空分流程進步到分子篩吸附的全低壓流程。這一時期空分設備等級主要為6000、10000m3/h，其用戶為冶金工業(yè)企業(yè)居多。

第三階段上世紀90年代后，以杭氧為代表的我國空分設備制造業(yè)在消化吸收引進技術的基礎上，自主研發(fā)了新一代的帶增壓透平膨脹機分子篩吸附、規(guī)整填料精餾塔技術流程空分設備。國內(nèi)企業(yè)突破了流程組織、流程計算、精餾計算等空分設備設計技術的難關，掌握了空分設備設計制造的全部技術要領，并擁有自主知識產(chǎn)權，使國產(chǎn)空分設備的產(chǎn)量、純度、氧提取率、單位氧能耗等技術參數(shù)指標均達到了世界一流水平。國產(chǎn)空分產(chǎn)品更大規(guī)格從10000m3/h，上升到了15000m3/h。這一期間，林德、液空等國際大牌企業(yè)看好中國的大型空分設備市場，在國內(nèi)建合資或獨資公司，并向市場推出20000m3/h及以上規(guī)格的大型空分設備，而后又推出60000等級以上規(guī)格的大型空分設備。

2000年以后，隨著我國冶金、石化、煤化工等產(chǎn)業(yè)對大型、特大型空分設備需求的迅速增長，促進了我國空分設備行業(yè)的快速發(fā)展，以杭氧、川空、開封空分等為代表的一大批民族空分設備制造企業(yè)緊跟世界空分技術發(fā)展的步伐，通過自主創(chuàng)新、自主研發(fā)，開發(fā)了適應冶金、石化、新型煤化工需要的不同內(nèi)壓縮流程的大型空分設備。設備更大規(guī)格迅速地從20000m3/h提高到了30000、40000、50000、60000m3/h，又從60000等級上升到了8～12萬等級，滿足了國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，國產(chǎn)大型空分設備發(fā)展過程取得的階段性成果。

仍有差距

經(jīng)過幾十年的沉淀，國產(chǎn)大型、特大型空分設備在容量規(guī)格不斷增大的過程中，并經(jīng)上百套大型空分設備的實踐，設計制造水平也取得很大的進步。杭氧流程掌握了空分流程組織、流程計算、精餾計算、精細制造、安全評估等空分設備設計制造技術，在配套部機基本相同的情況下，國產(chǎn)化設計、制造、成套的大型、特大型空分設備的產(chǎn)品產(chǎn)量、純度、品種、達到壓力、氧提取率、能耗、運行周期等技術性能指標，已經(jīng)達到了國際一流水平，與外資企業(yè)的產(chǎn)品勢均力敵。以致于外資品牌產(chǎn)品成套價格也大幅度地下降，與國產(chǎn)設備處在同一水平線上。但是同國外先進水平相較仍有差距。

空分配套的大型壓縮機組及增壓機是空分設備中關鍵轉運部機，占大型、特大型空分設備投資額的40%左右，其效率高低直接影響成套空分設備的效率與能耗，國產(chǎn)大型空壓機、增壓機組與曼透平、西門子公司的機器尚存在一定的差距，且國產(chǎn)機業(yè)績不多，無法取得成套廠商和廣大用戶的認可，這也是大型、特大型空分國產(chǎn)化率不高的關鍵?？辗峙涮椎耐钙脚蛎洐C、低溫液體泵也存在與壓縮機一樣的窘境。

國產(chǎn)空分設備成套和配套部機在整體技術水平能達到國外同類產(chǎn)品水平，但國產(chǎn)設備往往存在可靠性不高的問題。設計、制造過程中的精細化管理不夠，各種小錯誤不斷，從而使小問題釀成大問題，這也是用戶在同等條件下選擇進口的主要因素。另外，總體設計、結構設計、管道布置等的考慮上，存在粗、大、笨，既浪費材料又不美觀的通病。

從空氣過濾器到壓縮機、增壓機、換熱器、容器、泵、閥，各種管材、板材、吸附劑、儀器儀表，需要各行各業(yè)眾多單位的配合協(xié)調(diào)，針對空分設備所需的特別低溫環(huán)境下和氧介質環(huán)境下的特殊配套，專門設計、專業(yè)制造。國內(nèi)未形成系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈，特別是在大型、特大型空分的開發(fā)上，許多環(huán)節(jié)缺乏，造成只能依賴進口或無法滿足成套性能的要求。

趨勢自主

氣體分離設備行業(yè)中在經(jīng)歷了高速發(fā)展階段，進入了“新常態(tài)”的發(fā)展期，需求在萎縮，但空分設備是國家重大裝備的組成部分，大工業(yè)的發(fā)展離不開空分設備，空分設備大型化、特大型化、機組集群化成為一種趨勢。特大型化的空分設備可以直接減少大型冶金、化工項目的空分設備臺數(shù)，進而減少設備投資、設備用地和設備運行、維護的人工工作量，空分設備大型化與機組集群化，有利于設備的統(tǒng)一管理，但同時對現(xiàn)場布置優(yōu)化提出更高的要求。

空分流程的多樣化也是大型空分設備的發(fā)展趨勢之一。由于隨著工業(yè)工藝發(fā)展，特別是煤化工領域中空分設備，用戶對空分產(chǎn)品的純度、壓力、時長等規(guī)格，如：煤化工中各種工藝流程不同，對氣體產(chǎn)品的需求品種就不一樣，又因不同的氣化爐的類型、規(guī)格，對氣體產(chǎn)品要求又不一樣，有高壓氧、中壓氧、高壓氮、中壓氮、低壓氮、儀表空氣、液氧、液氮等多種規(guī)格，而且用氣量變化也很大，這就對空分設備流程設計、運行提出更高要求，將要求空分設備廠商，以工藝包模式，對各類流程實現(xiàn)整體開發(fā)。此外，開發(fā)IGCC等空分新應用領域的流程、大型空分稀有氣體全提取流程、混合塔制取低純度氧的流程、超高純氧、氮提取流程等也是大型空分發(fā)展趨勢之一。

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展，工業(yè)4.0體系日趨成熟，充分運用互聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控，建立遠程監(jiān)控系統(tǒng)，實時收集大型空分設備運行數(shù)據(jù)，并進入大數(shù)據(jù)分析，進行自動故障診斷，為用戶提出優(yōu)化操作建議，及時發(fā)現(xiàn)問題，改進設計方案。

在一些用戶企業(yè)中，尤其是鋼鐵企業(yè)中，存在著用氧不均衡的狀況，而空分設備生產(chǎn)又是必須連續(xù)性運行的，因此就造成了鋼廠用氧量減小時，大量的氧氣被放空，遭成能源的巨大浪費。特別是在隨著空分的超大型化，空分設備的設計能力與供求量之間矛盾更為突出。同時，隨著市場競爭日益加劇，企業(yè)對成本的控制越來越嚴，而降低氧氣放散率成為了降低制氧成本的關鍵。空分設備的智能化，自動變負荷技術的推廣應用成為大型空分設備發(fā)展的必然趨勢。

空分設備的設計、制造的精細化是大型空分設備的發(fā)展趨勢?？辗衷O備技術已發(fā)展到了一定的水平，進一步提高與發(fā)展的空間有限，因此提高大型空分設備設計的精確化，制造的精細化程度，是大型空分設備發(fā)展關鍵。另外，大型、特大型空分設備在大型工業(yè)化中的重要性，也決定了大型空分設備越來越要求精制。

在大型、特大型空分設備國產(chǎn)化的同時，帶動相關機組、配套部機、配套元器件的國產(chǎn)化，如：開發(fā)低阻高效高壓板式換熱器，承壓可達12.5MPaA以上，強化翅片的換熱效果和承壓能力;開發(fā)高效節(jié)能的主冷凝蒸發(fā)器，在保證安全的情況下盡可能降低液位溫差，保證能耗更優(yōu);開發(fā)低溫關鍵配套閥門，滿足各種工況下開關及調(diào)節(jié)要求;開發(fā)透平膨脹機及全液體高壓膨脹機，提高運轉效率，適應各類流程;開發(fā)全系列高效產(chǎn)品壓縮機，提高運轉效率，適應各類流程。

通過與風機、泵閥等行業(yè)共同研發(fā)，形成國產(chǎn)空分設備的產(chǎn)業(yè)鏈，進一步提高大型、特大型空分設備的國產(chǎn)化率，其中：60000m3/h等級及以下成套空分設備的國產(chǎn)化率從現(xiàn)在的50%～70%提高到80%以上，主要是配套空壓機、增壓機的效率與可靠性提高，實現(xiàn)真正的國產(chǎn)化;60000m3/h以上等級成套空分設備的國產(chǎn)化率從現(xiàn)在的35%提高到60%以上。

《中國制造2025》提出了通過“三步走”實現(xiàn)制造強國的戰(zhàn)略目標：第一步，到2025年邁入制造強國行列;第二步，到2035年中國制造業(yè)整體達到世界制造強國陣營中等水平;第三步，到新中國成立一百年時，綜合實力進入世界制造強國前列?，F(xiàn)階段我國大型、特大型空分設備國產(chǎn)化制造水平已通過自身的努力實現(xiàn)邁入了制造強國的行列，因此今后10年中，應努力實現(xiàn)大型、特大型空分設備成套設計制造及關鍵配套機組達到世界先進水平，整體達到世界制造強國中等水平。

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