基于QFD及TRIZ理论的四层主冷凝蒸发器研制项目

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基于QFD及TRIZ理论的四层主冷凝蒸发器研制项目
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H公司是一家以制造大中型空分设备、石化设备和销售工业气体为主的大型国有企业,是我国空分设备行业唯一一家国家级重点新产品开发、制造基地,属国家级高新技术企业,拥有国家级企业技术中心,享有国家外贸自营权,是我国重大技术装备国产化基地,亚洲最大的空分设备设计和制造基地,并已成为国际空分“五强”企业。

冷凝蒸发器是空气分离设备中的核心部机之一,其在空分设备中的作用是使下塔顶部氮气冷凝,上塔底部液氧蒸发,以提供下塔的回流和上塔的上升蒸气。它借助于从上塔下流的液氧蒸发来冷凝由下塔上升的气氮,产生气氧和液氮。除部分作产品外,主要保证上、下塔精馏过程的正常进行。
板翅式冷凝蒸发器的核心部件就是采用板翅式换热器结构的冷凝蒸发器单元,根据空分等级的不同可以有单层、双层及多层的布置方式。

换热的机理是下塔产生的氮气经由管道导进冷凝蒸发器单元中,在单元中被由上塔来的液氧蒸发作为冷源使其冷凝成为液氮,再经由管道导入下塔中参与下塔精馏。而上塔产生的液氧在冷凝蒸发器中积液,在冷凝蒸发器单元中被由下塔来的氮气蒸发成为氧气,氧气上升参与上塔精馏。考虑液氧操作的安全性,防止碳氢化合物在冷凝蒸发器中积聚,液氧侧要求采用全浸方式并用较大节距的翅片。同时在冷凝蒸发器中设置有在线检测报警的设施。

随着空分设备等级不断地提升,用户对于冷凝蒸发器的要求在不断地提高。首先安全可靠是最基本最核心的要求。其次由于冷凝蒸发器结构越来越复杂,同时用户也要求整套空分具有变负荷多工况运行的能力,这就要求冷凝蒸发器在任何情况都能够保证运行稳定。另外用户在运行节能、结构合理、运输、安装方面也提出了不少要求。

本项目采用ASI(American Supplier Institute)的四阶段瀑布式展开模型的精简模式,从顾客需求开始,运用两个质量屋,将顾客需求转换为对技术特性、工艺参数,即构件产品规划质量屋和工艺设计质量屋。通过产品规划质量屋,将顾客需求转换为技术特性,并根据顾客竞争性评估和技术竞争性评估结果确定各个技术特性的目标值;通过工艺设计质量屋,确定为保证实现关键的技术特性和零件特征所必须保证的关键工艺参数。在此基础上,识别产品规划质量屋中的技术矛盾冲突,通过TRIZ理论及一般性的矛盾解决方法消除冲突,实现主冷凝器的优化设计和合理化配置。

项目成型后,将给公司及客户群带来可观的经济效益。以杭氧年产空分设备制氧量总和达到100万立方米/小时以上计算,每年可以节约运行成本4000万元。本项目应用发明专利2项,新申请发明专利1项,发表论文6篇。


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