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钢铁行业对制氧机的选型有什么要求

已解决 悬赏分:0 - 解决时间 2013-01-11 09:12
2896 次关注     提问者: zbzhuohui  
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国内制氧机经过了50多年的发展,从50m3/h开始,发展到大型制氧机,其工艺经过了石头蓄冷器除湿机流程、全低压板式切换式流程、常温分子筛吸附增压膨胀机流程、规整填料上塔和全精馏制氩流程,制氧机技术随着钢铁冶金、化工行业的发展而同步发展。由于行业的不同,对制氧机的选型要求也不同,本文对钢铁行业制氧机的选型要求进行简析。
1 制氧机选型的依据
    (1)钢铁企业的用气量虽然时起时伏地变化,但可按每小时的气体平均用量作为其消耗量,低峰与高峰用球罐贮存来平衡。外围综合管线中气体采用中压管道输送到用户区域,管道以平均用量高于一个等级调压以后送往用户。作为高炉富氧喷煤用氧,基本是平均用量,由此统计出整个企业的氧气、氮气、氩气用量,作为选择制氧机类型的依据。
    (2)钢铁企业的用气,主要是气态。目前制氧机流程分为气体外压缩及内压缩两种。内压缩流程由液氧泵压缩至3.OMPa回收冷量,气体出塔。外压缩流程是回收冷量后的气氧出塔,再经气体压缩机压缩到3.OMPa送出。从节能降耗的目的出发,应选择以生产气体为主的全低压、外压缩流程。内压缩流程能耗略高,投资成本及运行费用也高。
    (3)钢铁企业一般每年一次大修,而制氧机检修周期一般为两年一次。大修期间,制氧厂气体会产生放空现象。一个产量上千万吨大型钢铁企业,全年平均每个月都有车间检修,但考虑到市场的销售旺季与淡季,有时会有两个以上车间同时检修。虽然放空量可以由高炉调节富氧来达到气量平衡,制氧机选型也要精确地考虑到用气体量,尽可能地减少放空量。
    (4)气体外供可以是气体和液体,所以在选择制氧机的同时,要考虑一部分的液体、气体外供。一般制氧机都可以生产部分液氧和液氮。液氧量可以达氧气量的3%,如需供应更多的液体,可选择气体液化装置来弥补,配贮存系统外供液体及应付故障停车时的用气。
    (5)钢铁企业的生产具有连续性的特点,特别是高炉、转炉用氧、氮、氩,平时绝对不允许制氧机停产,所以制氧机的选型必须要考虑能长期安全、稳定、可靠地运行。
    (6)随着钢铁企业的产品档次和技术装备的提高,对气体质量的要求越来越高,原来纯度低一点也可吹氧,现在当氧气纯度低于99.2%02时就不能送氧;而高炉作保护气用的氮气,纯度则要求在99.99%以上。至于氩气,对钢材质量有着举足轻重的作用,特别是高碳钢。所以,制氧机产品的质量相当重要,更要符合对外供气的要求。
 
2 制氧机选型的特点
2.1 制氧机选型
    (1)目前,全低压大型制氧机普遍采用规整填 料塔、全精馏制氩技术、分子筛吸附、增压膨胀机 的气体外压缩流程,产量与需求量相等,纯度要求 是:氧气99.6%O2;氮气99.999%,其中含氧≤5 ×10-6;精液氩02≤2 ×10-6、N2≤3 ×10-6。
    (2)运行周期2年以上,电耗0.62kWh/m3~ 0.65kWh/m302(含压氧)。
    (3)可同时配置气体液化设备,以调节多余气 体,作为贮备或对外供应。
    (4)对不用冷冻机工艺的空气纯化系统,南方 地区也要配备一台冷冻机作备用,以解决夏天炎热 天气造成的影响。
    (5)采用蒸汽加热器加温再生分子筛,以节约 电耗。
    (6)水处理采用离子棒代替药剂, 以免除繁琐 作业。
2.2 机械选型
    (1)膨胀机的膨胀空气量可选大一点(可调), 这样能缩短启动时间;可调节液氧和液氮产量。
    (2)大型空压机可选进口设备(随着本国机械 行业发展,可订国产的),离心式氧、氮压缩机可 选国产的,这些产品已有优良的使用业绩。
    (3)冷却水泵可选用单级泵或多级泵。
2.3 配套阀门
    配套常规阀门,应选用8年以上使用寿命的产 品,阀体为铸钢,阀杆、阀芯密封面为不锈钢材质 的, 目前社会上的阀门真假难辨,应将其材质注明 清楚,并经试压测试,才能确保质量。其它专用阀 门应按压力等级、各介质使用的材质、禁油等特殊 要求进行配套。
3 制氧机选型案例的介绍
    我们根据沙钢的发展规划,先后在2001年和 2002年与杭氧签订了两组2 ×21000m3/h制氧机。 现简单介绍如下。
3.1 制氧机的主要技术性能
    空压机排量约113800m3/h,空压机排压约 0.62MPa(A);氧气产量21000m3/h,氧气纯度 99.6%02;液氧产量650m3/h,纯度99.6%02;氮 气产量21000m3/h,氮气纯度<5 ×10-6O2;液氮产 量300m3/h,纯度<5 ×10-602;精液氩产量大于750m3/h,纯度≤2 ×10-602、 ≤3 ×10-6N2; 制氧 电耗(不包括压氧、压氮)约0.39kWh/m302。
3.2 流程特点
    21000m3/h制氧机以确保生产过程长期稳定可靠 运行、节能、操作维修方便为设计原则,采用当今 国际上先进的空分技术,其工艺流程具有以下特点:
    (1)采用全低压、全板翅式除湿机的工艺流程 和设备,可以取得较低的制氧能耗和较高的氧提 取率:
 
 
   (2)空气预冷系统设置水冷塔,充分利用干燥 氮气的冷量,使冷却水温降低,可取消冷水机组 (冷冻机组作为备用)。
    (3)分子筛纯化系统采用活性氧化铝一分子筛 双层床结构,大大延长了分子筛的寿命,同时使床 层阻力减少。
    (4)分馏塔上塔采用填料塔,大大降低了塔的 阻力。氧、氩提取率进一步提高。
    (5)制氧机可以提取一部分的液氧。在不生产 液氧时,采用1%氧气产量的液氧安全排放量,以 达到控制主冷液氧中碳氢化合物的积聚。
    (6)采用全精馏制氩技术,节约能源,取消了 加氢除氩装置,节省厂房投资和运行费用。
    (7)透平膨胀机采用增压机制动工艺,从而减 少了膨胀空气量,使精馏塔工况稳定。
3.3 主体设备配套范围
    ①两套原料空气过滤器为自洁式,处理空气量~180000m3/h;②两套空气透平压缩机为进口,排 气量113800m3/h;配套电机9800kW(采用热变电 阻软起动);③空气预冷系统两套,包括空冷塔、 水冷塔、冷却水泵、冷冻机一台/套。④分子筛纯 化系统两套,包括吸附器两台/套,蒸汽加热器一 台/套,切换阀门一套/每套;⑤分馏塔两套,包括 主除湿机、主塔、膨胀除湿机、液空和液氮过冷 器、粗氩塔工段、粗氩塔Ⅱ段、粗氩液化器、离心 式粗液氩泵进口、精氩塔、精氩除湿机、冷箱等; ⑥增压透平膨胀机四套;⑦氧气透平压缩机两套; ⑧氧氮透平压缩机一套(第二套为氮气透平压缩 机);⑨液氧贮存系统一套(包括500m3贮槽两台, 液氧泵进口两台、国产三台、汽化器两台);⑩液 氮贮存系统一套(包括500m3贮槽一台,液氮泵进 口两台、国产两台、汽化器两台;⑩液氩贮存系统 两套(包括150m3贮槽四台,液氩泵进口两台、汽 化器一台);⑩液体装置一套(包括高低温膨胀机 各一台)。
    以上均为杭氧产品。
    仪控系统:DCS为西仪横河;变送器为罗斯蒙 特;UPS为梅兰日兰15kW,30分钟;压力、差压 开关为德国海龙;测振仪为日本新川;精密减压阀 为德国VDO;调节阀为杭氧工装;电磁阀为日本 SMC;分析仪为进口,其他均为国内产品。电控系 统:主变压器两台;辅助变压器三台;均采用国产 设备,高压电机采用软起动。
    目前,第一套21000m3/h制氧机已于2002年9 月投人运行,运行情况良好,第二套已进入调试阶 段,预计在2002年12月底出氧;第三、四套21000m3/h制氧机已进入筹建工作。

参考资料:作者简介:袁加宇(1953- ),男,1977年从事制氧工作,现任沙钢氧气分厂厂长,工程师。
[我来评论]   回答者: 222.175.*.*  2013-01-11 09:07   
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