降低氧氣放散率生產(chǎn)實(shí)踐

郭慶（天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司動(dòng)力廠，河北涉縣 056404）

降低氧氣放散率生產(chǎn)實(shí)踐

郭慶（天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司動(dòng)力廠，河北涉縣 056404）

針對(duì)氧氣生產(chǎn)中放散率高的問(wèn)題，天鐵集團(tuán)動(dòng)力廠充分利用現(xiàn)有的設(shè)備和資源，通過(guò)采取增設(shè)3#調(diào)壓站、原空分系統(tǒng)與新建空分系統(tǒng)管道聯(lián)網(wǎng)以及鋪設(shè)液體真空管道提取液體產(chǎn)品等措施，完善了供氧系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了氧氣的靈活調(diào)配供應(yīng)，達(dá)到了回收富裕氧氣、降低氧氣放散率的目的。

空分裝置 氧氣 放散 調(diào)壓站 管道 聯(lián)網(wǎng) 液體

1 前言

天鐵集團(tuán)動(dòng)力廠現(xiàn)有6套空分設(shè)備，原空分系統(tǒng)4套，新建空分系統(tǒng)2套，等級(jí)分別為6 000 Nm3/h 2套，15 000 Nm3/h 2套，23 500 Nm3/h 2套。其中原空分系統(tǒng)的1#、2#、4#空分向煉鋼輸送氧氣，3#空分向煉鐵輸送氧氣。新建5#、6#空分向熱軋板公司輸送氧氣。在實(shí)際運(yùn)行中，由于煉鋼、煉鐵生產(chǎn)的非連續(xù)性和氧氣生產(chǎn)的連續(xù)性的矛盾，造成氧氣放散率居高不下，增加了氧氣成本，造成能源浪費(fèi)。因此，降低氧氣放散率成為降本增效的一種有效途徑。

2 存在問(wèn)題

在連續(xù)的生產(chǎn)運(yùn)行中，多臺(tái)空分設(shè)備并列運(yùn)轉(zhuǎn)供氧，由于煉鋼、煉鐵生產(chǎn)的需求和不連續(xù)性，氧氣生產(chǎn)量必須要大于外界用氧量，這樣就會(huì)造成氧氣放散。原空分系統(tǒng)氧氣放散率為4.5%，新建空分系統(tǒng)氧氣散率高達(dá)18%。特別是煉鋼、煉鐵停產(chǎn)檢修期間，由于檢修周期不長(zhǎng)，必然造成氧氣放散率居高不下，造成能源浪費(fèi)。如改變供氧模式停運(yùn)一套設(shè)備，那么在煉鋼、煉鐵停產(chǎn)檢修完成前必須要重新開(kāi)啟這套設(shè)備以保證生產(chǎn)正常用氧，而空分裝置從開(kāi)機(jī)到出氧過(guò)程是很慢的，氧氣放散率是降低了，可是能源并沒(méi)有減少而是消耗在開(kāi)機(jī)上了。這樣不僅沒(méi)有達(dá)到節(jié)約能源的目的，反而增加了工作量。因此，摸索一套新的供氧模式以滿足不同情況下的用氧需要，并最大限度減少氧氣放散迫在眉睫。

3 降低氧氣放散率的方案分析

目前國(guó)內(nèi)降低氧氣放散率的方法很多，最行之有效的方案有以下幾項(xiàng)。

3.1 完善供氧系統(tǒng)，通過(guò)增設(shè)調(diào)壓站將各套空分產(chǎn)品聯(lián)網(wǎng)，聯(lián)合管網(wǎng)供氣

此方案采用多臺(tái)空分設(shè)備并網(wǎng)供氣，通過(guò)調(diào)度平臺(tái)合理調(diào)控，能有效降低氧氣放散率。

3.2 增加氣體球罐，加強(qiáng)氣體緩沖調(diào)峰能力

但是，該方案受廠房布置和投資規(guī)模的限制，氣體球罐不能無(wú)限擴(kuò)大。

3.3 增設(shè)液體貯槽，降低氣體產(chǎn)品產(chǎn)量，增加液體產(chǎn)量

此種方案同增加氣體球罐方案類似，受廠房布置和投資規(guī)模的限制，同時(shí)受空分制冷能力的限制，氣液轉(zhuǎn)換能力有限。

3.4 變負(fù)荷調(diào)節(jié)工況

在外網(wǎng)需求小的時(shí)候降低負(fù)荷，減少產(chǎn)品產(chǎn)量，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。3#空分為內(nèi)壓縮流程，可以實(shí)現(xiàn)變負(fù)荷生產(chǎn)。同時(shí)利用3#空分變負(fù)荷生產(chǎn)能力和4#空分配套的500 m3液氧貯槽的大量貯存液氧的能力，增建一條低溫液體真空管道，將3#空分系統(tǒng)生產(chǎn)的部分液氧輸送到4#空分系統(tǒng)的液氧貯槽內(nèi)，這樣就充分利用了現(xiàn)有的設(shè)備和資源，減少了投資，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了回收富裕氧氣，增加液氧產(chǎn)量的目的，能夠?yàn)楣緞?chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述，要達(dá)到有效地降低氧氣放散率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，可以采用聯(lián)合管網(wǎng)供氣和變負(fù)荷調(diào)節(jié)工況兩種方法。

4 生產(chǎn)實(shí)踐

4.1 增設(shè)3#調(diào)壓站

由于1#、2#、4#空分向煉鋼輸送氧氣，3#空分向煉鐵輸送氧氣，5#、6#空分向熱軋板公司輸送氧氣。在生產(chǎn)過(guò)程中，氧氣生產(chǎn)量總是大于外界用氧量，經(jīng)常出現(xiàn)高壓側(cè)氧氣放散，造成氧氣放散率居高不下。為了合理調(diào)度和分配氧氣，降低氧氣放散率，在1#、2#調(diào)壓站的基礎(chǔ)上增建了3#調(diào)壓站，將原空分系統(tǒng)所有空分設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，完善了供氧系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了原空分系統(tǒng)同時(shí)向煉鐵、煉鋼送氧氣。3#調(diào)壓站由氧氣管道、手動(dòng)閥、調(diào)節(jié)閥、過(guò)濾器、氮?dú)獯祾吖艿澜M成。控制方法是：將V3000閥門的設(shè)定值定為2.2 MPa和0.55 MPa。這樣當(dāng)高壓管網(wǎng)壓力高于2.2 MPa和3#空分氧氣送出母管壓力低于0.55 MPa時(shí)，V3000閥能夠自動(dòng)打開(kāi)，將氧氣輸送至煉鐵管網(wǎng)，避免高壓氧氣管網(wǎng)的氧氣放散。新增3#調(diào)壓站調(diào)控原理見(jiàn)圖1。

圖1 增設(shè)的3#調(diào)壓站

4.2 增收液體產(chǎn)品

3#空分系統(tǒng)為開(kāi)封空分廠設(shè)計(jì)制造的第一套內(nèi)壓縮流程的15 000 Nm3/h等級(jí)的空分系統(tǒng)，靠蒸發(fā)液氧來(lái)生產(chǎn)氣態(tài)氧氣，在設(shè)計(jì)上預(yù)留了較大的富裕度。空壓機(jī)壓縮空氣量有一定的富裕,同時(shí)分餾塔分餾能力的富裕度也比較大，操作上具有較大的彈性。這樣在必要時(shí)可以將氧氣以液氧的形式從3#空分提取出來(lái)，從而使3#空分具備了生產(chǎn)液氧的能力。同時(shí)4#空分系統(tǒng)又配套有500 m3液氧貯槽，具備大量貯存液氧的能力。為充分利用現(xiàn)有的設(shè)備和資源，減少投資，實(shí)現(xiàn)回收富裕氧氣，增加液氧產(chǎn)量的目的，增建了一條低溫液體真空管道，將3#空分系統(tǒng)生產(chǎn)的液氧輸送到4#空分系統(tǒng)的液氧貯槽內(nèi)。為了確保主冷液位和氧蒸發(fā)器正常，設(shè)計(jì)了如下控制方案：當(dāng)上主冷液面高于設(shè)定值（1 850 mm）時(shí)，調(diào)節(jié)閥L0-1逐漸打開(kāi)，并由上主冷液氧面控制開(kāi)度。當(dāng)下主冷液面和氧蒸發(fā)器液面低于設(shè)定值（2 500 mm）時(shí),調(diào)節(jié)閥L0-1強(qiáng)制關(guān)閉。同時(shí)，4#空分側(cè)具備遠(yuǎn)程操作能力，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)能夠迅速關(guān)閉遠(yuǎn)程控制閥，見(jiàn)圖2。

圖23 #空分和4#空分液體聯(lián)網(wǎng)圖

4.3 原空分系統(tǒng)和新建空分系統(tǒng)氧氣、氮?dú)夤艿缆?lián)網(wǎng)

原空分系統(tǒng)和新建空分系統(tǒng)之間產(chǎn)品沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)某一系統(tǒng)空分裝置出現(xiàn)問(wèn)題需要檢修或者氧氣不夠用時(shí)，現(xiàn)有資源不能得到充分利用。為了充分利用現(xiàn)有空分裝置，及時(shí)向用戶提供充足的氧氣，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度供氧的目的，在原空分系統(tǒng)和新建空分系統(tǒng)增設(shè)一條聯(lián)網(wǎng)管道，將所有高壓氧氣實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，這樣當(dāng)熱軋公司氧氣需求量大時(shí)，將原空分系統(tǒng)生產(chǎn)氧氣輸送至熱軋管網(wǎng)；當(dāng)煉鋼、煉鐵氧氣需求量大時(shí)，將新建空分系統(tǒng)生產(chǎn)氧氣輸送至煉鋼管網(wǎng)和煉鐵管網(wǎng)。各套空分裝置的運(yùn)行崗位人員及時(shí)匯報(bào)用戶用氧情況，由調(diào)度依據(jù)不同用戶需求統(tǒng)一安排，協(xié)調(diào)供氧，解決了用氧不足的問(wèn)題，減少了氧氣放散。

5 實(shí)施效果

5.1 增設(shè)3#調(diào)壓站。3#調(diào)壓站自投運(yùn)以來(lái)，設(shè)備穩(wěn)定、可靠，操作簡(jiǎn)單方便，更好地實(shí)現(xiàn)了高壓向低壓的安全轉(zhuǎn)換，不僅滿足了煉鋼煉鐵用氧需要，而且平衡了供氧。原空分系統(tǒng)氧氣放散率由4.5%降低到了2.45%，新空分系統(tǒng)氧氣放散率由18%降低到了4.8%，顯著降低了氧氣放散率。

5.2 增建一條低溫液體真空管道。當(dāng)外界用戶用氧量減少時(shí)，通過(guò)將3#空分系統(tǒng)生產(chǎn)的富裕的氣體氧氣轉(zhuǎn)換為液態(tài)產(chǎn)品引入4#空分的液氧貯槽，達(dá)到增加液氧產(chǎn)量的目的。通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行核算，每天可增加液氧產(chǎn)量11 m3左右，增加了液體銷售收入，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5.3 原空分系統(tǒng)和新建空分系統(tǒng)氧氣、氮?dú)夤艿缆?lián)網(wǎng)。實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)供氣，協(xié)調(diào)供氧，避免出現(xiàn)氧氣放散和用氧不足現(xiàn)象發(fā)生。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)增設(shè)3#調(diào)壓站、增建一條低溫液體真空管道和原空分系統(tǒng)、新建空分系統(tǒng)氧氣、氮?dú)夤艿缆?lián)網(wǎng)等一系列措施，達(dá)到了回收富裕氧氣、降低氧氣放散率的目的。同時(shí)投資少，見(jiàn)效快，操作靈活簡(jiǎn)便、安全性高，創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)效益，可為同行業(yè)生產(chǎn)提供借鑒。

Production Practice of Oxygen Emission Rate Reduction

Guo Qing

Facing the problem of high emission rate in oxygen production,Tiantie Group Power Plant fully utilized existing equipment and resource to improve oxygen supply system,to realize flexible oxygen supply and to achieve the goal of recovering surplus oxygen and reducing oxygen emission rate,by adding pressure adjusting station 3,connecting the pipeline of old and new air separation systems and laying liquid vacuum pipe for extracting liquid product.

air separation system,oxygen emission,pressure adjusting station,pipeline connection,liquid

（收稿 2011－10－08責(zé)編趙實(shí)鳴）

郭慶，2000年畢業(yè)于天津理工學(xué)院自動(dòng)化工程系，工程師，現(xiàn)在天鐵集團(tuán)動(dòng)力廠技術(shù)質(zhì)量部負(fù)責(zé)技術(shù)管理工作。