20000m3/h制氧機設備工藝流程及安裝調試

田 燕

（天津天鋼聯合特鋼有限公司，天津 301500）

1 引言

天鋼聯合特鋼有限公司2×20000m3/h制氧機是為滿足煉鋼、煉鐵新建450萬t鋼、450萬t鐵項目配套新建項目，工程自與設備廠家交流到訂貨到安裝調試直到出氧，經歷了近17個月，這在國內是比較快的建設速度。2×20000m3/h制氧機及液體儲存設備，本著安全、先進、可靠的原則進行設備選型，立足國產先進設備。

2×20000m3/h制氧機配套的空壓機選用了陜西鼓風機有限公司的產品；空分設備選用了杭州杭氧股份有限公司的產品；氧氣透平壓縮機和氮氣透平壓縮機選用杭州杭氧股份有限公司透平公司的產品。設備分別于2011年6月28日、2011年9月2日一次開車成功，并順利調試出氬。

2 主要工藝流程介紹

20000m3/h制氧機的空分設備由杭州杭氧股份有限公司設計、制造?？辗衷O備采用目前國內先進的分子篩凈化、規整填料上塔、增壓透平膨脹機制冷和全精餾制氬的外壓縮流程技術。其工藝流程如下：

原料空氣在進口過濾器中清除雜質后,進入空氣壓縮機壓縮至0.615M Pa(A)，送入空分設備，壓縮空氣在空分設備中根據其沸點不同被分離成氧氣、氮氣、氬氣等產品，低壓氧氣、氮氣經壓縮后送入氣體管網；同時提取一部分的液氧、液氮及液氬，液體儲存在液體槽中，用來外銷及作備用供氣。液體供氣系統配置大型液體貯槽：液氧儲槽1000m3、液氮儲槽500m3、液氬儲槽2×150m3及液體泵、汽化器。緊急情況下可以啟動該后備系統維持一定的供氣時間。汽化后氧氣、氮氣或氬氣直接供用戶管網。

其主要性能指標見表1。

表120000m3/h空分裝置主要性能指標（考核工況）

3 主要設備及特點

3.1 自潔式空氣過濾器

Z K G-4000型自潔式空氣過濾器采用無錫市安活氣動成套有限公司產品。產品特點：過濾阻力小:150～650P a；自潔方式靈活：三種自潔方式：程序自潔（150～650P a、間隔 60s）、差壓自潔（650～1200P a、間隔30s）、手動自潔；自潔耗氣少，為0.2 m3/m i n；占地面積小、結構簡單，設備維護方便，更換濾筒不用停車。

3.2 空氣壓縮機

E I Z 80-4型等溫型離心壓縮機的特點：采用國外先進技術，流量調節范圍為105%～75%；E I Z 80-4(1+1+1+1)等溫型離心壓縮機，排氣壓力0.615M Pa(A)，要求設計最大排氣量120000m3以滿足最大氧氣產量22000m3/h?？諌簷C設計特點是級間冷卻器設置在機殼之內，好像在轉子與大氣之間形成了很厚的一層隔離層，使壓縮機產生的噪音大大降低；其次級間沒有管道，沒有管件和閥門等引起的阻力損失，缺點是冷卻器檢修需垂直向上抽出，使廠房建筑高度加高，布置緊湊。

3.3 空分設備

3.3.1 空氣預冷系統

U F-120000/10型空氣預冷系統由空氣冷卻塔、水冷卻塔、低溫水泵、常溫水泵及冷凍機組成。空氣冷卻系統采用噴淋式空冷塔，可有效地洗滌原料空氣中對分子篩有害的 S O2、N Ox、H C l、C l2等酸性物質，保證分子篩的有效使用壽命。冷凍機保證夏季設備的冷卻能力。

3.3.2 分子篩純化器

H X K-120000/10型分子篩純化器采用臥式雙層床結構（活性氧化鋁+分子篩），底層活性氧化鋁床層可有效地保護分子篩，延長分子篩使用壽命，同時采用雙層床也使純化器再生阻力下降，再生溫度降低，節約了再生能耗。

3.3.3 分餾塔設備

塔內設備包括主換熱器、精餾主塔、粗氬塔、精氬塔及過冷器等。

精餾主塔的特點是下塔采用篩板塔，上塔采用規整填料；板式換熱器采用國內獨家引進的美國S-W公司的大型真空釬接爐，釬接質量好，使用壽命長，同時杭氧在近幾年不斷開發新型高效翅片，使板式換熱器具有更高的效率。

3.3.4 制冷系統

配套的制冷系統包括兩套增壓透平膨脹機，提供整個裝置需要的冷量。膨脹機在結構設計上采用整體組裝式，常溫端可拆卸，維護檢修方便。

3.3.5 控制系統

采用浙大中控的D C S控制系統，兩套設備共用一套工程師站，各有兩套操作員站，控制系統帶有U P S不間斷供電裝置，所有聯鎖回路采用失電原則進行設計，以保證在失電狀態下的安全停機。3.3.6 氣體、液體儲存設備

氧氣、氮氣及氬氣設有儲氣球罐，氧氣球罐1000m3兩臺、氮氣球罐1000m3一臺、氬氣球罐120m3一臺。

液氧、液氮及液氬設有液體儲槽，液氧儲槽1000m3一臺、液氮儲槽500m3一臺、液氬儲槽150m3兩臺及相應配套的液體泵，以滿足在空分氣體供應不足時補充供給。

3.4 氣體壓縮系統

氧氣、氮氣的壓縮分別采用透平式氧氣、氮氣壓縮機。

氧壓機為等溫型離心式壓縮機組，雙層布置結構。驅動電機為異步電機。3 T Y S 96+2 T Y S 70型單軸、雙缸、離心式氧氣壓縮機由于壓縮介質是氧氣，一切問題的核心是安全防火問題，因此對設備零部件清潔度的要求、各級溫度、中間冷卻器的設計及防止氧氣外泄的設備密封設計等都非常嚴格。

氮氣壓縮機，機組（型號：4 T Y C 56）為齒輪型離心式壓縮機，單層布置，撬裝式結構。

4 設備安裝調試情況

制氧機的施工是從2010年3月開始土建施工，5月份開始4個球罐的安裝、6月份開始液體儲罐區的安裝，制氧機主體設備安裝從8月份開始。氣體儲存球罐及液體儲槽已在2010年安裝驗收完成，具備投入使用條件。第一套制氧機安裝、吹掃、打壓、空分設備裸冷、裝珠光砂等工作完成后，于2011年6月底開車出氧，第二套制氧機在2011年9月初開車出氧。兩套設備都是一次裸冷成功、一次開車成功。經運行考核，主要參數達到或高于設計要求。

在安裝過程中我們根據實際情況整改完善了很多方面，塔內管道距冷箱的距離沒有完全按照圖紙要求安裝，在檢查中發現，要求施工方及時進行了整改；冬季氣溫低、雨雪多、濕度大，不能從事鋁材及不銹鋼的焊接，而施工方為了趕進度無視質量，在要求停止焊接的同時，我們想辦法創造條件，保施工質量進度。為保證今后的生產，自行完善了設計，兩套設備的空氣壓縮機送出管道共用；低壓氧、低壓氮送出管線兩套設備共用，以便兩套空分設備的氧壓機、氮壓機互備；為減少液體儲槽蒸發后氣體放空的浪費，將液氮儲槽的氣化氮引到儲槽的夾層，保證夾層的壓力保持在正壓等。

5 存在的問題及建議

在調試中發現了一些設備存在的問題：

（1）調試中發現氮壓機停車時從三級冷卻器的氣路能夠排出水，說明中間冷卻器存在泄漏；空壓機漏油等問題。建議設備廠家在設備制造中要加強質量管理，以保證設備的長周期安全穩定運行。

（2）氧透進口過濾器內件沒有按照《深度冷凍法生產氧氣及相關氣體安全技術規程》G B 16912-2008采用銅及銅合金，這既不符合國家標準，又存在安全隱患，我們已將問題提供設備制造廠家。

（3）調試中由于氧氣透平壓縮機的放空口設計高度低，與空壓機距離較近，氧氣放空時影響空壓機的吸入壓力，造成工藝的波動，經我們自行整改后，情況有了很大的改善。

（4）一臺空壓機在運轉中軸振動逐漸升高，存在運行隱患，經過設備廠家的兩次處理，解決了問題。另一臺空壓機的送出流量沒有達到設計值，已要求廠家配合解決。

在調試中發現、解決了很多類似的問題，其中還有自動化程序的問題，我們都進行了整改。

6 結束語

兩套20000m3/h外壓縮制氧機設計先進，配置合理，安裝緊湊，自運行以來操作方便，運行穩定，滿足了生產要求，特別是空分設備氮氣產量較設備訂貨合同要求的2萬產量增加至4萬產量，在鋼鐵企業用氮量逐漸增多情況下，提供了后備保證。