林德12 000 m3/h制氧機增加氮氣外供

張 婷

（山東省萊蕪天元氣體有限公司，山東萊蕪 271100）

0 引言

萊蕪天元氣體有限公司為萊鋼提供氧、氮和氬氣供應。萊鋼熱線生產對氮氣的需求量超過天元氣體公司的氮氣生產量。增大在運機組的污氮（純氮）氣取出量，送入出空分裝置低壓氮氣管網，經氮氣壓縮機壓縮后送至各用戶，才能滿足熱線生產不斷增長的氮氣需求。為增大氮氣供應量，經研討確定對林德12 000 m3/h制氧機進行適應性改造。

1 制氧機改造依據

（1）相關的設計參數。空冷塔所需激冷水流量32 m3/h，實際28 m3/h；進水冷塔的污氮氣氣量10 000 m3/h，實際9000 m3/h）；進水冷塔的氮氣氣量12 500 m3/h；水冷塔進水溫度32℃；水冷塔出水溫度15℃；水冷塔冷水效果17℃（溫降）。在實際運行中，外供氮氣量低于設計值，使得進入水冷塔的氮氣量較多時，水冷塔冷水的出水溫度可以達到設計指標。

（2）加大產品氮氣取出外供后，進入冷水塔的氣量大幅減少，冷水效果將受到較大的影響，因此，必須新安裝1臺冷凍機組來補償其冷量損失。加大產品氮氣取出后對水冷塔冷水效果的影響：水冷塔減少氮氣量12 500 m3/h；減少的冷水效果9.4℃。

（3）冷凍機組制冷量的確定。水的比熱4.184 kJ/（kg·℃）；冷凍機制冷量=冷凍水水流量×減少的冷水效果×水的比熱=1 258 547.2 kJ。所需冷凍機的最小制冷量為1 255 200 kJ。冷凍機實際運行時，一般按額定能力的50%～75%計算，即（1 673 600～2 510 400）kJ。因此，應選用制冷量為 2 510 400 kJ的制冷機組，也可折中選用2 092 000 kJ的制冷機組。冷凍機使用雙壓縮機，能夠實現自動變負荷調節，調節范圍：25%，50%，75%和100%。

2 制氧機改造方案

2.1 氮氣管道的連接

從出冷箱產品氮氣去水冷塔的DN500 mm管道上T接出DN500 mm管道，安裝1只氣動調節閥，并將流量、壓力、溫度測量元件移至新加閥門的后面。再分為2條DN350的管道，與去氮壓機進口的氮氣管網相連接，并入公司的產品氮氣（污氮）管網（已連接完成）。原氣動調節蝶閥保留，以便切斷產品氮氣進入水冷塔。

2.2 冷凍機組及所屬管道、設備的安裝

冷凍機組安裝位置擬安裝于12 000 m3/h制氧機主控室北部，分子篩區域西側的空地上。冷凍機的冷凝器，使用來自12 000 m3/h制氧機水泵房的循環水，經過濾器去除機械雜質進入冷凝器，而后通過回水管道返回12 000 m3/h制氧機水泵房的水池。

來自12 000 m3/h制氧機水冷塔底部的冷水，在過濾器中去除機械雜質和粘泥，經泵加壓進入冷凍機的蒸發器，降溫后返回水冷塔底部。循環水和冷水過濾器均為1用1備，切換使用。12 000 m3/h制氧機組增設冷凍機及氮氣取出管路工藝流程見圖1，其中，虛線框內為增設的冷凍機組及其管路，以及氮氣取出管路。

圖1 氮氣取出管路工藝流程

3 改造效果

改造后，機組可以取出10 000 m3/h污氮氣，送入系統的產品氮氣管網。有效緩解了熱線對氮氣的需求，提升了制氧機組的經濟效益。