大型鋼鐵企業制氧配置分析

趙建國

摘 要：鋼鐵企業冶煉生產需要工業氣體氧、氬等，高爐冶煉煉鐵、熔融還原高爐生產均需要氧氣，爐子密封、煉鋼精煉、用作傳熱介質等均需要氮氣，煉鋼精煉過程需要應用氬氣。若是滿足生產需求的基礎上，使生產安全運行，鋼廠會配置氧氮氬動力管網和制氧站。本文闡述大型鋼鐵企業高爐冶煉工藝和配置制氧系統特征，探究鋼鐵企業配置制氧系統內容等，僅供參考。

關鍵詞：鋼鐵企業;制氧配置;工藝

1.當前鋼鐵企業主要用戶對氧氮氬的需求分析

1.1高爐冶煉技術

高爐用氧的目地是增強冶煉程度，確保爐內溫度足夠高，氧氣無需進行冶煉反應。高爐鼓風區中混入氧氣，同時也要混入富氧空氣。高爐工藝在不斷的改進，通過增加噴煤量的方式，減少使用焦糖的含量。為了提高高爐產能，需要提高鼓風富氧率由3%提到7%，噸鐵用氧單耗量已超出60m?。在高爐中，空氣和氧氣混合，從而提升鼓風的含氧量，因此對氧氣純度要求低，應用低純度氧氣即可。在高爐鼓風機中加壓空氣到0.6兆帕，然后將其送入到高爐中。將空氣系統和氧氣摻入的方法分別是機前和機后富氧，機前富氧需要混入氧氣的壓力大于10千帕，機后富氧需要混錄的氧氣壓力0.6兆帕。高爐系統中的氮氣有著吹掃和密封的目地，因此氮氣壓力通常是0.4兆帕，在噴煤系統中也需要使用事故保安用氮，氮的用量大，配套設置高壓儲備罐能夠維持瞬時用量。

1.2煉鋼冶煉工藝和冷軋工藝

轉爐煉鋼和高爐冶煉方式存在著差異，其用氧屬于間接性使用。吹氧時的用氧負荷增加，在煉鋼冶煉反應中需要氧氣的參與，煉鋼廠量和用氧量有著直接等比例的關系，噸鋼用氧耗量大約是60cm?，氧氣壓力大于1.4兆帕，其濃度接近99.6%。鋼廠應用氮氣濺渣護爐工藝，要先明確提高轉爐的使用時間。氮氣也是間接性使用，使用過程的負荷量大，需要氮氣壓力也大于1.4兆帕。煉鋼精煉使用的氬氣隨著產鋼品種的增加，精煉配置隨之增加，用氬量不斷的提升。冷軋機組的普冷產品使用氮量，通常消耗的熱鍍鋅產品使用淡涼的單號量高，剛強冷壓機組的后期產能不斷擴大，同時也在增加鋼廠用氮量需求

2.大型鋼鐵企業制氧配置

由各鋼廠配置金屬物流情況可知，氬、氮和氧氣體存在著不同性能，因此制定的制氧站工藝計劃要按照輸送壓力、機組能力、升壓工藝等方面進行專題認證，確保其符合要求。

2.1為滿足設備使用量要求，合理配置制氧機組

工廠設備要定期的開展維護工作，因此生產工具需要滿足作業小時和日小時的平均使用量參數，日小時平均使用量是在分析工序能耗作業小時，平均使用量是體現鋼廠生產設備使用量的情況。合理配置制氧機組的能力，從而獲取更多設計作業小時平均使用量的參數依據。鋼鐵企業在開展工作時，需要分步建設和發展，制氧機組要按照制造業的發展開展工作。在前期規劃中，需要布置制氧站和制氧機，若是氮氣用電多，則控制水平底部氮氣用量，避免超出設計量。在配置氮氣時，要使用深冷空氣分離技術在制氧機組的工作流程中，確保能夠將空氣中包含的氮氣和氧氣分離。通常情況下，空氣中氮氣含量占據較高，接近80%，氧氣含量略低，僅占據20%。配置制氧機組過程要結合氧氣用量標準和制氧機能力提取氮氣。若是氮氣含量過度，則需要使用凈化制氧機組應用預冷系統。若是鋼廠在工藝流程中未產生負荷，則會減少高爐用氧量，維持鋼廠氮氣量不變。配置制氧機組過程，若是氧氣產量縮減，則要維持氮氣產量充足，制氧機組配置氮氣壓送設備和預冷系統要確保滿足相關標準。配置制氧機組時，要從運行能耗、設備投資運行和調節情況等因素開展分析，從而提出解決方案。

2.2充分利用制氧機組，做好產品氧的壓能輸送

制氧機組能夠生產低濃度和高濃度的純氧，高純氧機組也能夠獲取稀有氣體，比如氖、氬、氪、氙，氧的濃度如果小于95%，制氧機組便獲取不到稀有氣體。在稀有氣體中，氦、氖易獲取。制氧機組若在低純氧機組中無法提取，則設備運行和投資費用遠遠多于高純氧機組。冶煉工藝的過程中，提取氧氣濃度小，則高爐富氧含有的氧氣濃度可能會小于80%。煉鋼工藝中的氧氣濃度要接近百分之百，煉鋼工藝使用的氧需要純濃度。鋼廠配備高純氧制氧機組的基礎上，需要生產氬產品，探究高純度和低純度氧的占有率。維修制氧機組的過程中，機組運行能耗情況和氣體產品情況決定著運行機組供應量是否符合要求[1]。

2.3應用升壓工藝，以達到管網的供氣壓力要求

制氧站如果是想要提取氬、氮和氧的氣體產品，則要使用管道送入到動力管網系統中，進而送至各用戶點，滿足官網供氣壓力標準。產品氣體升壓方式包含兩種，分別是外壓縮工藝和內壓縮工藝。外壓縮工藝是指對初空分裝置的低氣壓產品進行升壓通過其他壓縮機。內壓縮工藝指的是應用液體產品對液泵進行升壓，把氣體產品使用熱交換器和空分裝置送出，同時要合理搭配氣體壓縮劑。壓縮工藝要明確使用空氣壓縮劑和產品液泵的含量，由內外壓縮工藝內容可知，調節外壓縮工藝有著靈活性，氧壓機危險性大，若是不小心可能會出現安全事故。氧產品壓縮工藝若是把氧壓機取消，則能夠防止出現危險。壓縮工藝使用的設備采購成本節省，但可以調節機組負荷。選擇制氧機組產品的沖壓工藝時，也要考慮壓縮工藝是否符合鋼廠用氣特征[2]。

2.4配置備份系統，以保證系統符合企業要求

制氧機組運行時，需要提供穩定的供應氣體，若用戶在短時間提升用氣量，或者是設備出現問題，會導致產氣量小于需用量。由制氧機組深冷工藝特點來把控產量變化狀況，制氧站也要合理配置備份體系，使鋼廠能夠安全供應。制氧機組在制取氣體產品時，同時要配備液體產品。在深冷液體罐中放入液體產品，當鋼廠使用量大于制氧機組供應量時，備份可能短期內無法投入使用，要應用蒸發器將液體產品復熱至常溫，提高產品供應量。由客戶使用特征制定備份投入使用的響應時間，時間快，則要在備份系統設置高壓液體罐，把液體備份放在冷態中，此形式液體備份泵能夠在短短幾分鐘內投運。制氧站備份系統可以使鋼廠安全且穩定的運行，此系統可使用時間少，因此需要設備配置簡單，合理使用氣體管網系統調節[3]。鋼廠用氣量大，使用量變化情況大，制氧系統液體備份系統和管網氣體緩沖罐等均可使用此調節設備。配置制氧機組要探究機組組合能力。負荷調節能力以及鋼廠用量變化情況。深冷工藝對于調節制氧機組有著較高的要求，響應時間慢，若想減少放散量，防止出現操作失誤，需要在大型制氧機組中安裝自動調節負荷的功能。若是液體產品的供應市場條件好，則要在制氧站內配備氧氣、氮氣等液化裝置，把多余氣體變為液體產品，提升調節系統的能力，提高液體產品經濟效益，從而節省機組運行的費用。若是氮氣和氧氣在正常運行時的用量變化大，則鋼廠要考慮在制氧機組內完成液體和氣體供應量互換的功能，從而檢修運行能耗。

結語：

綜上所述，鋼鐵企業若是想要正常的生產和運行，則需要科學合理的配置制氧系統，尤其是鋼鐵企業冶煉工藝所需氧氣、氮氣和氬氣存在差異，要結合工藝特征實施全面化探究，進而制定出合理的配置制氧系統，保證此種配置具有合理性，促進鋼廠生產發展的腳步。

參考文獻：

[1]高貴軍. 鋼鐵企業66kV總降壓變電站的電氣設計[D].大連理工大學，2017.

[2]張文超.大型鋼鐵企業氮氣保供的優化改造[J].深冷技術，2016（06）：49-52.

[3]化國，崔仁鮮.淺析空分裝置在鋼鐵企業中的應用[J].低溫與特氣，2015，33（05）：50-52+54.