冶煉不銹鋼閃蒸氬氣的節(jié)能回收

高磊

（太鋼(集團(tuán))比歐西氣體有限公司，山西太原030003）

冶煉不銹鋼閃蒸氬氣的節(jié)能回收

高磊

（太鋼(集團(tuán))比歐西氣體有限公司，山西太原030003）

介紹閃蒸氬氣的形成原因，總結(jié)閃蒸氬氣回收的經(jīng)濟(jì)效益，說(shuō)明閃蒸氬氣回收的必要性和節(jié)能意義。

閃蒸氬氣節(jié)約能源消耗回收

在金屬冶煉方面，氧、氬吹煉是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼尤其是不銹鋼的重要措施，這是氬氣最大的消耗需求，每煉1t鋼的氬氣消耗量為1～3m3。此外，對(duì)鈦、鋯、鍺等特殊金屬的冶煉，以及在電子工業(yè)中也都需要用氬作保護(hù)氣［1］。世界上工業(yè)氬的生產(chǎn)主要是利用空分裝置從液化空氣制取的。低溫液體氬的溫度是84K，簡(jiǎn)稱(chēng)液氬。當(dāng)?shù)蜏匾后w氬的壓力降低到低于原液體溫度所對(duì)應(yīng)的飽和壓力時(shí)，會(huì)有部分液體汽化，而液體溫度會(huì)降低，這樣的過(guò)程就叫“閃蒸”，也叫“節(jié)流汽化”［2］。

由于不銹鋼冶煉用氬氣量很大，太鋼(集團(tuán))比歐西氣體有限公司（下文簡(jiǎn)稱(chēng)BTG）每月大約有2000t液體氬的采購(gòu)量。而這部分液體氬在充罐過(guò)程中會(huì)有大量的液體被蒸發(fā)，不可避免地造成產(chǎn)品液氬的損失，帶來(lái)了不可低估的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，這部分液體的損耗量大約在5%左右。對(duì)這部分蒸發(fā)的氣體曾經(jīng)回收過(guò)，但是由于原壓縮機(jī)控制系統(tǒng)的“先天不足”，造成了三個(gè)液體儲(chǔ)罐的損壞。此后，隨著三個(gè)液體罐的出售，這部分氣體就沒(méi)有再被回收過(guò)，從而造成BTG公司液氬損耗較大，對(duì)BTG的經(jīng)濟(jì)效益造成了影響。隨著B(niǎo)TG的發(fā)展，在未來(lái)幾年，BTG的運(yùn)行方式主要是運(yùn)行4號(hào)、5號(hào)和6號(hào)空分裝置，而我們的液氬儲(chǔ)罐又都集中在4號(hào)制氧機(jī)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域內(nèi)。因此，蒸發(fā)氣體的回收系統(tǒng)擬設(shè)置在4號(hào)制氧機(jī)區(qū)域內(nèi)，利用原管路系統(tǒng)可以和4號(hào)制氧機(jī)相連對(duì)2號(hào)氬儲(chǔ)罐的蒸發(fā)氣體進(jìn)行回收。目前，方案只考慮舊系統(tǒng)，對(duì)5號(hào)、6號(hào)制氧機(jī)氬罐暫不考慮，如將來(lái)需要，直接連接即可。

1 方案簡(jiǎn)介

新增1臺(tái)小型干燥潔凈（無(wú)油無(wú)水）氬氣氣體壓縮機(jī)。將壓縮機(jī)安裝在4號(hào)制氧機(jī)廠房?jī)?nèi)增壓膨脹機(jī)的南側(cè)、氮壓機(jī)的東側(cè)空位處，由機(jī)前壓力控制自動(dòng)開(kāi)停機(jī)，并由4號(hào)制氧機(jī)空分操作人員定時(shí)巡檢，利用原燈泡氬配氣罐修舊利廢作為機(jī)前緩沖罐，機(jī)前緩沖罐擬放置在4號(hào)廠房外西側(cè)，用管路直接與各氬罐相連接，而壓縮機(jī)出口則直接送氬氣管網(wǎng)，供太鋼冶煉不銹鋼用氣。

1.1 關(guān)于廢液收集罐

由于機(jī)前緩沖罐容積較小，約20m3，為了降低壓縮機(jī)的開(kāi)停機(jī)頻率，在液氬容易購(gòu)買(mǎi)時(shí)期，可利用4號(hào)4個(gè)氬罐中的1個(gè)作為廢液收集罐和中間緩沖罐，用于收集槽車(chē)充裝時(shí)排放的殘液；而在液氬不易購(gòu)買(mǎi)時(shí)期，該罐仍作為液氬儲(chǔ)存罐，管路系統(tǒng)不變，只用閥門(mén)控制即可。

1.2 關(guān)于壓縮機(jī)選型

我們聯(lián)系了許多廠家，先后分別向沈陽(yáng)氣體壓縮機(jī)廠、柳州空壓機(jī)廠、蚌埠壓縮機(jī)廠（改制為“安瑞科”）、無(wú)錫壓縮機(jī)廠、南京壓縮機(jī)廠、京城環(huán)保公司（北一通壓縮機(jī)廠）、德國(guó)J.A.B中壓壓縮機(jī)公司、川空簡(jiǎn)陽(yáng)壓縮機(jī)分公司等多個(gè)壓縮機(jī)供應(yīng)商進(jìn)行了詢(xún)價(jià)。但由于我們要的設(shè)備壓縮能力小，各公司都沒(méi)有定型產(chǎn)品，一些大的壓縮機(jī)廠不愿意接受。而一些太小的民營(yíng)企業(yè)我們又不放心，我們只正式得到兩家國(guó)產(chǎn)壓縮機(jī)的報(bào)價(jià)，一是甲公司的GD4-160/0.3-31型氬氣隔膜壓縮機(jī)，設(shè)備報(bào)價(jià)較高；另外一個(gè)是乙公司的ZM-2.6/30型氬氣壓縮機(jī)，設(shè)備報(bào)價(jià)適中，分為普通型和撬裝式型（不用制作專(zhuān)門(mén)的基礎(chǔ)）。

1.2.1 GD4-160/0.3-31型隔膜壓縮機(jī)及其電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

1.2.1.1 壓縮機(jī)及主要技術(shù)參數(shù)

（1）型號(hào)：GD4-160/0.3-31。

（2）結(jié)構(gòu)型式：兩級(jí)、三缸、D型、水冷。

（3）壓縮介質(zhì)：氬氣。

（4）吸氣壓力：0.03～0.1MPa。

（5）吸氣溫度：≤35℃。

（6）排氣壓力：3.1MPa。

（7）冷卻水進(jìn)水溫度：≤32℃。

（8）排氣溫度：≤45℃（冷卻后）。

（9）容積流量：160Nm3/h（0.15MPa（G）吸氣壓力下）。

（10）曲軸轉(zhuǎn)速：400r/min。

（11）活塞行程：180mm。

（12）軸功率：≤48kW。

（13）潤(rùn)滑油壓力：0.3～0.5MPa。

（14）潤(rùn)滑油牌號(hào)：L-HM68抗磨液壓油。

（15）冷卻水消耗量：4600L/h。

（16）機(jī)組重量：9800kg。

（17）機(jī)組外形尺寸：3800mm×2800mm×1600mm。

1.2.1.2 電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)

（1）型號(hào)：Y280M-6。

（2）結(jié)構(gòu)型式：三相異步、鼠籠式。

（3）功率：55kW。

（4）轉(zhuǎn)速：980r/min。

（5）電壓：380V。

（6）頻率：50Hz。

1.2.2 ZM-2.6/30氬氣壓縮機(jī)技術(shù)參數(shù)

（1）介質(zhì)：氬氣。

（2）開(kāi)機(jī)方案：無(wú)人操作。

（3）進(jìn)氣壓力：0.03MPa。

（4）出口壓力：3.0MPa（絕對(duì)壓力）。

（5）進(jìn)口溫度：小于25℃。

（6）出口溫度：小于45℃。

（7）排氣量：2.6m3/min。

（8）容積流量：2.6m3/min。

（9）結(jié)構(gòu)型式：立式三列。

（10）曲軸轉(zhuǎn)速：340r/min。

（11）氣缸數(shù)：3個(gè)。

（12）潤(rùn)滑形式：無(wú)潤(rùn)滑。

（13）壓縮級(jí)數(shù)：3級(jí)。

（14）軸功率：34kW。

（15）冷卻水耗量：6t/h。

（16）主機(jī)重量：6t。

（17）主機(jī)外形尺寸：1400mm×700mm×2300mm。

（18）主電機(jī)參數(shù)：Y280M-8。

（19）額定電壓：380V。

（20）電機(jī)功率：37kW。

（21）交貨期：3個(gè)月。

對(duì)以上兩種型號(hào)壓縮機(jī)進(jìn)行比較，第一個(gè)外形尺寸太大，4號(hào)制氧機(jī)廠房?jī)?nèi)可能放不下；第二個(gè)外形尺寸相對(duì)較小，投資相對(duì)較低。因此，我們擬選用乙公司的ZM-2.6/30氬氣壓縮機(jī)。

2 投資和效益分析

2.1 項(xiàng)目投資費(fèi)用

項(xiàng)目的主要投資是一臺(tái)壓縮機(jī)，另外就是一些管道、閥門(mén)和施工的費(fèi)用。壓縮機(jī)選用撬裝式的，加上材料及施工費(fèi)用，合計(jì)投資約45.8萬(wàn)元。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

公司目前外購(gòu)液氬量大約為2000t/月；按5%的充裝損耗計(jì)算，每月約100t；氬罐蒸發(fā)液氬損失按0.1%計(jì)算，每月約500×0.1%×30×50%=7.5m3=10.5t；每噸液體購(gòu)買(mǎi)價(jià)按1200元計(jì)算，槽車(chē)充裝損失按回收60%計(jì)算，每月可節(jié)約（100×60%+10.5）×1200=84600（元）=8.46萬(wàn)元；如按照現(xiàn)在的外購(gòu)量，投資回收期為45.8/8.46=5.4（月）；如果5號(hào)、6號(hào)制氧機(jī)投產(chǎn)后外購(gòu)量降為現(xiàn)在的一半，充裝損失降為現(xiàn)在的一半，則每月節(jié)約（50×60%+10.5）×1200=48600元=4.86萬(wàn)元，投資回收期為45.8/4.86=9.42（月）。

由以上計(jì)算可知：即使外購(gòu)液氬量降低，項(xiàng)目也可在10個(gè)月內(nèi)回收投資。因此，應(yīng)該肯定項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

3 氬氣回收系統(tǒng)管線連接位置圖(見(jiàn)圖1)

圖1 氬氣回收系統(tǒng)管線連接位置圖

4 項(xiàng)目總結(jié)

項(xiàng)目實(shí)施后，2006年底,配套太鋼150萬(wàn)t不銹鋼的5號(hào)、6號(hào)制氧機(jī)投產(chǎn)后，由于不銹鋼產(chǎn)能的翻番，導(dǎo)致對(duì)氬氣的需求量大增，致使外購(gòu)液氬的采購(gòu)量沒(méi)有減少反而成倍增加，最終的結(jié)果是現(xiàn)在每小時(shí)回收的閃蒸氬氣（提供給太鋼冶煉不銹鋼用氬氣）超過(guò)100m3，供氣全年不停，即每月回收的氬氣為72000m3，合130t液氬。則每月可節(jié)約130t×1200元/t=15.6萬(wàn)元，投資回收期為45.8/15.6=3（月），項(xiàng)目也可在3個(gè)月內(nèi)回收投資。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)安裝新的氬回收系統(tǒng)，可以減少氬氣的排放，降低氬氣損耗，增加氬氣的回收率，節(jié)約了能源，取得很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在冶金能源部門(mén)值得大力推廣。

［1］JB/T 7530-2007熱處理用氬氣、氮?dú)狻錃庖话慵夹g(shù)條件.見(jiàn)：［S］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.［2］李化治,編.制氧技術(shù)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

（編輯：胡玉香）

Recovery of Flash Vaporized Argon at the Industry of Smelting Stainless Steel

GAO Lei
（BOC-TISCO Gases Co.,Ltd.,Taiyuan 030003,China）

The forming reasons of flash vaporized argon were introduced,the recovery ways and the economic benefits from it were summed up,and the necessity and significant to recover the vaporized gas argon were explained.

flash vaporized argon,cost saving,power consumption,recovery

book=53,ebook=101

TF769.1

A

2010-03-17

高磊（1968-），男，在太鋼（集團(tuán)）長(zhǎng)期從事冶金能源動(dòng)力設(shè)備、備件的管理和供應(yīng)工作，工程師。Tel：13834639610，E-mail：lei.gao@linde.com

1672-1152（2010）02-0053-03