提升制氧站氧濃及風(fēng)量的探索

潘錫海

（新疆喀拉通克礦業(yè)有限責(zé)任公司 富蘊 836100）

提升制氧站氧濃及風(fēng)量的探索

潘錫海

（新疆喀拉通克礦業(yè)有限責(zé)任公司 富蘊 836100）

我公司制氧站設(shè)備（VPSA變壓吸附制氧）已運行3年，受各類因素制約，導(dǎo)致制氧站氧濃及風(fēng)量經(jīng)常出現(xiàn)波動，時常由于風(fēng)量及氧濃的不足制約生產(chǎn)。因此特對制氧站工作原理和影響氧濃和風(fēng)量的原因進行分析，旨在提升制氧站氧濃和風(fēng)量。

VPSA變壓吸附 氧濃 提升 散熱

1 制氧系統(tǒng)現(xiàn)狀

冶煉廠制氧站根據(jù)工藝生產(chǎn)需要，需為側(cè)吹爐提供1.6萬m3/h，100～120 kPa含氧60% 的富氧空氣。目前冶煉廠制氧站氧濃基本保持在57%左右，風(fēng)量在15 000～15 500 m3/h。冶煉廠組織人員在停風(fēng)檢修期間對制氧站各設(shè)備進行逐一檢查排除，發(fā)現(xiàn)以下一些可能制約制氧站氧濃及風(fēng)量的穩(wěn)定及提升的因素。將目前氧濃在57%左右風(fēng)量在15 000～15 500 m3/h，提升到60%風(fēng)量達(dá)到16 000～16 500 m3/h。

2 影響氧濃和風(fēng)量的原因分析

通過以下幾個方面，對制約氧濃和風(fēng)量的原因進行了分析：

⑴存在操作人員責(zé)任心不強，操作水平低（培訓(xùn)不到位）的情況。

⑵存在設(shè)備管路存在泄漏的情況（汽水分離器經(jīng)常性泄露）；同時配套閥門經(jīng)常性故障情況（逆止閥/快速切換閥故障）；還有就是存在電機溫度高的情況（電機散熱效果差）。

⑶輸送空氣溫度超過工藝要求標(biāo)準(zhǔn)。

⑷存在設(shè)備操作工藝不完善的情況。

⑸環(huán)境溫度高，散熱效果差也可能對系統(tǒng)產(chǎn)生一定影響。

3 現(xiàn)場情況調(diào)查

⑴對操作工進行技術(shù)比武和考核，操作人員達(dá)標(biāo)率可達(dá)100%。

⑵羅茨真空泵出口汽水分離器頂部及側(cè)面部分鋼板出現(xiàn)破損，導(dǎo)致大量介質(zhì)（主要是氮氣）泄漏：一是導(dǎo)致廠房內(nèi)溫度升高;二是氮氣的泄漏降低了系統(tǒng)入風(fēng)口的氧氣含量;三是汽水分離器泄露的同時富含大量水汽，對廠房內(nèi)的設(shè)備（儀表、閥門等）正常使用造成影響。

⑶吸附塔頂部管路逆止閥開關(guān)頻率較大，長時間使用后，逆止閥彈簧老化變形甚至斷裂，閥瓣無法正常復(fù)位，導(dǎo)致吸附塔運行壓力不能達(dá)到正常范圍，同時吸附塔之間出現(xiàn)串氣情況，進而導(dǎo)致氧氣濃度處于較低的狀態(tài)。

⑷系統(tǒng)配套的管道切換閥故障分析：一是切換閥經(jīng)過長時間使用，閥門密封圈已到壽命周期，密封不嚴(yán)導(dǎo)致串氣和漏氣的情況;二是由于儀表氣源不干凈，也會導(dǎo)致切換閥氣動執(zhí)行機構(gòu)閥門卡阻或無法回位，從而導(dǎo)致切換閥不動作或動作遲鈍;三是切換閥配套電磁閥或氣控閥故障，電磁閥或氣控閥經(jīng)過長時間使用壽命已到，或是受氣源影響，電磁閥或氣動閥損壞;四是切換閥配套的氣動閥氣源管路出現(xiàn)漏氣或串氣現(xiàn)象，導(dǎo)致閥門不動作;五是切換閥與氣動執(zhí)行機構(gòu)之間的連接軸磨損，導(dǎo)致閥門動作不到位或不動作。

⑸廠房內(nèi)溫度影響分析：目前廠房本身空氣對流散熱效果差。再加上汽水分離器的介質(zhì)泄漏，增加了整個廠房溫度。羅茨鼓風(fēng)機出口冷卻器冷卻效果差也一定程度上提升了廠房內(nèi)的環(huán)境溫度。環(huán)境溫度高于標(biāo)準(zhǔn)的35℃。

⑹設(shè)備溫度情況分析：一是羅茨風(fēng)機電機內(nèi)部積塵，電機本身的通風(fēng)散熱效果差;二是對鼓風(fēng)機出口冷卻器進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)冷卻器風(fēng)道散熱片堵塞嚴(yán)重，這樣就會造成設(shè)備負(fù)荷增大，導(dǎo)致鼓風(fēng)機送至吸附塔的空氣溫度過高，影響分子篩的吸附能力。同時導(dǎo)致羅茨鼓風(fēng)機的運轉(zhuǎn)負(fù)荷提升，機組溫度就會升高。

⑺設(shè)備各項運行參數(shù)（電流、溫度、振動等）能夠達(dá)到工藝要求。

4 改進方法及應(yīng)對措施

表1

5 改造實施后效果檢查

⑴制氧站氧濃由改造前平均只有57%提升至目前的60%左右。風(fēng)量由15 000～15 400 m3/h提升至目前的16 000～16 500 m3/h。

⑵對吸附塔頂部逆止閥檢查已常態(tài)化，消除了由于逆止閥故障導(dǎo)致的氧濃上不去的情況。

⑶快速切換閥連接軸的更換，降低了閥門動作不到位的概率。

⑷羅茨鼓風(fēng)機出口冷卻器清堵完成后，降低了鼓風(fēng)機的運轉(zhuǎn)負(fù)荷，有利于電機運行溫度的降低。鼓入吸附塔的空氣溫度得到有效控制，利于提高分子篩的吸附能力。

⑸冷卻器冷卻效果恢復(fù)，對于廠房內(nèi)環(huán)境溫度的降低有促進作用。

6 經(jīng)濟效益

按氧濃提升3%，風(fēng)量提高1 000 m3/h計算，每小時可提高側(cè)吹爐處理量6.7%。同時在設(shè)備運轉(zhuǎn)率一樣的情況下，可提高制氧站純氧量1 050 m3/h，制氧站消耗電量5 800 kWh/h，則每小時可節(jié)約電能：

每月可節(jié)約電能（設(shè)備開動率按90%計算）：534 kWh×30天×24 h×0.9=34.6萬 kWh，折合經(jīng)濟價值17.3萬元。

則一年可節(jié)約173萬元（每年工作10個月）。

［1］劉應(yīng)書.制氧供氧技術(shù)[M].冶金工業(yè)出版社，2010.

［2］張輝，王和平.制氧生產(chǎn)工藝及應(yīng)用[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

［3］邵澤波，王海波.風(fēng)機維修手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

［4］張衛(wèi).制氧站輔助系統(tǒng)運行及維護[M].機械工業(yè)出版社，2011.

收稿:2015-03-19

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2015.03.034