大型鋼鐵企業(yè)制氧配置分析

趙建國(guó)

摘 要：鋼鐵企業(yè)冶煉生產(chǎn)需要工業(yè)氣體氧、氬等，高爐冶煉煉鐵、熔融還原高爐生產(chǎn)均需要氧氣，爐子密封、煉鋼精煉、用作傳熱介質(zhì)等均需要氮?dú)猓瑹掍摼珶掃^(guò)程需要應(yīng)用氬氣。若是滿足生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上，使生產(chǎn)安全運(yùn)行，鋼廠會(huì)配置氧氮?dú)鍎?dòng)力管網(wǎng)和制氧站。本文闡述大型鋼鐵企業(yè)高爐冶煉工藝和配置制氧系統(tǒng)特征，探究鋼鐵企業(yè)配置制氧系統(tǒng)內(nèi)容等，僅供參考。

關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè);制氧配置;工藝

1.當(dāng)前鋼鐵企業(yè)主要用戶對(duì)氧氮?dú)宓男枨蠓治?/p>

1.1高爐冶煉技術(shù)

高爐用氧的目地是增強(qiáng)冶煉程度，確保爐內(nèi)溫度足夠高，氧氣無(wú)需進(jìn)行冶煉反應(yīng)。高爐鼓風(fēng)區(qū)中混入氧氣，同時(shí)也要混入富氧空氣。高爐工藝在不斷的改進(jìn)，通過(guò)增加噴煤量的方式，減少使用焦糖的含量。為了提高高爐產(chǎn)能，需要提高鼓風(fēng)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(fēng)的含氧量，因此對(duì)氧氣純度要求低，應(yīng)用低純度氧氣即可。在高爐鼓風(fēng)機(jī)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(tǒng)和氧氣摻入的方法分別是機(jī)前和機(jī)后富氧，機(jī)前富氧需要混入氧氣的壓力大于10千帕，機(jī)后富氧需要混錄的氧氣壓力0.6兆帕。高爐系統(tǒng)中的氮?dú)庥兄祾吆兔芊獾哪康?，因此氮?dú)鈮毫νǔＪ?.4兆帕，在噴煤系統(tǒng)中也需要使用事故保安用氮，氮的用量大，配套設(shè)置高壓儲(chǔ)備罐能夠維持瞬時(shí)用量。

1.2煉鋼冶煉工藝和冷軋工藝

轉(zhuǎn)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(shí)的用氧負(fù)荷增加，在煉鋼冶煉反應(yīng)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(guān)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(yīng)用氮?dú)鉃R渣護(hù)爐工藝，要先明確提高轉(zhuǎn)爐的使用時(shí)間。氮?dú)庖彩情g接性使用，使用過(guò)程的負(fù)荷量大，需要氮?dú)鈮毫σ泊笥?.4兆帕。煉鋼精煉使用的氬氣隨著產(chǎn)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(jī)組的普冷產(chǎn)品使用氮量，通常消耗的熱鍍鋅產(chǎn)品使用淡涼的單號(hào)量高，剛強(qiáng)冷壓機(jī)組的后期產(chǎn)能不斷擴(kuò)大，同時(shí)也在增加鋼廠用氮量需求

2.大型鋼鐵企業(yè)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(jì)劃要按照輸送壓力、機(jī)組能力、升壓工藝等方面進(jìn)行專題認(rèn)證，確保其符合要求。

2.1為滿足設(shè)備使用量要求，合理配置制氧機(jī)組

工廠設(shè)備要定期的開(kāi)展維護(hù)工作，因此生產(chǎn)工具需要滿足作業(yè)小時(shí)和日小時(shí)的平均使用量參數(shù)，日小時(shí)平均使用量是在分析工序能耗作業(yè)小時(shí)，平均使用量是體現(xiàn)鋼廠生產(chǎn)設(shè)備使用量的情況。合理配置制氧機(jī)組的能力，從而獲取更多設(shè)計(jì)作業(yè)小時(shí)平均使用量的參數(shù)依據(jù)。鋼鐵企業(yè)在開(kāi)展工作時(shí)，需要分步建設(shè)和發(fā)展，制氧機(jī)組要按照制造業(yè)的發(fā)展開(kāi)展工作。在前期規(guī)劃中，需要布置制氧站和制氧機(jī)，若是氮?dú)庥秒姸?，則控制水平底部氮?dú)庥昧浚苊獬鲈O(shè)計(jì)量。在配置氮?dú)鈺r(shí)，要使用深冷空氣分離技術(shù)在制氧機(jī)組的工作流程中，確保能夠?qū)⒖諝庵邪牡獨(dú)夂脱鯕夥蛛x。通常情況下，空氣中氮?dú)夂空紦?jù)較高，接近80%，氧氣含量略低，僅占據(jù)20%。配置制氧機(jī)組過(guò)程要結(jié)合氧氣用量標(biāo)準(zhǔn)和制氧機(jī)能力提取氮?dú)?。若是氮?dú)夂窟^(guò)度，則需要使用凈化制氧機(jī)組應(yīng)用預(yù)冷系統(tǒng)。若是鋼廠在工藝流程中未產(chǎn)生負(fù)荷，則會(huì)減少高爐用氧量，維持鋼廠氮?dú)饬坎蛔?。配置制氧機(jī)組過(guò)程，若是氧氣產(chǎn)量縮減，則要維持氮?dú)猱a(chǎn)量充足，制氧機(jī)組配置氮?dú)鈮核驮O(shè)備和預(yù)冷系統(tǒng)要確保滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。配置制氧機(jī)組時(shí)，要從運(yùn)行能耗、設(shè)備投資運(yùn)行和調(diào)節(jié)情況等因素開(kāi)展分析，從而提出解決方案。

2.2充分利用制氧機(jī)組，做好產(chǎn)品氧的壓能輸送

制氧機(jī)組能夠生產(chǎn)低濃度和高濃度的純氧，高純氧機(jī)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(jī)組便獲取不到稀有氣體。在稀有氣體中，氦、氖易獲取。制氧機(jī)組若在低純氧機(jī)組中無(wú)法提取，則設(shè)備運(yùn)行和投資費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于高純氧機(jī)組。冶煉工藝的過(guò)程中，提取氧氣濃度小，則高爐富氧含有的氧氣濃度可能會(huì)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(jī)組的基礎(chǔ)上，需要生產(chǎn)氬產(chǎn)品，探究高純度和低純度氧的占有率。維修制氧機(jī)組的過(guò)程中，機(jī)組運(yùn)行能耗情況和氣體產(chǎn)品情況決定著運(yùn)行機(jī)組供應(yīng)量是否符合要求[1]。

2.3應(yīng)用升壓工藝，以達(dá)到管網(wǎng)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(chǎn)品，則要使用管道送入到動(dòng)力管網(wǎng)系統(tǒng)中，進(jìn)而送至各用戶點(diǎn)，滿足官網(wǎng)供氣壓力標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品氣體升壓方式包含兩種，分別是外壓縮工藝和內(nèi)壓縮工藝。外壓縮工藝是指對(duì)初空分裝置的低氣壓產(chǎn)品進(jìn)行升壓通過(guò)其他壓縮機(jī)。內(nèi)壓縮工藝指的是應(yīng)用液體產(chǎn)品對(duì)液泵進(jìn)行升壓，把氣體產(chǎn)品使用熱交換器和空分裝置送出，同時(shí)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(chǎn)品液泵的含量，由內(nèi)外壓縮工藝內(nèi)容可知，調(diào)節(jié)外壓縮工藝有著靈活性，氧壓機(jī)危險(xiǎn)性大，若是不小心可能會(huì)出現(xiàn)安全事故。氧產(chǎn)品壓縮工藝若是把氧壓機(jī)取消，則能夠防止出現(xiàn)危險(xiǎn)。壓縮工藝使用的設(shè)備采購(gòu)成本節(jié)省，但可以調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷。選擇制氧機(jī)組產(chǎn)品的沖壓工藝時(shí)，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(tǒng)，以保證系統(tǒng)符合企業(yè)要求

制氧機(jī)組運(yùn)行時(shí)，需要提供穩(wěn)定的供應(yīng)氣體，若用戶在短時(shí)間提升用氣量，或者是設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)氣量小于需用量。由制氧機(jī)組深冷工藝特點(diǎn)來(lái)把控產(chǎn)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(yīng)。制氧機(jī)組在制取氣體產(chǎn)品時(shí)，同時(shí)要配備液體產(chǎn)品。在深冷液體罐中放入液體產(chǎn)品，當(dāng)鋼廠使用量大于制氧機(jī)組供應(yīng)量時(shí)，備份可能短期內(nèi)無(wú)法投入使用，要應(yīng)用蒸發(fā)器將液體產(chǎn)品復(fù)熱至常溫，提高產(chǎn)品供應(yīng)量。由客戶使用特征制定備份投入使用的響應(yīng)時(shí)間，時(shí)間快，則要在備份系統(tǒng)設(shè)置高壓液體罐，把液體備份放在冷態(tài)中，此形式液體備份泵能夠在短短幾分鐘內(nèi)投運(yùn)。制氧站備份系統(tǒng)可以使鋼廠安全且穩(wěn)定的運(yùn)行，此系統(tǒng)可使用時(shí)間少，因此需要設(shè)備配置簡(jiǎn)單，合理使用氣體管網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)[3]。鋼廠用氣量大，使用量變化情況大，制氧系統(tǒng)液體備份系統(tǒng)和管網(wǎng)氣體緩沖罐等均可使用此調(diào)節(jié)設(shè)備。配置制氧機(jī)組要探究機(jī)組組合能力。負(fù)荷調(diào)節(jié)能力以及鋼廠用量變化情況。深冷工藝對(duì)于調(diào)節(jié)制氧機(jī)組有著較高的要求，響應(yīng)時(shí)間慢，若想減少放散量，防止出現(xiàn)操作失誤，需要在大型制氧機(jī)組中安裝自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)荷的功能。若是液體產(chǎn)品的供應(yīng)市場(chǎng)條件好，則要在制氧站內(nèi)配備氧氣、氮?dú)獾纫夯b置，把多余氣體變?yōu)橐后w產(chǎn)品，提升調(diào)節(jié)系統(tǒng)的能力，提高液體產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益，從而節(jié)省機(jī)組運(yùn)行的費(fèi)用。若是氮?dú)夂脱鯕庠谡＿\(yùn)行時(shí)的用量變化大，則鋼廠要考慮在制氧機(jī)組內(nèi)完成液體和氣體供應(yīng)量互換的功能，從而檢修運(yùn)行能耗。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，鋼鐵企業(yè)若是想要正常的生產(chǎn)和運(yùn)行，則需要科學(xué)合理的配置制氧系統(tǒng)，尤其是鋼鐵企業(yè)冶煉工藝所需氧氣、氮?dú)夂蜌鍤獯嬖诓町悾Y(jié)合工藝特征實(shí)施全面化探究，進(jìn)而制定出合理的配置制氧系統(tǒng)，保證此種配置具有合理性，促進(jìn)鋼廠生產(chǎn)發(fā)展的腳步。

參考文獻(xiàn)：

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