制氧設(shè)備能耗較大, 因此從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行角度考 慮, 應(yīng)該提高操作水平, 降低成本。提高制氧機(jī)的 經(jīng)濟(jì)性應(yīng)該重點從以下幾點考慮: 提高空壓機(jī)效 率, 降低制氧機(jī)操作壓力, 減少能耗; 提高氧氣產(chǎn) 量, 減少氧氣放散; 減少跑冷損失, 增加氧氣提取 率; 延長設(shè)備使用周期, 減少故障停機(jī)率; 綜合生 產(chǎn)多種副產(chǎn)品。
1、工藝流程簡介
濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司氧氣廠15000m3/ h 制氧機(jī)為引進(jìn)的俄羅斯深冷設(shè)備制造廠產(chǎn)品,空分流程為切換式(蓄冷器) 換熱流程,其工作原理基本類似于國產(chǎn)同類型機(jī)組。此流程制氧能耗高,必須進(jìn)行改 造,以提高制氧機(jī)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。工藝流程簡圖如 圖1。
2 提效率調(diào)工況 降低運(yùn)行成本
2.1 提高空壓機(jī)效率 增加空氣量
(1) 我廠15000m3/ h 制氧機(jī)所配套空壓機(jī)為進(jìn) 口設(shè)備, 投運(yùn)幾年來運(yùn)行相對比較穩(wěn)定, 空氣量基本達(dá)到設(shè)計要求。但從設(shè)備實際狀況分析, 我們認(rèn) 為如果增加空壓機(jī)中間冷卻器換熱面積和解決級間 泄漏等因素, 空氣量還能增加, 提高空壓機(jī)效率。針對上述狀況, 1996、2000 年我們兩次對空壓機(jī)進(jìn) 行技術(shù)改造, 更換了空壓中間冷卻器, 加大了冷卻 器換熱面積。全部更換了空壓機(jī)密封, 避免了級間 串氣。全部更換空壓機(jī)袋式過濾器濾袋, 采用最新 材料的濾袋, 大大降低了進(jìn)空壓機(jī)的空氣阻力。改 造后, 空壓機(jī)排氣量增加3000m3/ h , 空氣進(jìn)分餾 塔壓力提高0102MPa , 氧氣產(chǎn)量增加了200m3/ h。
(2) 夏季實行增風(fēng)運(yùn)行。每年當(dāng)夏季氣溫逐漸 升高時,空壓機(jī)排氣量就會降低,最低只有78000m3/ h , 比全年最高86000m3/ h 低8000m3/ h , 比全年平 均82000m3/ h 低4000m3/ h。氧氣產(chǎn)量在夏季只有 12900m3/ h 左右, 氧氣成本升高。為了保證氧氣生 產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性, 確保低成本, 我們從氧氣廠集中空壓 機(jī)站引<159mm管道與15000m3/ h 制氧機(jī)空氣管道 并網(wǎng), 為“15000”空分增風(fēng)2000～3000m3/ h , 從 而保證了夏季氧氣生產(chǎn)的正常供應(yīng)。
2.2 調(diào)整粗氬塔工況, 提高氧氣產(chǎn)量
空分設(shè)備保持穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ), 首先必須調(diào)整 好主塔的精餾工況。精氬塔作為上塔的一個輔塔, 兩者之間存在相互影響、相互制約的關(guān)系。主塔良 好的工況是粗氬塔穩(wěn)定的基礎(chǔ); 相反, 粗氬塔運(yùn)行 工況的調(diào)整也會影響上塔的精餾工況。
2.2.1 粗氬塔工況分析 氬餾分抽取量變化, 上塔中下部的上升蒸汽量 必然發(fā)生變化, 上塔回流比也會發(fā)生變化。
(1) 粗氬塔底部得到的富氧氬餾分全部回流上 塔, 液態(tài)富氧氬餾分中氧含量增加, 其回流主塔必 然有利于氧的提取, 回流越多, 越有利于上塔對氧 的精餾。
(2) 粗氬塔冷源來源于下塔液空, 在其與粗氬 換熱的同時轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài), 入上塔后減少提餾段液空 回流量, 增加了精餾段回流液中氧組分含量。粗氬塔從本質(zhì)上分析, 應(yīng)該認(rèn)為是在不增加上 塔塔板阻力的前提下, 完成了對上塔部分物料的精 餾, 相當(dāng)于增加了上塔的精餾能力。
2.2.2 具體調(diào)整操作情況
(1) 提高粗氬塔負(fù)荷, 適當(dāng)提高粗氬產(chǎn)量, 相 應(yīng)增加氬餾分抽取量和富氧氬餾分回流量, 最大限 度地發(fā)揮粗氬塔的精餾能力。調(diào)整后的粗氬量為 400～ 450m3/ h , 比設(shè)計值300 ～ 350 m3/ h 增加了 100m3/ h 左右, 相應(yīng)氬餾分抽取量也由12800m3/ h 增加到18000m3/ h。
(2) 粗氬量增加后, 為滿足粗氬塔精餾工況所 需冷量, 全開進(jìn)粗氬塔液空閥P16 , 開大粗氬塔冷 凝器液空回流閥P15 , 加強(qiáng)粗氬塔冷凝器換熱, 液 空汽化量由12000m3/ h 上升到18000m3/ h。
(3) 綜合考慮, 由于上塔精餾段空氣汽化量增 加后引起上升蒸汽增加, 精餾段回流比減小。為不 影響氮平均純度, 適當(dāng)開大P1 和P8 , 在保證液氮 和污液氮純度的情況下, 盡可能向上塔提供回 流液。經(jīng)調(diào)整操作, 采取措施, 氧氣產(chǎn)量年平均提高 300m3/ h。
3、減少跑冷損失 提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性
空分設(shè)備為深冷裝置, 其低溫部分絕熱性能的 好壞, 直接影響到設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。因此作為空 分正常的維護(hù)應(yīng)該確保盡量減少非生產(chǎn)性跑冷損 失, 以確保運(yùn)轉(zhuǎn)工況的平穩(wěn)。15000m3/ h 制氧機(jī)18 米平臺東西兩側(cè)塔皮處結(jié)霜嚴(yán)重, 28 米以上處也 有大面積結(jié)霜現(xiàn)象。1996 年9 月, 我們對機(jī)組進(jìn) 行大修, 發(fā)現(xiàn)此部位珠光砂大量凍結(jié), 即做了技術(shù) 處理。
3.1 造成上塔周圍跑冷嚴(yán)重的原因
從空分生產(chǎn)安全的角度設(shè)計, 在設(shè)備安裝時為 了保證冷箱內(nèi)設(shè)備、管道突然泄漏時不致使冷箱受 壓爆裂, 在塔體上部和主冷上部箱體上設(shè)置了安全 閥(壓蓋式) 。而且為了避免冷箱內(nèi)呈負(fù)壓, 環(huán)境空氣被吸入, 在冷箱內(nèi)充入干燥氮?dú)? 保持冷箱內(nèi) 微正壓, 以減少對流換熱損失。由于平時生產(chǎn)中對 冷箱安全閥檢查較少, 當(dāng)冷箱下部人孔等箱體處密 封不嚴(yán)時, 即使冷箱內(nèi)充入一定量氮?dú)? 仍然難以 保證上塔區(qū)域為正壓狀態(tài)。此時安全閥變成吸氣 筒, 大量濕空氣吸入塔內(nèi), 引起珠光砂凍結(jié)。而且 由于上塔東西部區(qū)域液體閥門較多且集中, 當(dāng)珠光 砂在此處凍結(jié)時, 會形成一條傳熱帶, 造成較大的 跑冷損失。
3.2 保冷箱上部跑冷分析
保冷箱28 米以上沒有充填珠光砂, 空分箱體 采用隔層, 內(nèi)填保溫材料。其中粗氬塔及其冷凝器 等設(shè)備裸露在塔內(nèi)密封氮?dú)庵? 雖然這些設(shè)備做了 一定的保溫, 但由于當(dāng)時的施工條件限制, 保溫效 果較差, 造成塔內(nèi)冷量與環(huán)境空氣對流, 換熱增 強(qiáng), 冷損增加。
3.3 采取措施 對塔體內(nèi)凍結(jié)的珠光砂進(jìn)行處理, 并在重新裝 填珠光砂時嚴(yán)格把關(guān), 保證上塔周圍靠塔皮處閥 門、管道密集的地方珠光砂填實。保冷箱所有的人 孔等嚴(yán)實密封。提高保冷箱內(nèi)密封氣壓力。對粗氬 塔及其冷凝器進(jìn)行重新保溫, 并提高保冷箱內(nèi)珠光 砂高度(從28 米提高到34 米) 。
3.4 效果分析 從實際運(yùn)行看, 采取以上措施后不僅減少了空 分塔的跑冷損失, 而且保證了精氬塔的正常工作。 由于跑冷損失減少, 每天可多生產(chǎn)液氧1m3 , 年多 創(chuàng)液體銷售36 萬元, 綜合提高了氧氣產(chǎn)量。
4.加強(qiáng)成本控制 提高經(jīng)濟(jì)效益
為了保證實現(xiàn)氧氣生產(chǎn)的低成本, 我們積極轉(zhuǎn) 變觀念, 加強(qiáng)設(shè)備管理, 最大限度地保持設(shè)備的運(yùn) 轉(zhuǎn)周期。合理調(diào)整氧氣供應(yīng), 減少氧氣放散。積極 開發(fā)液體副產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售, 嚴(yán)格生產(chǎn)和成本管 理, 經(jīng)濟(jì)效益顯著。
(1) 以調(diào)度為生產(chǎn)指揮中心, 合理組織生產(chǎn)。根據(jù)煉鋼生產(chǎn)的實際情況, 及時組織生產(chǎn), 減少氧 氣放散。加裝去煉鐵富氧管道, 當(dāng)煉鋼用氧少時, 及時調(diào)整對煉鋼的氧氣供應(yīng), 對煉鐵系統(tǒng)富氧, 減 少了氧氣放散。采取以上措施后, 氧氣放散率從 10 %降至現(xiàn)在的3 %。
(2) 加強(qiáng)生產(chǎn)管理, 對氧氣生產(chǎn)進(jìn)行日統(tǒng)計、 旬分析、月總結(jié), 及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。對流量表及計控儀器每月校對一次, 減少儀表誤差造成 的影響。加強(qiáng)管理, 制訂壓力與放散率小時曲線 圖。對水、電、蒸汽、氧氮產(chǎn)量、氬氣產(chǎn)量及液體 產(chǎn)品、氣瓶銷售、成本、利潤等每天統(tǒng)計分析。班 組實行經(jīng)濟(jì)核算, 并與職工利益掛鉤。
(3) 加大液體副產(chǎn)品開發(fā), 創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效 益。在液氬的生產(chǎn)中, 我們不斷完善操作工藝, 完 善了精氬塔投產(chǎn)工藝, 創(chuàng)立了不停機(jī)處理氬塔固化 問題新工藝。1998 年8 月, 在不斷學(xué)習(xí)總結(jié)的基 礎(chǔ)上, 徹底解決了氬塔的固化對生產(chǎn)的影響, 每年 可為總公司創(chuàng)液體銷售效益600 萬元。
5.經(jīng)濟(jì)效益 15000m3/ h 制氧機(jī)設(shè)計、實際運(yùn)行及工藝改造 后的參數(shù)對比見表1。
說明: “15000”制氧機(jī)設(shè)計氧氣產(chǎn)量為15000m3/ h (俄 羅期標(biāo)準(zhǔn): 20 ℃, 1 大氣壓) 。為了計量方便, 我們把氧氣 流量修正為我們國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(0 ℃, 1 大氣壓) , 所以修 正后本機(jī)組設(shè)計參數(shù)為14200m3/ h。其它流量沒有進(jìn)行修 正, 仍沿用俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)。
在不斷探索濟(jì)鋼15000m3/ h 制氧機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、 采取以上措施后, 從根本上降低了機(jī)組的成本, 提 高了機(jī)組的氧氣產(chǎn)量, 年平均增加氧氣300m3/ h , 年增加效益19217 萬元。
