摘要：江蘇省鑌鑫鋼鐵集團有限公司（以下稱為我司）能源動力廠制氧車間有二期20000空分1套，三期35000空分1套，四期60000空分1套。其中20000空分有JR-680型電加熱器3臺，35000空分有DR1152W-00型電加熱器3臺，60000空分有XS-YD1413-000型電加熱器3臺。現因生產需要只運行四期制氧和二期制氧，力求在能源生產與供應方面實現更高的效率、更低的成本和更環保的目標，為企業發展注入新的動能。我司對制氧車間60000空分有XS-YD1413-000型電加熱器進行了蒸汽加熱器輔助加熱的技改項目，并取得了圓滿成功，這不僅提高能源利用效率，更降低運行成本節。現就設備實際運行情況及改造過程進行論述。
關鍵詞：空分 純化器 電加熱器 蒸汽加熱器 成本
一、引言 能源動力廠積極響應鑌鋼集團的科技創新發展戰略，更是為公司經濟發展提供源源不斷動力的核心樞紐。一直以來，能源動力廠肩負著重大的使命，不斷探索創新，力求在能源生產與供應方面實現更高的效率、更低的成本和更環保的目標，為企業發展注入新的動能。 其中對制氧車間分子篩加熱器蒸汽輔助項目的技改成功不僅提高能源利用效率，更降低運行成本。面對日益嚴峻的能源形勢和環保壓力，能源動力廠的技術團隊迎難而上，深入調研、反復論證，最終確定了一套科學合理的技改方案。在技改過程中，他們充分發揮專業優勢，精心組織施工，嚴格把控每一個環節，確保了技改工作的順利進行。 1、項目背景概述 在空分行業中，電加熱器一直是重要的設備之一。然而，隨著行業的發展和對能源效率、成本控制的要求不斷提高，傳統的電加熱器在某些方面逐漸顯露出局限性。為了進一步優化空分設備的性能，提高能源利用效率，降低運行成本，開展電加熱器進行蒸汽輔助加熱技改項目具有重要的現實意義。 2、電加熱器現狀分析 當前，電加熱器在空分系統中雖應用廣泛，但其能耗大、熱效率相對較低的缺點不容忽視。特別是在大規模、持續加熱的應用場景中，電加熱器往往導致電力成本居高不下，同時也增加了電網的負荷壓力。此外，電加熱過程中產生的電磁輻射和熱量散失也對環境造成了一定影響。 3、蒸汽加熱器優勢闡述 蒸汽加熱器作為一種清潔、高效的加熱方式，具有顯著的節能減排優勢。首先，蒸汽作為熱媒，其熱效率遠高于電能直接轉換，能夠有效降低能耗。其次，蒸汽加熱器在加熱過程中幾乎不產生污染物，符合環保要求。再者，蒸汽加熱系統可實現余熱回收和循環利用，進一-步提高能源利用率。最后，蒸汽加熱器的維護成本相對較低，且運行穩定可靠，有助于提升生產線的整體效率和穩定性。 二、技術改造方案 1、系統設計 在電加熱器前串聯一臺蒸汽加熱器，利用公司富產的0.5MPa蒸汽，對應的飽和溫度158.8℃。先利用蒸汽將污氮氣從出塔15℃左右加溫到145℃左右，再經過電加熱器從145℃加溫到180℃左右去再生分子篩。蒸汽加熱器后裝一露點儀判斷其是否串漏，配蒸汽閥、疏水閥、污氮氣進出口閥、旁通閥等。如果蒸汽加熱器內漏或需要檢修，污氮氣走旁通閥進電加熱器，不會影響到正常生產。將蒸汽輔助加熱系統與現有的電加熱器系統進行整合。設計合理的蒸汽管道布局，確保蒸汽能夠均勻地傳遞到電加熱器的關鍵部位，實現輔助加熱的功能。同時，配置相應的控制閥門和傳感器，以便精確控制蒸汽的流量和溫度。
2、設備選型
選擇合適的蒸汽發生器和相關的輔助設備。蒸汽發生器的容量和性能應根據空分設備的實際需求進行選型，確保能夠穩定地提供所需的蒸汽量和壓力。同時，選用高質量的閥門、管道和傳感器，以保證系統的可靠性和安全性。
3、控制系統升級
對電加熱器的控制系統進行升級，使其能夠與蒸汽輔助加熱系統進行協同工作。通過先進的控制算法和傳感器反饋，實現對電加熱器和蒸汽輔助加熱的精確控制，確保空分設備在不同工況下都能保持穩定的運行溫度。蒸汽加熱器改造，最終效果圖，如下圖畫線部分：
注：
都有單獨投切按鈕，對應的電加熱器組與蒸汽加熱器配合使用，當前狀態為改造前使用電加熱器時狀態；以第一組電加熱器為例，投入蒸汽加熱器效果如下：
蒸汽加熱參數如下圖：
其中的
指的是，純化加熱開始計時時間，在此時間內
<設定溫度+1，原來的按鈕狀態也不會改變，除非加熱了 2 分鐘后，出蒸汽加熱器溫度還是小于設定溫度+1 ，才會切換成純電加熱器，來加熱；這個過程是自動的；
污氮再生氣保護設置：
如下圖，當【露點分析聯鎖投入】并且畫線 1 處，1_AI1201.AV>-40℃時，蒸汽進口閥 V1225 關到 0
當【露點分析聯鎖切除】時，1_AI1201.AV>-40℃時，蒸汽進口閥 V1225 關到 5 ，微開，通氣保持蒸汽加熱器溫度
如圖，左邊是 1#冷凝水泵控制；右邊是 2#冷凝水泵控制，二者皆可手自動切換；手動停泵效果如下：
手動啟動效果如下：
4、程序邏輯
蒸汽進口壓力大于設定低值--可修改，且再生氣出蒸汽加熱器溫度大于設定低值--可修改：
蒸汽進口壓力大于設定高值--可修改，且再生氣出蒸汽加熱器溫度大于設定高值--可修改
下裝安全性：程序在冷吹階段下裝，不會影響純化分子篩；且只修改關于電加熱器相關的參數，并沒有觸及其它地方；
5、工作控制說明
5.1、模式一
蒸汽加熱器不投用（不使用蒸汽加熱器或蒸汽加熱器檢修時），蒸汽加熱器前部蒸汽閥門關閉，電加熱器按照原程序運行。
5.2、模式二
蒸汽加熱器投入使用，污氮出口溫度在DCS中與電加熱器連鎖，當檢測污氮出口溫度小于128度時，蒸汽加熱器前部蒸汽閥門遠程連鎖關閉，電加熱器按原程序工作；當檢測污氮出口溫度大于128度小于等于160度時，關閉電加熱器內部四組固定組加熱管，剩余一組固定組和調功組正常工作；當檢測污氮出口溫度大于等于160度時，關閉電加熱器五組固定組，保留一組調功組正常工作在蒸汽加熱器投用時，設置液位計高低位與水泵連鎖，高位（600mm）水泵自動打開，低位（200mm）水泵自動關閉；設置露點與蒸汽進口閥連鎖，當露點高于高于-50℃時報警，另設置當露點高于-40℃時關閉蒸汽進口閥，停用蒸汽加熱器，打開旁通閥門，關閉蒸汽加熱器進出口手動閥門，切換至原程序。
三、預期效益
1、能源效率提升：蒸汽輔助加熱可以在一定程度上降低電加熱器的負荷，從而減少電能的消耗。同時，蒸汽作為一種高效的能源介質，其熱傳遞效率較高，可以提高整個加熱系統的能源利用效率。
2、成本降低：通過減少電能消耗和提高能源利用效率，可以顯著降低空分設備的運行成本。此外，蒸汽輔助加熱系統的建設和維護成本相對較低，也有助于降低企業的總體成本。
3、設備可靠性提高：蒸汽輔助加熱可以使電加熱器在較低的溫度下運行，減少了電加熱器因高溫而導致的損壞風險。同時，蒸汽輔助加熱系統的穩定性較高，可以提高整個空分設備的可靠性和穩定性。
四、風險與挑戰
1、技術復雜性：蒸汽輔助加熱技改項目涉及到電氣、機械、控制等多個領域的技術，具有一定的技術復雜性。在項目實施過程中，需要專業的技術團隊進行設計、安裝和調試，以確保系統的正常運行。
2、安全風險：蒸汽具有一定的危險性，如高溫、高壓等。在項目實施過程中，需要嚴格遵守相關的安全規范和標準，采取有效的安全措施，確保人員和設備的安全。
3、運行維護：蒸汽輔助加熱系統需要定期進行維護和保養，以確保其性能和可靠性。需要建立完善的運行維護制度，配備專業的維護人員，及時處理系統運行中出現的問題。
4、施工安裝
從前期的不斷研討、立項、招標到施工完成，歷時7個月，為了施工安裝不影響制氧空分設備的正常生產，充分利用5月份的停機檢修機會對本項技改項目進行施工。
五、試行驗收
1、試機準備：為了及早暴露設備及系統在運行方面的原因，盡快得到處理，提高機組投產后安全、經濟、穩定的要求。在施工完成后提前全面檢測蒸汽加熱器使用性能，使之達到要求。包括檢驗閥門的啟動、自動控制以及附屬設備、系統控制性能，其中包括邏輯、連鎖、定值參數等的合理性，必要時進行現場修改以滿足設備的安全經濟運行。
2、運行記錄：從7月開始試運行到8月進行一個月的數據監測記錄
3、效益計算：根據現場電加熱器電流表統計數據可知：
增加蒸汽加熱器前，兩臺電加熱器共運行11組（每臺五組固定組、其中一臺運行一組調功組）；單臺電加熱器功率為1416KW，開二備一，每天電加熱器工作9小時。
增加蒸汽加熱器后，兩臺電加熱器共運行4組（每臺一組固定組、一組調功組）；根據實際的運行數據可計算出前后對應的實際效益：
3.1、按照節電1798kwh計算，電加熱器每天工作9h：每年的節電費用為：1798*9*330*0.61=325.74萬元（注：平均電價0.61元/kwh）
3.2、 按照蒸汽價格80元/t，每年用蒸汽費用為80*3*9*330=71.28萬元，并回收高品質冷凝水即為蒸汽的量：3*9*330=8910t
每年的節省用能費用保守估計為：325.74-71.28=254.46萬元（未包含冷凝水的回收）
六、結論與展望
制氧分子篩電加熱器進行蒸汽輔助加熱技改項目的成功具有顯著的經濟效益和社會效益。通過合理的設計和實施，可以提高空分設備的能源效率，降低運行成本，提高設備的可靠性和穩定性。本次技改項目的成功為后續的技改創新指明了方向，具有深遠意義。
能源動力廠會始終牢記企業使命“堅持綠色、數字化發展，共創美好未來”，努力為實現我們的企業愿景“做強鋼鐵主業，構建產業生態，創造社會價值”，繼續深挖潛能，不斷技術創新為集團公司的可持續發展做出自己的貢獻。
綜上所述，將電加熱器改造成蒸汽加熱器輔助系統是一項具有顯著節能減排效果和經濟效益的改造項目。通過本項目的實施，不僅能夠有效降低生產能耗和成本，提升生產效率和產品質量;還能夠減少污染物排放，改善生產環境。展望未來，隨著技術的不斷進步和環保政策的日益嚴格，蒸汽加熱系統將在更多領域得到廣泛應用和推廣。
