國內(nèi)制氧機經(jīng)過了50多年的發(fā)展，從50m3／h開始，發(fā)展到大型制氧機，其工藝經(jīng)過了石頭蓄冷器換熱器流程、全低壓板式切換式流程、常溫分子篩吸附增壓膨脹機流程、規(guī)整填料上塔和全精餾制氬流程，制氧機技術(shù)隨著鋼鐵冶金、化工行業(yè)的發(fā)展而同步發(fā)展。由于行業(yè)的不同，對制氧機的選型要求也不同，本文對鋼鐵行業(yè)制氧機的選型要求進行簡析。
1 制氧機選型的依據(jù)
    (1)鋼鐵企業(yè)的用氣量雖然時起時伏地變化，但可按每小時的氣體平均用量作為其消耗量，低峰與高峰用球罐貯存來平衡。外圍綜合管線中氣體采用中壓管道輸送到用戶區(qū)域，管道以平均用量高于一個等級調(diào)壓以后送往用戶。作為高爐富氧噴煤用氧，基本是平均用量，由此統(tǒng)計出整個企業(yè)的氧氣、氮氣、氬氣用量，作為選擇制氧機類型的依據(jù)。
    (2)鋼鐵企業(yè)的用氣，主要是氣態(tài)。目前制氧機流程分為氣體外壓縮及內(nèi)壓縮兩種。內(nèi)壓縮流程由液氧泵壓縮至3．OMPa回收冷量，氣體出塔。外壓縮流程是回收冷量后的氣氧出塔，再經(jīng)氣體壓縮機壓縮到3．OMPa送出。從節(jié)能降耗的目的出發(fā)，應選擇以生產(chǎn)氣體為主的全低壓、外壓縮流程。內(nèi)壓縮流程能耗略高，投資成本及運行費用也高。
    (3)鋼鐵企業(yè)一般每年一次大修，而制氧機檢修周期一般為兩年一次。大修期間，制氧廠氣體會產(chǎn)生放空現(xiàn)象。一個產(chǎn)量上千萬噸大型鋼鐵企業(yè)，全年平均每個月都有車間檢修，但考慮到市場的銷售旺季與淡季，有時會有兩個以上車間同時檢修。雖然放空量可以由高爐調(diào)節(jié)富氧來達到氣量平衡，制氧機選型也要精確地考慮到用氣體量，盡可能地減少放空量。
    (4)氣體外供可以是氣體和液體，所以在選擇制氧機的同時，要考慮一部分的液體、氣體外供。一般制氧機都可以生產(chǎn)部分液氧和液氮。液氧量可以達氧氣量的3％，如需供應更多的液體，可選擇氣體液化裝置來彌補，配貯存系統(tǒng)外供液體及應付故障停車時的用氣。
    (5)鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)具有連續(xù)性的特點，特別是高爐、轉(zhuǎn)爐用氧、氮、氬，平時絕對不允許制氧機停產(chǎn)，所以制氧機的選型必須要考慮能長期安全、穩(wěn)定、可靠地運行。
    (6)隨著鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品檔次和技術(shù)裝備的提高，對氣體質(zhì)量的要求越來越高，原來純度低一點也可吹氧，現(xiàn)在當氧氣純度低于99．2％02時就不能送氧；而高爐作保護氣用的氮氣，純度則要求在99．99％以上。至于氬氣，對鋼材質(zhì)量有著舉足輕重的作用，特別是高碳鋼。所以，制氧機產(chǎn)品的質(zhì)量相當重要，更要符合對外供氣的要求。

2 制氧機選型的特點
2.1 制氧機選型
    (1)目前，全低壓大型制氧機普遍采用規(guī)整填 料塔、全精餾制氬技術(shù)、分子篩吸附、增壓膨脹機 的氣體外壓縮流程，產(chǎn)量與需求量相等，純度要求 是：氧氣99．6％O2；氮氣99．999％，其中含氧≤5 ×10-6；精液氬02≤2 ×10-6、N2≤3 ×10-6。
    (2)運行周期2年以上，電耗0．62kWh／m3～ 0．65kWh／m302(含壓氧)。
    (3)可同時配置氣體液化設備，以調(diào)節(jié)多余氣 體，作為貯備或?qū)ν夤?br />     (4)對不用冷凍機工藝的空氣純化系統(tǒng)，南方 地區(qū)也要配備一臺冷凍機作備用，以解決夏天炎熱 天氣造成的影響。
    (5)采用蒸汽加熱器加溫再生分子篩，以節(jié)約 電耗。
    (6)水處理采用離子棒代替藥劑， 以免除繁瑣 作業(yè)。
2．2 機械選型
    (1)膨脹機的膨脹空氣量可選大一點(可調(diào))， 這樣能縮短啟動時間；可調(diào)節(jié)液氧和液氮產(chǎn)量。
    (2)大型空壓機可選進口設備(隨著本國機械 行業(yè)發(fā)展，可訂國產(chǎn)的)，離心式氧、氮壓縮機可 選國產(chǎn)的，這些產(chǎn)品已有優(yōu)良的使用業(yè)績。
    (3)冷卻水泵可選用單級泵或多級泵。
2．3 配套閥門
    配套常規(guī)閥門，應選用8年以上使用壽命的產(chǎn) 品，閥體為鑄鋼，閥桿、閥芯密封面為不銹鋼材質(zhì) 的， 目前社會上的閥門真假難辨，應將其材質(zhì)注明 清楚，并經(jīng)試壓測試，才能確保質(zhì)量。其它專用閥 門應按壓力等級、各介質(zhì)使用的材質(zhì)、禁油等特殊 要求進行配套。
3 制氧機選型案例的介紹
    我們根據(jù)沙鋼的發(fā)展規(guī)劃，先后在2001年和 2002年與杭氧簽訂了兩組2 ×21000m3／h制氧機。 現(xiàn)簡單介紹如下。
3．1 制氧機的主要技術(shù)性能
    空壓機排量約113800m3／h，空壓機排壓約 0．62MPa(A)；氧氣產(chǎn)量21000m3／h，氧氣純度 99．6％02；液氧產(chǎn)量650m3／h，純度99．6％02；氮 氣產(chǎn)量21000m3／h，氮氣純度<5 ×10-6O2；液氮產(chǎn) 量300m3／h，純度<5 ×10-602；精液氬產(chǎn)量大于750m3／h，純度≤2 ×10-602、 ≤3 ×10-6N2； 制氧 電耗(不包括壓氧、壓氮)約0．39kWh／m302。
3．2 流程特點
    21000m3／h制氧機以確保生產(chǎn)過程長期穩(wěn)定可靠 運行、節(jié)能、操作維修方便為設計原則，采用當今 國際上先進的空分技術(shù)，其工藝流程具有以下特點：
    (1)采用全低壓、全板翅式換熱器的工藝流程 和設備，可以取得較低的制氧能耗和較高的氧提 取率：

  (2)空氣預冷系統(tǒng)設置水冷塔，充分利用干燥 氮氣的冷量，使冷卻水溫降低，可取消冷水機組 (冷凍機組作為備用)。
    (3)分子篩純化系統(tǒng)采用活性氧化鋁一分子篩 雙層床結(jié)構(gòu)，大大延長了分子篩的壽命，同時使床 層阻力減少。
    (4)分餾塔上塔采用填料塔，大大降低了塔的 阻力。氧、氬提取率進一步提高。
    (5)制氧機可以提取一部分的液氧。在不生產(chǎn) 液氧時，采用1％氧氣產(chǎn)量的液氧安全排放量，以 達到控制主冷液氧中碳氫化合物的積聚。
    (6)采用全精餾制氬技術(shù)，節(jié)約能源，取消了 加氫除氬裝置，節(jié)省廠房投資和運行費用。
    (7)透平膨脹機采用增壓機制動工藝，從而減 少了膨脹空氣量，使精餾塔工況穩(wěn)定。
3．3 主體設備配套范圍
    ①兩套原料空氣過濾器為自潔式，處理空氣量~180000m3／h；②兩套空氣透平壓縮機為進口，排 氣量113800m3／h；配套電機9800kW(采用熱變電 阻軟起動)；③空氣預冷系統(tǒng)兩套，包括空冷塔、 水冷塔、冷卻水泵、冷凍機一臺／套。④分子篩純 化系統(tǒng)兩套，包括吸附器兩臺／套，蒸汽加熱器一 臺／套，切換閥門一套／每套；⑤分餾塔兩套，包括 主換熱器、主塔、膨脹換熱器、液空和液氮過冷 器、粗氬塔工段、粗氬塔Ⅱ段、粗氬液化器、離心 式粗液氬泵進口、精氬塔、精氬換熱器、冷箱等； ⑥增壓透平膨脹機四套；⑦氧氣透平壓縮機兩套； ⑧氧氮透平壓縮機一套(第二套為氮氣透平壓縮 機)；⑨液氧貯存系統(tǒng)一套(包括500m3貯槽兩臺， 液氧泵進口兩臺、國產(chǎn)三臺、汽化器兩臺)；⑩液 氮貯存系統(tǒng)一套(包括500m3貯槽一臺，液氮泵進 口兩臺、國產(chǎn)兩臺、汽化器兩臺；⑩液氬貯存系統(tǒng) 兩套(包括150m3貯槽四臺，液氬泵進口兩臺、汽 化器一臺)；⑩液體裝置一套(包括高低溫膨脹機 各一臺)。
    以上均為杭氧產(chǎn)品。
    儀控系統(tǒng)：DCS為西儀橫河；變送器為羅斯蒙 特；UPS為梅蘭日蘭15kW，30分鐘；壓力、差壓 開關(guān)為德國海龍；測振儀為日本新川；精密減壓閥 為德國VDO；調(diào)節(jié)閥為杭氧工裝；電磁閥為日本 SMC；分析儀為進口，其他均為國內(nèi)產(chǎn)品。電控系 統(tǒng)：主變壓器兩臺；輔助變壓器三臺；均采用國產(chǎn) 設備，高壓電機采用軟起動。
    目前，第一套21000m3／h制氧機已于2002年9 月投人運行，運行情況良好，第二套已進入調(diào)試階 段，預計在2002年12月底出氧；第三、四套21000m3／h制氧機已進入籌建工作。

作者簡介：袁加宇(1953- )，男，1977年從事制氧工作，現(xiàn)任沙鋼氧氣分廠廠長，工程師。
來源：中國換熱器網(wǎng)