制氧机工业氧气设备

承德燕山气体公司制氧设备技术改造承德燕山气体公司制氧设备技术改造韩彩云(河北钢铁集团承钢公司承德燕山气体公司,河北唐山067002)[摘要】介绍了对3200rnⅦ制氧机因主板式换热器设计不合理导致机组氧产不足、制氧单耗偏高而实施的空分扩容改造.
根据1·和2'6500m,/h以及3200m柏三台制氧机上塔存在压差及Y6500m3/h制氧机精馏塔运行阻力比设计参数小的实际情况,采用将有氢制氩流程的粗氩引入2#6500m孙制氧机粗氩Ⅱ塔底部,进行新老流程空分设备氩联网操作技术,使多机组联合制氩成功实施,充分挖掘了各制氧机的氩气资源,提高了运行效益.
关键词制氧机氢气联网压力改造1前言近10年来,随着承钢公司产能不断扩大,钢铁主体生产单位对于工业气体的需求也逐年增加.
为了满足钢铁生产气体用量确保承钢公司主体生产稳定,同时达到设备挖潜增效的目的,数年来,承德燕山气体公司(以下简称:气体公司)一直将设备改进和技术革新放在工作首位.
现多项挖潜增效工作成果显著,数项科研成果在全国范围内推广.
23200m3/h制氧机扩容改造为4000m3m制氧机2.
I气体公司4000m弧制氧机为1988年投产的KDON--3200/3200型制氧机扩容改造而成,空分装置由开封空分设备厂提供.
投产运行后,空分系统主板式换热器阻力一直比国内同型号制氧机偏高.
10kPa,且氧气产量不足、提取率低.
针对此现象,中原制冷公司相关设计专家建议将四组板式换热器去掉一组,并于1995年10月实施此次改造方案.
同时,在本次改造中,气体公司将该设备的板式切换流程改为当时技术已较成熟的分子筛吸附净化流程.
但改造投产后,各项运行指标并无好转.
且因板式换热面积的减少,造成空气进塔压力升高、产量降低,冬季最大氧气产量只有3200m3/h,夏季为3000m3/h.
氮气产量由改造前3200mⅦ降低至2800m3/h,分子筛CO:经常超标,空压机耗电费用比改造前增加19.
2万元.
作为当时公司氧、氮气体主要生产设备,3200m油制氧机的各项生产指标远达不到使用要求.
2.
2由于空分系统存在诸多的问题,使该装置配套的H400-6.
5/0.
97型空压机一直达不到设计状况.
该空压机进口容积流量设计值430m3/min,运行时进口导叶开度只有40%.
板式改造的不合理性更加大了空压机工作潜力的浪费.
2.
2.
1经过深人研究【1.
习,2003年,气体公司又对此套设备进行以下改造:(1)更换上塔填料,并在上塔加装六块板塔提高气体产量及纯度;(2)将1995年取消的一组主板式换热器重新安装复位;(3)去掉末级冷却器,更换为立式、高效填料水冷却塔,回收放散污氮气,降低空气进分子筛吸附器温度,减轻其工作负荷;(4)因粗氩气直接出装置进行联网生产,取消了精氩系统设备.
2.
2.
2经过上述改造,3200m%制氧机,再次开车运行后氧气产量最大增加至4300m%,氮气产量达4000m讥,氧气纯度提高0.
15%,粗氩纯度提高0.
5%,装置能耗由改造前0.
725kwll/m3下降至0.
585kWh/m302.
2.
33200m3/h制氧机的成功改造,使连续低效运行15年的空压机效率得以充分发挥,整套制氧装置真正起到了保证钢厂用氧的作用.
3实现多机组、新老机型联合产氩3.
1气体公司的4000m3/h(原3200m3/h)制氧机1988年投产后,具备出氩条件但未产氩;1'6500m3/h制氧机1994年投产,由于制氩站产品不达标也一直未产精氩产品.
当时,承钢公司炼钢用氩全部依靠外购瓶装氩气来供应,年瓶氩采购费用约250万元.
截止2000年,因3200m多h制氧机投产13年、1·6500m强制氧机投产7年,因未产氩给公司造成近2000万元经济损失.
3.
22000年5月,∥6500m3/h制氧机进入安装阶段.
该设备属于空分六代产品:分子筛净化,无氢提氩流程,上塔为规整填料塔.
相比于1·6500m3/h和4000m孙制氧机的制氩工艺,∥6500mⅦ空分流程先进很多.
且该空分设备上塔工作压力比1·6500mⅦ制氧机上塔工作压力要低.
万方数据2010年第2期天舜,幺分3.
2.
1针对这一点,我们提出利用两台制氧机上塔的压差,将1#6500m3/h制氧机生产的低温粗氩引入2#6500m%制氧机参与精馏,以提高2"6500m3/h制氧机氩产量的想法.
后经和设计专家反复从粗氩塔O厂Al-N:的精馏曲线、粗氩塔水力学、粗氩II塔最小回流比等方面理论计算【2.
31,认为该想法可行,且通过理论分析比较得出:进粗氩II塔粗氩气管道处为最佳联网位置.
3.
2.
22000年11月2#6500工程收尾和2001年4月份1#6500大修之际,完成两套设备氩联网管道的对接.
并于2001年5月10日开始进行氩联网的操作:直接将1·6500m3/h制氧机粗氩气引入∥6500mⅦ制氧机粗氩系统.
联网后,经调整,≯6500m3/h粗氩气的流量由175m3/h后增加到240m%.
但大约4~5h后,1·6500m3/h制氧机主塔工况就发生了明显的变化,氧气纯度下降至98%以下,且经多次调整,此类现象仍未好转.
后经过多次调试、摸索之后,发现两套制氧机上塔压差较小,是最终导致产品氧气纯度大副下降的根本原因.
经过调整两套制氧机主塔工作压力,氧气纯度下降的问题得以有效解决.
通过进一步思考和研究,又将1*6500m3/h空分系统的精氩塔投入使用以除去部分氮气,并最终彻底解决了氩系统的氮塞现象.
3.
3至2002年9月底,经过三次优化工艺操作,氩联网工作顺利成功.
同时在几个月的生产摸索与工艺改进工作中,总结出以下成功操作经验.
3.
3.
1在工况允许范围内,适当下调2·6500m孙制氧机上塔压力,增加1·、2#6500m3/h制氧机上塔压差,使l*6500m3/h制氧机粗氩气输出量由原设计值135m3/h增加至200m3/h,2·6500m讹制氧机精氩产量也比联网前提高105.
7%.
并且,l-6500mⅦ制氧机氧纯度比以前有所提高.
同时,因Z6500m孤制氧机主塔操作压力降低,该机组用电量大幅度下降,单位成本降低.
3.
3.
2适当提高入精氩塔的工艺氩温度,提高工艺氩在精氩塔冷凝蒸发器换热时的液化温度,以保证精氩塔的正常工况tl用.
3.
3.
3充分利用l,6500m讥制氧机精氩塔的除氮能力,将l·6500m弧制氧机粗氩气引入该设备配套的氩气压缩机,压缩后的粗氩气,经氩干燥器干燥后进人本套空分精氩塔进行初步除氮,然后再将精液氩送往2·6500m弧制氧机的粗氩Ⅱ塔.
这样的联网操作可以减少联合制氩工况受联网设备压力波动的影响.
3.
3.
4在减少装置的跑冷损失、复热不足损失及保持上塔主冷蒸发侧的氧浓度不变的前提下,尽可能减少去上塔的膨胀空气量,并调节液氮去上塔的回流量,使污氮气中的氧浓度降至最小.
在保证分子筛再生量充足的前提下,适当提高污氮出装置压力,提高馏分含氩量.
通过适当降低液空纯度,以调节冷凝器蒸发侧液空氧含量来增大传热温差,建立粗氩塔冷凝器最佳精馏工况.
3.
4两套设备联网后,箩6500m3/h制氧机制氩系统的粗氩气流量由设计值的的175m3/h增加到360m3/h,液氩产量由原来的每天5m,增加至每天9.
5m,.
同时,在l·、∥6500m3/h制氧机联合制氩过程中,通过观察发现,1t6500m3/h制氧机正常运行时,其精氩塔工作阻力比设计值偏小3~6kPa,应该还有一定的精馏潜力.
为了更深入发掘设备潜力,充分利用资源,决定将3200m3/h制氧机(现在的4000mⅦ制氧机)的精氩塔不投人使用,把该套设备生产的粗氩气直接引入氩联网网络中(联网位置为l,6500mⅦ制氧机粗氩气进氩气压缩机前管道处).
3.
4.
1经过几个月的准备工作,2002年1月,3200m3/h制氧机,1·6500、≯6500m弧制氧机实现三机联网制氩,且效果明显.
Z6500m3/h制氧机氩塔工况稳定,粗氩气产量最高时可达420ma/h,液氩产量由原来的每天9.
5m3,d增加至I1.
8m3/d.
3.
4.
23200m讥制氧机氩系统投入生产后,因为精氩塔未投入工作,因此并未增加冷源消耗及冷量损失,装置的各种产量没有减少,反而气氧产量及纯度都较以前有所提高.
3.
4.
3三机联网的成功实施,不但使机组氲产量增加,且在r6500mⅦ或2,6500m%制氧机检修或故障停车恢复生产时,可先将4000m讥或r6500m3/h制氧机高质量的粗氩气分别提前引入1#6500或Z6500m3/h氩系统,使出氩时间由原来的24h,缩短至10h一12h.
该项目获得国家"多机组、新老机型联合产氩"的国家专利.
添补了国内一项空白.
3.
5氩联网管道改造费用(管道、阀门)25万元,施工费用5万元,共计30万元.
增加液氩产量年收入(按当时液氩价格计算):(11.
8—5)x1.
4x365x1200=417万元;为公司节约氩气瓶外购费用200~250万元/年.
410000m柏氧气压缩机改造,降低设备工作压力4.
1自2004年气体公司相继投产15000m%、21000m3/h、42600m弧内压缩流程制氧机后,炼钢高万方数据承德燕山气体公司制氧设备技术改造压氧气用量充足,但低压氧气用量略显不足.
根据气体公司外供气体管网高、低压分设但又可以相互连通的特点,通过调节连通阀便能够满足低压氧气用量.
但会增加氧气实际利用单耗与压氧单耗闱.
4.
2针对此问题,气体公司以节能降耗、减少公司成本为目的,大胆创新,联系设备实际寻找解决方案.
经与厂内现有氧压机参数、结构作比较,最后决定对杭州制氧机厂生产的规格型号为2TY一167/0.
20—30一X的氧压机进行改造.
见图1.
将该机组高、低压缸从联轴器处断开,只用低压缸压氧气作为富氧外供.
在压缩机低压缸运行时,高压缸不运转.
4.
3该压缩机由高、低压缸组成.
高、低压缸通过增速器由异步电动机拖动,流量均为10000m3/h.
低压缸出口压力1.
177MPa;高压缸,出口压力2.
49MPa.
配套的Y2500—2型电机功率为2500kW.
10000m弧氧压机投产后的数十年时间里,其末级运行压力为2.
5MPa左右.
4.
4具体实施步骤为在法兰Ⅱ加盲板,防止低压缸出来的氧气不进入高压缸;在法兰Ⅲ处加盲板,使气体不至于回流至高压缸;把低压缸冷却器后管道与高压缸冷却器后管道连接,如图1虚线所示.
图1具体改造简易流程图此方案后经与杭州压缩机公司多次沟通、对方查阅原始设计资料后认为,该方案可行且不需对仪控、电控系统进行改动.
若遇特殊情况,该机组需压高压氧气时,只需要1天时间便可恢复高压缸正常工作.
2009年1月,通过精心筹措,该氧压机在5天之内改造成功.
机组改造后小时节约电量510kWh,年节约电费190.
66万元.
5结束语通过在以安全、稳定为前提,以"挖潜增效和技术革新"为主线的生产思路下,气体公司从设备实际出发,突破常规、大胆创新,实现了数项技改挖潜工作,为公司以后的生产建设提供了丰富的技术数据和实践经验.
制氧机扩容、氧压机降压运转两项技术改造不仅为气体公司节能减排工作创造有利条件,保证了企业经济效益,同时也为国内空分设备、离心式压缩机的设计、制造积累了宝贵经验.
多机组联合制氩的成功实施,则充分挖掘了各制氧机的氩气资源,提高了装排气置运行效益.
同时,该项目获得河北省科技进步奖、度'"多机组、新老机型联合产氩"的国家专利,添补了国内一项空白,也为具有类似条件的制氧厂提供借鉴.
(收稿2010-01—06责编崔建华)参考文献[1】李化治.
制氧技术【M】.
jE京:冶金工业出版社,1996,123—126.
【2】化工部第四设计院.
深冷手册【M】.
北京:燃料化学工业出版社,1975.
224-235.
【3】孙权海.
有关粗氩11塔回流比的讨论[J】.
深冷技术,2003,(3):18—20.
[4】毛绍融.
现代空分设备技术与操作原理【M】.
北京:杭州出版社,2005.
194—210.
作.
作者简介韩彩云,女,现在河北钢铁集团承钢公司承德燕山气体公司工万方数据