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05

2022-09

制氮機(jī)的用途

制氮機(jī)采用常溫下變壓吸附原理（PSA）分離空氣制取高純度的氮?dú)?。通常使用兩吸附塔并?lián)，由進(jìn)口PLC控制進(jìn)口氣動閥自動運(yùn)行，交替進(jìn)行加壓吸附和解壓再生，完成氮氧分離，獲得所需高純度的氮?dú)狻? 分子篩可以同時吸附空氣中的氧和氮，其吸附量也隨著壓力的升高而升高，而且在同一壓力下氧和氮的平衡吸附量無明顯的差異。 因而，僅憑壓力的變化很難完成氧和氮的有效分離。如果進(jìn)一步考慮吸附速度的話，就能將氧和氮的吸附特性有效地區(qū)分開來。氧分子直徑比氮分子小，因而擴(kuò)散速度比氮快數(shù)百倍，故碳分子篩吸附氧的速度也很快，吸附約1分鐘就達(dá)到90%以上；而此時氮的吸附量僅有5%左右，所以此時吸附的大體上都是氧氣，而剩下的大體上都是氮?dú)狻? 深冷制氮不僅可以生產(chǎn)氮?dú)舛铱梢陨a(chǎn)液氮，滿足需要液氮的工藝要求，并且可在液氮貯槽內(nèi)貯存，當(dāng)出現(xiàn)氮?dú)忾g斷負(fù)荷或空分設(shè)備小修時，貯槽內(nèi)的液氮進(jìn)入汽化器被加熱后，送入產(chǎn)品氮?dú)夤艿罎M足工藝裝置對氮?dú)獾男枨蟆? 深冷制氮的運(yùn)轉(zhuǎn)周期（指兩次大加溫之間的間隔期）一般為1年以上，因此，深冷制氮一般不考慮備用。而變壓吸附制氮只能生產(chǎn)氮?dú)?，無備用手段，單套設(shè)備不能保證連續(xù)長周期運(yùn)行。 膜空分制氮，空氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮過濾后進(jìn)入高分子膜過濾器，由于各種氣體在膜中溶解度和擴(kuò)散系數(shù)不同，導(dǎo)致不同氣體在膜中相對滲透速率不同。根據(jù)這一特性，可將各種氣體分為“快氣”和“慢氣”。 當(dāng)混合氣體在膜兩側(cè)壓力差的作用下，滲透速率相對快的氣體，如水、氫氣、氦氣、硫化氫、二氧化碳等透過膜后，在膜的滲透側(cè)被富集，而滲透速率相對較慢的氣體，如甲烷、氮?dú)?、一氧化碳和氬氣等氣體則被滯留在膜的側(cè)被富集，從而達(dá)到混合氣體分離的目的。 ?

2022-09-05

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2019-12

觸目驚心的空分裝置爆炸事故盤點(diǎn)，爆炸原因分析及管控措施

國內(nèi)外空分裝置爆炸事故一覽 1961年1月4日，前聯(lián)邦德國一臺4000m3/h空分設(shè)備空分塔發(fā)生爆炸,死亡15人,設(shè)備與建筑物損壞嚴(yán)重。 1973年11月23日，鞍鋼氧氣廠3350m3/h空分裝置發(fā)生典型的塔外惡性爆炸,又引起塔內(nèi)空分基礎(chǔ)爆炸,設(shè)備多處被炸毀,檢修半年才恢復(fù)生產(chǎn)。 1986年7月27日，燕山石化公司前進(jìn)化工廠3200m3/h空分設(shè)備一聲巨響后,整套設(shè)備成為一堆廢墟。 1992年11月1日，蘭州石油化工機(jī)器廠氧氣站150m3/h空分塔發(fā)生爆炸,造成一人死亡,空分塔報廢。 1993年7月25日，甘肅金川有色金屬公司150m3/h空分塔主冷凝蒸發(fā)器發(fā)生粉碎性爆炸,當(dāng)場炸死一人,空分塔報廢。 1996年3月2日，江西新余鋼鐵廠6000m3/h空分設(shè)備在未發(fā)現(xiàn)異常征兆的情況下,板翅式主冷凝蒸發(fā)器突然發(fā)生爆炸,設(shè)備損壞嚴(yán)重,爆炸沖擊波將周圍建筑物玻璃震碎。 1996年7月18日，哈爾濱氣化廠空分分廠10000m3/h空分設(shè)備主冷發(fā)生爆炸,主冷和上塔報廢。 1997年5月16日，遼寧撫順乙烯化工廠6000m3/h空分塔發(fā)生惡性爆炸,設(shè)備、廠房均遭嚴(yán)重毀壞,4人死亡、4人重傷、27人輕傷。 1997年12月25日，馬來西亞賓突魯殼牌石油公司一套81760m3/h空分設(shè)備發(fā)生惡性爆炸。爆炸始于主冷凝蒸發(fā)器,并擴(kuò)大到塔身;下塔壓入地內(nèi);上塔和主冷被炸飛到750米以外;5千米內(nèi)窗框玻璃震碎,飛出的金屬擊破石油和煤油儲罐而引發(fā)大火。 2000年8月21日，江西萍鄉(xiāng)鋼鐵公司制氧廠1500m3/h空分裝置檢修現(xiàn)場發(fā)生燃爆事故,造成22人死亡、7人重傷、17人輕傷。 2003年7月7日，上海中遠(yuǎn)化工有限公司10000m3/h空分設(shè)備正準(zhǔn)備吊裝上塔和粗氬塔上段時,一聲巨響,粗氬塔下段上封口二層塑料彩條布被氣浪撕得粉碎。 2003年8月22日，馬鞍山鋼鐵公司氧氣廠20000m3/h空分設(shè)備安裝時發(fā)生爆燃,人被彈出,并35%燒傷,經(jīng)搶救脫險。 2003年9月17日，湖南冷水江鋼鐵公司10000m3/h空分設(shè)備在安裝時,一股氣噴爆出來,焊工被擊出跌落平臺,搶救無效死亡。 2017年4月10日，神華400萬噸煤制油發(fā)生空分泄漏事故 2019年7月19日下午5點(diǎn)45分，河南省三門峽市河南能源化工集團(tuán)義馬氣化廠C套空分裝置發(fā)生爆炸。爆炸事故造成15人死亡、15重傷，256人入院治療。 近些年，隨著空分設(shè)備大型化，空分設(shè)備的爆炸能量也越來越大，空分設(shè)備從爆炸原理上可分為物理爆炸和化學(xué)爆炸?；瘜W(xué)爆炸造成的危害大于物理爆炸造成的危害。 空分設(shè)備物理爆炸發(fā)生原因?yàn)椋? 1、存有低溫液體的分餾塔內(nèi)進(jìn)入大量高溫氣體，低溫液體急劇汽化，造成分餾塔內(nèi)壓力升高，安全閥卸壓速度慢，空分塔發(fā)生變形破裂。 2、空分冷箱內(nèi)存有低溫液體的分餾塔外裝滿數(shù)千立方保溫材料珠光砂，分餾塔發(fā)生漏液故障，珠光砂內(nèi)就會存有大量低溫液體，遇到高溫氣體，低溫液體急劇蒸發(fā)，把空分冷箱撐破，珠光砂大量噴到周圍，專業(yè)術(shù)語稱為砂爆或液爆。 空分設(shè)備化學(xué)爆炸發(fā)生原因?yàn)椋? 1、1%液氧排放不及時，液氧中碳?xì)浠衔锓e聚，達(dá)到超標(biāo)，液氧中的總碳?xì)浠衔铮绕涫且胰?，會發(fā)生超標(biāo)反應(yīng)，造成化學(xué)爆炸。液氧中乙炔超過0.5PPm或者碳?xì)浠衔锟偤砍^300PPm，就有可能發(fā)生自燃爆炸。 2、膨脹機(jī)密封氣管道堵塞，膨脹機(jī)軸承潤滑油經(jīng)過油封滲入到空氣側(cè)，被膨脹空氣帶入上塔，造成上塔底部主冷液氧中總碳?xì)浠衔锖砍瑯?biāo)。 3、分子篩后二氧化碳分析儀失靈，并且分子篩發(fā)生超期使用，超溫使用，再生不足，進(jìn)入游離水，進(jìn)油中毒等原因，不能完全吸附二氧化碳、總碳?xì)浠衔锏龋細(xì)浠衔锎┻^分子篩進(jìn)入分餾塔內(nèi)，造成下塔底部液空和上塔底部主冷液氧總碳?xì)浠衔锖砍瑯?biāo)。 4、對于自由端軸承在吸風(fēng)管內(nèi)的空壓機(jī)來說，自由端軸承密封氣管斷開或堵塞，吸風(fēng)管內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)壓會把軸承內(nèi)的、潤滑油吸入空氣中，造成分子篩中毒，空氣中的總碳?xì)浠衔飼┻^分子篩，進(jìn)入分餾塔內(nèi)，造成下塔底部液空和上塔底部主冷液氧總碳?xì)浠衔锖砍瑯?biāo)。 5、由于化工廠或化工車輛放散口在空壓機(jī)吸風(fēng)口附近放散雜環(huán)烴1#、雜環(huán)烴2#、粗酚、輕粗苯、硫磺、硫酸銨等化產(chǎn)氣體，空氣含有大量的總碳?xì)浠衔铩？諌簷C(jī)吸入總碳?xì)浠衔锖扛叩目諝?，會造成總碳?xì)浠衔飼┻^分子篩，進(jìn)入分餾塔內(nèi)，造成下塔底部液空和上塔底部主冷液氧總碳?xì)浠衔锖砍瑯?biāo)。

2019-12-10

29

2019-09

啥叫空分？空分裝置和系統(tǒng)流程大揭秘

大家對各類壓縮機(jī)、汽輪機(jī)并不陌生，但是他們在空分環(huán)節(jié)的作用，你是否真正了解？工廠里的空分車間，你知道是什么樣的嗎？空分，簡單地說，就是用來把空氣中的各組份氣體分離，生產(chǎn)氧氣、氮?dú)夂蜌鍤獾囊惶坠I(yè)設(shè)備。還有稀有氣體氦、氖、氬、氪、氙、氡等。 空分設(shè)備是以空氣為原料，通過壓縮循環(huán)深度冷凍的方法把空氣變成液態(tài)，再經(jīng)過精餾而從液態(tài)空氣中逐步分離生產(chǎn)出氧氣、氮?dú)饧皻鍤獾榷栊詺怏w的設(shè)備，普遍應(yīng)用于傳統(tǒng)的冶金、新型煤化工、大型氮肥、專業(yè)氣體供應(yīng)等領(lǐng)域。 簡單來說就是空分的系統(tǒng)流程包括： ■ 壓縮系統(tǒng) ■ 預(yù)冷系統(tǒng) ■ 純化系統(tǒng) ■ 換熱系統(tǒng) ■ 產(chǎn)品送出系統(tǒng) ■ 膨脹制冷系統(tǒng) ■ 精餾塔系統(tǒng) ■ 液體泵系統(tǒng) ■ 產(chǎn)品壓縮系統(tǒng) 我們按照空分系統(tǒng)流程對設(shè)備進(jìn)行一一介紹： 壓縮系統(tǒng) 有自潔式空氣過濾器、汽輪機(jī)、空壓機(jī)、增壓機(jī)，儀表壓縮機(jī)等。 （1）自潔式過濾器一般隨著氣量的增大，濾筒數(shù)增多，層數(shù)也越高，一般2.5萬等級以上雙層，6萬等級以上三層布置；一般單臺壓縮機(jī)需要單獨(dú)布置過濾器，同時布置在上風(fēng)口。 （2）汽輪機(jī)是高壓蒸汽進(jìn)行膨脹做功，帶動同軸葉輪轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)行對工質(zhì)做功的型式。汽輪機(jī)一般常用的有三種形式：全凝、全背壓和抽凝，較為常用的是抽凝。 （4）空壓機(jī)一般大型空分裝置投資均為單軸等溫型離心壓縮機(jī)，進(jìn)口較國產(chǎn)能耗低2%左右，投資高80%；空壓機(jī)采用出口放空，不設(shè)置回流管路，一般有最 小吸入流量防喘振要求，采用入口導(dǎo)葉進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，進(jìn)口國產(chǎn)機(jī)組均是四級壓縮三級冷卻（末級不冷卻）。主空壓機(jī)配備一套水洗系統(tǒng)，用以沖洗各級葉輪和蝸殼表面沉積物。該系統(tǒng)隨主機(jī)成套。 （5）增壓機(jī)一般大型空分裝置投資采用單軸等溫型離心壓縮機(jī)和齒輪式離心壓縮機(jī)兩種，其中齒輪式在能耗上占較大優(yōu)勢，尤其壓比較大的工況。 （6）儀表氣壓縮機(jī)一般有三種形式：無油螺桿機(jī)，活塞式和離心式。由于活塞式和離心式天然無油，所以不需要除油裝置，只需要配套干燥裝置（除水）和精密過濾器（除固體顆粒）即可；而螺桿機(jī)一般有有油和無油然后除油兩種，噴油螺桿機(jī)需要設(shè)置除油裝置，同時需要設(shè)置精度非常高的除油過濾器，以滿足工藝要求，這種機(jī)型的優(yōu)勢是價格較便宜；無油螺桿采用干轉(zhuǎn)子或者水潤滑，這種機(jī)型優(yōu)點(diǎn)是不含油，缺點(diǎn)是價格較貴。氣量500Nm3/h以下適合選活塞式；氣量在2000Nm3/h以下適合選螺桿機(jī)或活塞機(jī)；氣量在2000Nm3/h以上即三種機(jī)型都可以選，氣量大時離心式壓縮機(jī)較有優(yōu)勢，其易損件較少，同時好維護(hù)，性價比較高。 儀表壓縮機(jī)在開車時使用，正常運(yùn)行后由分子篩純化器后抽取。 預(yù)冷系統(tǒng) 預(yù)冷系統(tǒng)空冷塔有兩種形式：閉式循環(huán)（空冷塔分為上下兩段，冷凍水在空冷塔上段和水冷塔之間循環(huán)）和開式循環(huán)（進(jìn)循環(huán)水系統(tǒng)），閉式循環(huán)主要應(yīng)用于水質(zhì)不好的化工廠，需要補(bǔ)充新鮮水及藥劑；開式循環(huán)應(yīng)用較廣，但是循環(huán)水系統(tǒng)同樣也需要定期補(bǔ)充新鮮水，預(yù)冷系統(tǒng)還需要考慮夏天工況。 空冷塔一般設(shè)計為底部為1米φ76不銹鋼鮑爾環(huán)（耐高溫），3米φ76增強(qiáng)型聚丙烯鮑爾環(huán)（大通量），4米φ50增強(qiáng)型聚丙烯鮑爾環(huán)。 水冷塔也有兩種：兩段式（無外加冷源時，干燥污氮?dú)獾睦淞炕厥粘浞郑怪A(yù)冷系統(tǒng)有保障，但是阻力大一倍，（7米+7米φ50聚丙烯鮑爾環(huán)）和一段式（有外加冷源時，8米φ50聚丙烯鮑爾環(huán)）。 此外，預(yù)冷系統(tǒng)一般所有進(jìn)水均要設(shè)置過濾器（一般6臺：4臺水泵，水冷塔進(jìn)水，冷水機(jī)組蒸發(fā)側(cè)進(jìn)水），防止雜質(zhì)帶入系統(tǒng)。預(yù)冷系統(tǒng)的效果檢測為：下段4米填料段出口氣比進(jìn)水低1℃；上段8米填料段出口氣比水高1℃，一般在空冷塔中部設(shè)置測溫計（伸入內(nèi)部）。 純化系統(tǒng) 純化系統(tǒng)采用的的吸附器有立式軸向流，臥式雙層床和立式徑向流三種。 立式軸向流主要用于1萬等級（直徑已經(jīng)到4.6m）以下空分設(shè)備的配套，床層厚度1550∽2300mm，雙層單層均可布置，立式軸向流吸附器的氣流分布最 好。 臥式雙層床主要用于大中型空分設(shè)備的配套，床層厚度1150mm（分子篩）+350mm（鋁膠）。 立式徑向流吸附器可以有效利用容器內(nèi)部空間，使得同直徑吸附層面積擴(kuò)大1.5倍左右，這樣可以有效降低塔器高度，同時立置方式占地面積較小。由于氣流分布均勻，不像臥式吸附器氣流不均，使得分子篩用量減少20%，再生能耗也節(jié)省20%。 但是立式徑向流缺點(diǎn)是氣流中心集中（扇形區(qū)），使得其比臥式穿透時間要快（要求CO2＜0.5ppm）。床層厚度1000mm+200mm，立式徑向流可以滿足2萬等級以上的空分設(shè)備的配置。 再生加熱有電加熱器和蒸汽加熱器兩種方式。 蒸汽加熱器有臥式（4萬等級以下），立式（4萬等級以上），立式高 效蒸汽加熱器（蒸汽利用率高，節(jié)能20%）布置方式有：一臺蒸汽加熱器（有H2O泄漏測點(diǎn)）；電加熱器（兩用一備或者一用一備）并聯(lián)（高溫低流量聯(lián)鎖停設(shè)置，防止燒壞，加熱管材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti）；電加熱器（滿足活化再生，250∽300℃）與蒸汽加熱器并聯(lián)；電加熱器與蒸汽加熱器串聯(lián)（蒸汽溫度低時，不過造成再生阻力較大）。 對純化系統(tǒng)還需要設(shè)置節(jié)流再生管路以滿足開車需要。另外再生氣側(cè)設(shè)置安全閥，蒸汽加熱器側(cè)設(shè)置安全閥，防止設(shè)備或者閥門壓力高側(cè)泄漏或者超壓，以及節(jié)流超壓。 再生流路配置手動蝶閥來調(diào)配阻力，以使得主塔運(yùn)行穩(wěn)定（或者不設(shè)置，采用總管設(shè)置調(diào)節(jié)閥時序調(diào)節(jié)）。 換熱系統(tǒng) 換熱系統(tǒng)嚴(yán)格來說多股流混合介質(zhì)設(shè)計在同一換熱器里，讓各介質(zhì)傳熱自動平衡，能耗最 低，但是這樣對于內(nèi)壓縮流程會造成全部換熱器均為高壓換熱器，會造成投資的積聚增加，所以2萬等級以上內(nèi)壓縮換熱器組織還是采用高低壓分開的辦法，更為經(jīng)濟(jì)些，2萬等級以下采用全部高壓換熱器配置。 產(chǎn)品送出 低壓氧氮產(chǎn)品，設(shè)置產(chǎn)品調(diào)節(jié)閥與放空流路，放空進(jìn)消音器（氮?dú)鈨?nèi)件為碳鋼，氧氣內(nèi)件為不銹鋼）。污氮?dú)庠O(shè)置去水冷塔放空（起污氮?dú)夥趴兆饔?、調(diào)配再生氣以及調(diào)整上塔壓力的作用，要求水冷塔塔徑能夠滿足泄放要求，尤其有氮?dú)庖餐ㄈ氲膱龊?，不能使上塔壓力憋高，水冷塔阻?kPa(8米高填料)，管路及閥門4kPa，對大氣放空壓差2kPa，總共12kPa）。 高壓氧氣產(chǎn)品，放空采用兩級節(jié)流，先是高壓產(chǎn)品氣節(jié)流至10barG，經(jīng)過偏心異徑管，中間設(shè)置蒙乃爾降噪板，再通過偏心異徑管擴(kuò)大管路直徑，氧氣介質(zhì)流速控制在10m/s以下，再通入消聲塔節(jié)流放空，消聲元件不銹鋼；高壓氮產(chǎn)品，氮?dú)猱a(chǎn)品先節(jié)流至10bar，通過不銹鋼降噪板，再通入消聲塔節(jié)流放空，消聲元件碳鋼；氧氣閥門要求不得人去操作（調(diào)節(jié)閥禁帶手輪，手動閥放置防爆墻內(nèi)）。 消聲塔還可以與壓縮機(jī)系統(tǒng)放空合二為一，空壓機(jī)增壓機(jī)降噪（按照空壓機(jī)量計算），通入消聲塔，以及純化系統(tǒng)泄壓空氣，增壓機(jī)打回流，泄放部分。 膨脹制冷系統(tǒng) 膨脹機(jī)一般有三種，即低壓膨脹機(jī)，中壓膨脹機(jī)和液體膨脹機(jī)。 對于一定類型的氣體膨脹機(jī)來說，工質(zhì)體積流量越大，效率越高。一般流量8000Nm3以上的低壓膨脹機(jī)效率為85∽88%，流量小于3000∽8000Nm3效率會低至70∽80%。 中壓膨脹機(jī)一般采用一臺進(jìn)口一臺國產(chǎn)（備用）。氣量8000Nm3/h以上進(jìn)口膨脹機(jī)效率82∽91%（增壓端少4個點(diǎn)）；國產(chǎn)膨脹機(jī)效率78∽87%（增壓端少5個點(diǎn)）。 膨脹機(jī)啟動前需要先吹掃（除去管系雜質(zhì)，膨脹機(jī)蝸殼內(nèi)雜質(zhì)），再通密封氣（正常時由增壓端提供），然后進(jìn)行油系統(tǒng)外循環(huán)，內(nèi)循環(huán)，做完聯(lián)鎖測試然后方能啟動，冷試合格后冷緊；冷啟動需要啟動油箱加熱器，正常運(yùn)行后不需要，此時軸承的冷熱已經(jīng)平衡。 液體膨脹機(jī)本質(zhì)是利用高壓液體的壓力頭來進(jìn)行水力做功（同時液體焓值降低，但是與氣體相比，相差甚遠(yuǎn)），一般4萬等級以上內(nèi)壓縮空分設(shè)備均可用液體膨脹機(jī)代替高壓液空節(jié)流閥。它的優(yōu)勢為利用液體膨脹機(jī)制冷和膨脹功發(fā)電達(dá)到節(jié)能目的，一般可實(shí)現(xiàn)節(jié)能2%左右，但是其投資達(dá)千萬元。 精餾塔系統(tǒng) 下塔1.5∽5萬等級采用篩板塔較多，環(huán)流塔板在1.5萬等級以下直徑塔較有優(yōu)勢（液體流程較對流長，但是制造復(fù)雜），對流3萬等級以下應(yīng)用較多，1.5萬等級以上較占優(yōu)勢，四溢流在3萬等級以上大塔較占優(yōu)勢，填料塔能耗較低，不過下塔高度要增加5米左右。5萬等級以上空分較占優(yōu)勢，尤其上下塔平行布置的情況。 上塔、粗氬塔及精氬塔采用填料塔，廠家一般為蘇爾壽或天大北洋，對粗氬塔冷源配置一般是富氧液空，同時可將廢氣放散入污氮?dú)夤苈?，氬系統(tǒng)停運(yùn)時能耗低；精氬塔熱源為富氧液空，或下塔氮?dú)?，冷源可以是貧液空或者液氮，進(jìn)料有液相和氣相兩種。需要注意的是粗氬塔冷凝器板式的密封性要求較高，否則會導(dǎo)致氬產(chǎn)品不合格。 主冷有單層，立式雙層、臥式橫列雙層，立式三層和降膜主冷（液氧與氣氧向下，與氮?dú)馔飨颍? 精餾塔系統(tǒng)的布置有6種方式： （1）上下塔垂直布置，為常規(guī)布置方式，高度較低，無下塔液體難以進(jìn)入上塔或者粗氬塔冷凝器的狀況（管路全液相上行背壓能夠滿足，此時管徑不能?。?； （2）上下塔垂直布置，為常規(guī)布置方式，高度適中，下塔液體難以進(jìn)入上塔或者粗氬塔冷凝器采用設(shè)置汽提管路帶液體去上塔（要求管路出口滿足ρυ2＞3000，ρ為密度，υ為流速，進(jìn)氣位置在管路汽化率為1%高度處，此時需要適當(dāng)縮小管徑，同時液體過冷度不能大）； （3）上塔自氬餾分段落地布置，采用兩臺循環(huán)氧泵連接，降低上塔高度可以解決下塔液體無法進(jìn)入上塔或者粗氬塔冷凝器的狀況； （4）上塔自氬餾分段落地布置，采用循環(huán)泵連接，粗氬塔最 上段座在上塔上部，這樣可以使冷箱空間縮?。? （5）上塔自主冷落地布置，采用循環(huán)泵連接，主冷在下塔頂部，優(yōu)點(diǎn)是主冷可以做的很大； （6）上塔自主冷落地布置，采用循環(huán)泵連接，粗氬塔最 上段座在上塔上部，優(yōu)點(diǎn)是主冷可以做的很大，同樣可以使冷箱空間縮小。 液體泵系統(tǒng) 臥式泵水平布置（進(jìn)液管低于排液管），需要設(shè)置加溫氣（設(shè)置在泵后，或者泵前過濾器前，防止雜質(zhì)進(jìn)入），密封氣，排液排氣閥（低處排液，高處排氣）和回流管路（回液進(jìn)氣相），臥式泵轉(zhuǎn)速不能太高，一般排壓30barG以下，臥式泵由于水平布置，冷態(tài)收縮軸承受力較好，但是轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)子動平衡不好滿足。 立式泵采用軸承懸掛式布置（進(jìn)液管高于排液管），承受向下拉力較大，轉(zhuǎn)子重心與軸重合，轉(zhuǎn)速可以很高；一般30bar以上，需要設(shè)置：泵前回氣（注意臥式泵無），加溫氣（設(shè)置在泵過濾器前，高處進(jìn)氣）， 密封氣，排液排氣閥（低處排液，高處排氣，預(yù)冷時看是否冷透）和回流管路（回液進(jìn)氣相）。立式泵一般均是多級，回氣管路要求不得向下（平出，或者傾斜向上），否則會造成氣體不能排出，易導(dǎo)致泵汽蝕。另外低溫泵電機(jī)需要設(shè)置吹風(fēng)管路，防止夏天過熱，冬天結(jié)霜。 液氧泵液氮泵在線冷態(tài)備用，其中液氮泵密封氣密封氣壓力7barG以上；氧泵密封氣壓力4barG(下塔壓力氮?dú)饧纯蓾M足)；循環(huán)液氬泵，一用一備，密封氣一般采用液氬汽化密封，要求流量有20%的余量。一般液氬泵自身回流閥壓力-旁通控制，出口閥流量-液位控制，采用雙回路控制。 產(chǎn)品壓縮系統(tǒng) 氮透一般壓縮空氣的均可滿足，氮?dú)馔钙綁嚎s機(jī)壓力較高采用齒輪式較為節(jié)能。 氧透根據(jù)排壓有單缸（壓力低）和雙缸（高壓缸和低壓缸）（8級壓縮至30bar），一般30barG以下，需要設(shè)置5barG的密封氣（壓力氮?dú)饪蓾M足），同時由于氧氣介質(zhì)有高壓高溫火患原因，所有過流部分均采用銅合金，需要設(shè)置保安氮?dú)?，一般由工程設(shè)計院考慮；進(jìn)口氧透價格較高，為國產(chǎn)2倍左右，一般不采用，目前一般均杭氧氧透，排壓3∽30barG，流量8000Nm3/h以上均可滿足。但是流量小，氧透效率較低，一般8000Nm3/h（55%）∽80000Nm3/h（68%）。 氧透一般應(yīng)用于外壓縮流程，從3∽30barG均有,不過一般要和帶增壓機(jī)的內(nèi)壓縮流程（效率一般70%以上，也有流量限制，效率要較氧透高10個點(diǎn)以上，這樣甚至可以抵消外壓縮較內(nèi)壓縮少復(fù)熱附加能耗損失的優(yōu)勢，但是內(nèi)壓縮用于鋼廠排壓需要提高，以免換熱系統(tǒng)波動）進(jìn)行能耗比較，最 后確定方案。 哪些業(yè)界口碑企業(yè)？ 位于杭州富陽經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的浙江中頤氣體科技有限公

2019-09-29

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2019-06

空分裝置在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用（常規(guī)高爐冶煉和熔融還原工藝及用氧計算）

鋼鐵企業(yè)冶煉生產(chǎn)工藝中需大量使用氧氣、氮?dú)?、氬氣等工業(yè)氣體。氧氣主要用于高爐、熔融還原煉爐、轉(zhuǎn)爐、電爐冶煉；氮?dú)庵饕糜跔t子密封、保護(hù)氣、煉鋼精煉、轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐、保安氣體、傳熱介質(zhì)及系統(tǒng)吹掃等；氬氣主要用于煉鋼精煉等。為適應(yīng)生產(chǎn)要求，保證生產(chǎn)安全穩(wěn)定運(yùn)行，大型鋼廠均配置有專供的制氧站和氧氮?dú)鍎恿芫W(wǎng)系統(tǒng)。 大型全流程鋼鐵企業(yè)目前配置的常規(guī)流程為：焦?fàn)t、燒結(jié)、高爐煉鋼、轉(zhuǎn)爐電爐煉鋼、軋鋼工序等。因強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)，簡化工藝流程，國際鋼鐵行業(yè)近代開發(fā)出鐵前區(qū)域短流程工藝-熔融還原煉鐵，在一個冶煉爐中直接將鐵礦原料還原為鐵水。 兩種不同冶煉工藝流程需要的工業(yè)氣體有較大差別，常規(guī)冶煉高爐需要氧氣量占鋼廠總需氧量28%，煉鋼需要的氧氣量占鋼廠總需用量的40%；而熔融還原（COREX）工藝煉鐵生產(chǎn)需要氧氣量占鋼廠總需用量的78%，煉鋼需用的氧氣量占鋼廠總需用氧氣量的13%。 上述兩種流程尤其熔融還原煉鐵工藝在我國已經(jīng)開始推廣。 鋼廠用氣要求: 高爐冶煉的供氧主要作用是冶煉中保證一定的爐內(nèi)高溫，而不是直接參與冶煉反應(yīng)。氧氣混入高爐鼓風(fēng)中，參混為富氧空氣進(jìn)入高爐。以前工藝提出的鼓風(fēng)富氧效率一般在3%以下，隨著高爐工藝的改進(jìn)，為了節(jié)約焦炭，采用大噴煤工藝后，以及為滿足高爐生產(chǎn)提升產(chǎn)量，要求鼓風(fēng)富氧率提高到5∽6%，用氧單耗達(dá)60Nm3/T鐵。 因高爐用氧參混的是富氧空氣，所以氧氣純度可為低純度。 熔融還原煉鋼工藝氧氣需要參與冶煉反應(yīng)，其用氧量與煉鋼產(chǎn)量直接成等比關(guān)系，熔融還原爐用氧單耗為528Nm3/t鐵，是高爐流程用氧量的10倍。熔融還原爐要求維持生產(chǎn)的最小供氧量為正常生產(chǎn)用量的42%。 熔融還原爐要求的氧氣純度大于95%以上，氧氣壓力為0.8∽1.0 MPa,壓力波動范圍要求控制在0.8MPa±5%，氧氣必須確保有一定時間連續(xù)量的供應(yīng)，例如對于COREX-3000爐，需考慮液氧貯備550t。 煉鋼工藝與高爐、熔融還原爐冶煉方式不同，轉(zhuǎn)爐煉鋼用氧為間斷使用，吹氧時負(fù)荷大，并且氧氣參與冶煉反應(yīng)，其需要氧量與煉鋼產(chǎn)量有直接的等比關(guān)系，用氧單耗約為60Nm3/t鋼，要求的氧氣壓力大于1.4MPa,氧氣純度≥99.5%。 為了提高轉(zhuǎn)爐使用年限，目前鋼廠普遍采用氮?dú)鉃R渣護(hù)爐工藝技術(shù)，氮?dú)鉃殚g斷使用，使用時負(fù)荷大，要求的氮?dú)鈮毫Υ笥?.4MPa。 煉鋼精煉需要?dú)鍤?，隨著產(chǎn)鋼品種提升，精煉要求更高，用氬量逐步增加。 冷軋機(jī)組用氮量要求單耗達(dá)50∽67Nm3/t,隨著鋼廠軋鋼區(qū)域冷軋機(jī)組的增建，鋼廠的用氮量提升很快。 電爐煉鋼主要利用電弧熱，在電弧作用區(qū)，溫度高達(dá)4000℃。冶煉過程一般分為熔化期、氧化期和還原期，在爐內(nèi)不僅能造成氧化氣氛，還能造成還原氣氛，因此脫磷、脫硫的效率很高。中頻電弧爐是一種將工頻50HZ交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l（300HZ以上至1000HZ）的電源裝置，把三相工頻交流電，整流后變成直流電，再把直流電變?yōu)榭烧{(diào)節(jié)的中頻電流，供給由電容和感應(yīng)線圈里流過的中頻交變電流，在感應(yīng)圈中產(chǎn)生高密度的磁力線，并切割感應(yīng)圈里盛放的金屬材料，在金屬材料中產(chǎn)生很大的渦流。氧單耗達(dá)42∽45 Nm3/t。 平爐煉鋼工藝用的原材料為：①鋼鐵料如生鐵或鐵水、廢鋼；②氧化劑如鐵礦石、工業(yè)純氧、人造富礦；③造渣劑如石灰（或石灰石）、螢石、鐵礬石等；④脫氧劑和合金添加劑。 氧氣作用為提供氧化性氣氛，平爐熔煉室內(nèi)燃燒氣體（爐氣）中含有O2、CO2、H2O等，在高溫下，強(qiáng)氧化性氣體向熔池供氧量每小時可達(dá)金屬重量的0.2～0.4%，對熔池起氧化作用，使?fàn)t渣始終有較高的氧化性。 提示：單靠爐氣供氧，速度慢，加鐵礦石或吹氧可加速反應(yīng)過程。 鋼廠用氧特點(diǎn)：氧氣放散和用氧調(diào)峰。 怎樣滿足鋼廠用氧需求？一般采取以下方式滿足： * 采用變負(fù)荷，自動化程度高的先進(jìn)控制，以減少氧氣放散，可以多套組合 * 應(yīng)用傳統(tǒng)方式采用多組調(diào)峰球罐，以加大緩沖力度，使得某一時間段內(nèi)用氧總量穩(wěn)定，可以減少氧氣放散量，同時減小裝置規(guī)模 * 在用氧低谷時，采用抽取液氧方式將多余氧氣抽出；用氧高峰時，采用汽化方式彌補(bǔ)氧氣量；當(dāng)液氧外抽量受冷量不足限制時，采用外液化方式將放散氧氣液化，采用汽化方式將液氧汽化 * 采用多家鋼廠聯(lián)合并網(wǎng)供氣，根據(jù)用氣時間點(diǎn)的不同，使得總供氧規(guī)模穩(wěn)定 空分裝置的配套工藝 在制定制氧站的工藝方案時需要對機(jī)組能力、產(chǎn)品純度、輸送壓力、升壓工藝、系統(tǒng)保安、總體布置、噪聲治理做專題認(rèn)證。 大型鋼廠用氧量大，例如年產(chǎn)1000萬噸鋼廠的高爐工藝流程用氧量要達(dá)到15萬Nm3/h，年產(chǎn)300萬噸鋼廠的熔融還原爐工藝流程用氧量要達(dá)到24萬Nm3/h，目前配套成熟特大型空分裝置為6∽10萬等級，在選擇裝置規(guī)模時應(yīng)當(dāng)從總設(shè)備投資、運(yùn)行能耗、備件維護(hù)、占地面積等方面考慮。 鋼廠煉鋼用氧計算 例如單臺爐子，周期是70min,用氣時間50min。用氣時用氣量為8000Nm3/h，則需要空分裝置（連續(xù)）產(chǎn)氣為總氣量8000×（50/60）÷（70/60）=5715Nm3/h.則空分裝置可以選擇5800Nm3/h。 一般噸鋼用氧量為42-45Nm3/h(每噸)，需要兩者核算，并且以此為準(zhǔn)。 當(dāng)前我國鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)能已躍居世界前列，但特種鋼材尤其一些關(guān)乎國計民生的重要領(lǐng)域用鋼仍然依賴進(jìn)口，所以以寶武鋼廠為首的國內(nèi)鋼鐵企業(yè)任重而道遠(yuǎn)，對于高精尖領(lǐng)域的突破尤為緊迫。 近年來鋼鐵行業(yè)對空分產(chǎn)品的需求越來越多樣化，許多用戶不僅需要氧氣，而且需要高純度的氮?dú)夂蜌鍤?，甚至其它稀有氣體。目前武鋼、首鋼等幾大鋼廠均已有多套全提取空分裝置在運(yùn)行，空分裝置副產(chǎn)稀有氣體不僅可以滿足國民生產(chǎn)需求，而且可以較大的經(jīng)濟(jì)效益。 隨著鋼廠的大型化發(fā)展，與其配套空分裝置也向大型化邁進(jìn)，空分行業(yè)在經(jīng)歷了數(shù)十年的大發(fā)展后，國內(nèi)空分企業(yè)也在積極趕超世界領(lǐng)先企業(yè)，國產(chǎn)供貨商以杭氧股份等空分制造廠為代表，已研發(fā)出8-12萬等級的超大型空分設(shè)備，稀有氣體裝置國內(nèi)也已成功研發(fā)，電子特氣國內(nèi)起步較晚，但也在加大研發(fā)力度，相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國氣體分離行業(yè)將會走出國門、走向世界。

2019-06-14

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