制氧设备能耗较大, 因此从经济运行角度考 虑, 应该提高操作水平, 降低成本。提高制氧机的 经济性应该重点从以下几点考虑: 提高空压机效 率, 降低制氧机操作压力, 减少能耗; 提高氧气产 量, 减少氧气放散; 减少跑冷损失, 增加氧气提取 率; 延长设备使用周期, 减少故障停机率; 综合生 产多种副产品。
1、工艺流程简介
济南钢铁集团总公司氧气厂15000m3/ h 制氧机为引进的俄罗斯深冷设备制造厂产品,空分流程为切换式(蓄冷器) 换热流程,其工作原理基本类似于国产同类型机组。此流程制氧能耗高,必须进行改 造,以提高制氧机的运行经济性。工艺流程简图如 图1。
2 提效率调工况 降低运行成本
2.1 提高空压机效率 增加空气量
(1) 我厂15000m3/ h 制氧机所配套空压机为进 口设备, 投运几年来运行相对比较稳定, 空气量基本达到设计要求。但从设备实际状况分析, 我们认 为如果增加空压机中间冷却器换热面积和解决级间 泄漏等因素, 空气量还能增加, 提高空压机效率。针对上述状况, 1996、2000 年我们两次对空压机进 行技术改造, 更换了空压中间冷却器, 加大了冷却 器换热面积。全部更换了空压机密封, 避免了级间 串气。全部更换空压机袋式过滤器滤袋, 采用最新 材料的滤袋, 大大降低了进空压机的空气阻力。改 造后, 空压机排气量增加3000m3/ h , 空气进分馏 塔压力提高0102MPa , 氧气产量增加了200m3/ h。
(2) 夏季实行增风运行。每年当夏季气温逐渐 升高时,空压机排气量就会降低,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。氧气产量在夏季只有 12900m3/ h 左右, 氧气成本升高。为了保证氧气生 产的经济性, 确保低成本, 我们从氧气厂集中空压 机站引<159mm管道与15000m3/ h 制氧机空气管道 并网, 为“15000”空分增风2000～3000m3/ h , 从 而保证了夏季氧气生产的正常供应。
2.2 调整粗氩塔工况, 提高氧气产量
空分设备保持稳定生产的基础, 首先必须调整 好主塔的精馏工况。精氩塔作为上塔的一个辅塔, 两者之间存在相互影响、相互制约的关系。主塔良 好的工况是粗氩塔稳定的基础; 相反, 粗氩塔运行 工况的调整也会影响上塔的精馏工况。
2.2.1 粗氩塔工况分析 氩馏分抽取量变化, 上塔中下部的上升蒸汽量 必然发生变化, 上塔回流比也会发生变化。
(1) 粗氩塔底部得到的富氧氩馏分全部回流上 塔, 液态富氧氩馏分中氧含量增加, 其回流主塔必 然有利于氧的提取, 回流越多, 越有利于上塔对氧 的精馏。
(2) 粗氩塔冷源来源于下塔液空, 在其与粗氩 换热的同时转变为气态, 入上塔后减少提馏段液空 回流量, 增加了精馏段回流液中氧组分含量。粗氩塔从本质上分析, 应该认为是在不增加上 塔塔板阻力的前提下, 完成了对上塔部分物料的精 馏, 相当于增加了上塔的精馏能力。
2.2.2 具体调整操作情况
(1) 提高粗氩塔负荷, 适当提高粗氩产量, 相 应增加氩馏分抽取量和富氧氩馏分回流量, 最大限 度地发挥粗氩塔的精馏能力。调整后的粗氩量为 400～ 450m3/ h , 比设计值300 ～ 350 m3/ h 增加了 100m3/ h 左右, 相应氩馏分抽取量也由12800m3/ h 增加到18000m3/ h。
(2) 粗氩量增加后, 为满足粗氩塔精馏工况所 需冷量, 全开进粗氩塔液空阀P16 , 开大粗氩塔冷 凝器液空回流阀P15 , 加强粗氩塔冷凝器换热, 液 空汽化量由12000m3/ h 上升到18000m3/ h。
(3) 综合考虑, 由于上塔精馏段空气汽化量增 加后引起上升蒸汽增加, 精馏段回流比减小。为不 影响氮平均纯度, 适当开大P1 和P8 , 在保证液氮 和污液氮纯度的情况下, 尽可能向上塔提供回 流液。经调整操作, 采取措施, 氧气产量年平均提高 300m3/ h。
3、减少跑冷损失 提高运行经济性
空分设备为深冷装置, 其低温部分绝热性能的 好坏, 直接影响到设备运行的经济性。因此作为空 分正常的维护应该确保尽量减少非生产性跑冷损 失, 以确保运转工况的平稳。15000m3/ h 制氧机18 米平台东西两侧塔皮处结霜严重, 28 米以上处也 有大面积结霜现象。1996 年9 月, 我们对机组进 行大修, 发现此部位珠光砂大量冻结, 即做了技术 处理。
3.1 造成上塔周围跑冷严重的原因
从空分生产安全的角度设计, 在设备安装时为 了保证冷箱内设备、管道突然泄漏时不致使冷箱受 压爆裂, 在塔体上部和主冷上部箱体上设置了安全 阀(压盖式) 。而且为了避免冷箱内呈负压, 环境空气被吸入, 在冷箱内充入干燥氮气, 保持冷箱内 微正压, 以减少对流换热损失。由于平时生产中对 冷箱安全阀检查较少, 当冷箱下部人孔等箱体处密 封不严时, 即使冷箱内充入一定量氮气, 仍然难以 保证上塔区域为正压状态。此时安全阀变成吸气 筒, 大量湿空气吸入塔内, 引起珠光砂冻结。而且 由于上塔东西部区域液体阀门较多且集中, 当珠光 砂在此处冻结时, 会形成一条传热带, 造成较大的 跑冷损失。
3.2 保冷箱上部跑冷分析
保冷箱28 米以上没有充填珠光砂, 空分箱体 采用隔层, 内填保温材料。其中粗氩塔及其冷凝器 等设备裸露在塔内密封氮气中, 虽然这些设备做了 一定的保温, 但由于当时的施工条件限制, 保温效 果较差, 造成塔内冷量与环境空气对流, 换热增 强, 冷损增加。
3.3 采取措施 对塔体内冻结的珠光砂进行处理, 并在重新装 填珠光砂时严格把关, 保证上塔周围靠塔皮处阀 门、管道密集的地方珠光砂填实。保冷箱所有的人 孔等严实密封。提高保冷箱内密封气压力。对粗氩 塔及其冷凝器进行重新保温, 并提高保冷箱内珠光 砂高度(从28 米提高到34 米) 。
3.4 效果分析 从实际运行看, 采取以上措施后不仅减少了空 分塔的跑冷损失, 而且保证了精氩塔的正常工作。 由于跑冷损失减少, 每天可多生产液氧1m3 , 年多 创液体销售36 万元, 综合提高了氧气产量。
4.加强成本控制 提高经济效益
为了保证实现氧气生产的低成本, 我们积极转 变观念, 加强设备管理, 最大限度地保持设备的运 转周期。合理调整氧气供应, 减少氧气放散。积极 开发液体副产品的生产和销售, 严格生产和成本管 理, 经济效益显著。
(1) 以调度为生产指挥中心, 合理组织生产。根据炼钢生产的实际情况, 及时组织生产, 减少氧 气放散。加装去炼铁富氧管道, 当炼钢用氧少时, 及时调整对炼钢的氧气供应, 对炼铁系统富氧, 减 少了氧气放散。采取以上措施后, 氧气放散率从 10 %降至现在的3 %。
(2) 加强生产管理, 对氧气生产进行日统计、 旬分析、月总结, 及时发现问题、解决问题。对流量表及计控仪器每月校对一次, 减少仪表误差造成 的影响。加强管理, 制订压力与放散率小时曲线 图。对水、电、蒸汽、氧氮产量、氩气产量及液体 产品、气瓶销售、成本、利润等每天统计分析。班 组实行经济核算, 并与职工利益挂钩。
(3) 加大液体副产品开发, 创造更大的经济效 益。在液氩的生产中, 我们不断完善操作工艺, 完 善了精氩塔投产工艺, 创立了不停机处理氩塔固化 问题新工艺。1998 年8 月, 在不断学习总结的基 础上, 彻底解决了氩塔的固化对生产的影响, 每年 可为总公司创液体销售效益600 万元。
5.经济效益 15000m3/ h 制氧机设计、实际运行及工艺改造 后的参数对比见表1。
说明: “15000”制氧机设计氧气产量为15000m3/ h (俄 罗期标准: 20 ℃, 1 大气压) 。为了计量方便, 我们把氧气 流量修正为我们国家统一标准(0 ℃, 1 大气压) , 所以修 正后本机组设计参数为14200m3/ h。其它流量没有进行修 正, 仍沿用俄罗斯标准。
在不断探索济钢15000m3/ h 制氧机经济运行、 采取以上措施后, 从根本上降低了机组的成本, 提 高了机组的氧气产量, 年平均增加氧气300m3/ h , 年增加效益19217 万元。
