关于变压吸附制氧在电炉炼钢中的应用分析

   2010-05-05 空分网阿杰384

根据联炭公司前几年提供的评价材料证明, 5000 NM³/hO2以下制氧机,低温法制氧机除了有可生产副产品液体的优势外相对变压吸附已经没有优势。而根据现在国内陆续投产的几套大型变压吸附制氧装置使用资料显示,10000 NM³/hO2以下制氧机组,低温制氧机相对变压吸附也已经没有优势。但在装置大型化上低温法制氧机的优势还是比较明显的,国内已经能做到52000 NM³/h,国外也已经能做到78000 NM³/h。变压吸附因为受罗茨鼓风机和罗茨真空泵容量的影响,也因为受高性能大口径切换蝶阀制造困难和大型装置运转工艺开发研究滞后等原因,目前还做不到这样大的装置;另外专用分子筛也需要进一步开发研究,降低成本,提高性能,使变压吸附进一步降低能耗,提高性价比;还有一条也是变压吸附供应商们都面临的新课题,就是如何进行脱氩,提高氧气纯度,如果在脱氩技术上有突破的话那将是对低温深冷机的严峻挑战,变压吸附也将面临更加广阔的市场。

三、关于变压吸附制氧在电炉炼钢中的应用

1.关于变压吸附制氧在电炉炼钢中的应用

变压吸附制氧在电炉炼钢方面已经有许多成功的经验和实例。

我们知道,日本约60%∽70%的电炉炼钢企业在用变压吸附制氧法炼钢。

在中国用变压吸附制氧法电炉炼钢已经非常普及(如西林钢铁公司阿城钢厂用变压吸附制氧法电炉炼钢就非常成功)。

我们分析一下电炉炼钢的特点:电炉炼钢本身是在用废钢为主原料来炼钢,电炉炼钢主要是靠电弧来熔化废钢,氧气只是在电炉冶炼过程中助熔和停电吹氧脱碳过程中产生化学热,来提高冶炼温度,因为主要是靠电弧熔化,氧气只是辅助,因此对氧气纯度要求就不高(实际上电炉炼钢不用氧气也能炼钢)。转炉炼钢则不同,主要材料是高炉铁水,高炉铁水进入转炉后必须吹入高纯度的氧气充分燃烧除去铁水的中Si、S、P、Mn等杂质,才能还原成钢水。由此可见在转炉炼钢中氧气的作用非常大,所以对氧气纯度要求相对较高。有资料显示,转炉炼钢要有99.2%纯度(合格品)的氧气(一般深冷制氧机把氧气纯度都做到了优质品级99.6%)。但是没有任何资料显示电炉炼钢必须要有99.2%纯度的氧气。本公司常年从事制氧机方面的制造供应和安装调试工作,与全国多家钢铁设计院都有密切的工作联系,对于这个问题,本公司的有关技术和销售人员曾先后咨询过包钢院、南钢院和北钢院的有关专家,得到的答案都是变压吸附可以进行电炉炼钢(包括炼特钢)。同相关的理论资料一样,也没有哪位专家说必须用99.2%纯度的氧气才能电炉炼钢。实际上多家在用变压吸附制氧炼钢的厂家,现场使用的氧气纯度都是92%或93%。

有投资者提出:“变压吸附制氧纯度较低,能不能炼特钢?”

这实际上是对炼钢工艺的了解问题,我们做一下简单探讨。

电炉炼特钢和炼普钢前面的过程都是一样的,都是在电炉中靠电弧融化废钢,吹氧助融和断电吹氧脱碳,吹氧的过程是在电炉中完成。精炼这道工序不需要吹氧。在精炼炉里加入其他配料,以改变钢的成分,获取需要的钢种。如要生产某种型号的特种钢,只需要在精炼炉里加入这种钢的合金成分也就可以冶炼出这种特种钢了。电炉炼特钢简单讲就是这个过程。所以电炉炼特钢与炼普钢本质上对氧气的要求是一样的。这就是电炉炼钢的优点,它可以冶炼出多种合金钢来,而转炉则不能。这就是电炉炼钢与转炉炼钢几十年来一直并存的原因。                                                     有投资者说,我们的炼钢品种中有船舶用钢,用低纯度氧冶炼含氮量可能要超标,引起钢质发脆。这是个问题,变压吸附能产生93%以上的氧气,4%的氩气,还有1~3%的氮气,氩气对炼钢是没有坏处的,这1~3%的氮气含量对某些品牌的特种钢可能会造成含氮量超标。国家对耐低温冲击用钢比如船舶用钢和油井管的含氮量有明确规定,要≤70ppm,对常温状态使用的合金钢如弹簧钢、轴承钢、无缝钢管等都没有明确的规定(对普钢更没有规定)。而我们的电炉炼钢厂大多是不炼耐低温冲击用钢的,因此变压吸附冶炼特钢的范围应该是很广阔的。即便是企业根据市场需要要冶炼一部分耐低温冲击用钢,担心含氮量超标,也可以把原有的用于“切割”的低温制氧机切换一部分氧气过来完成临时冶炼任务,这样灵活的调配使用制氧机也是很经济划算的。况且这样调配也不难,因为大多数电炉炼钢厂都配备有低温制氧机,并且管网输送也可以通过阀门切换来完成。

2.关于变压吸附制氧炼钢的氧气用量及氧枪消耗的探讨

我们再讨论一下投资者关心的用变压吸附制氧炼钢氧气用量和氧枪消耗的问题。

实际上,只要保持氧气量供应充足,保持氧枪输出压力稳定不波动,对炼钢速度和氧枪消耗都没有与使用深冷法制氧明显的不同。这是本公司调研了多家电炉炼钢厂获得到的反溃资料。只是纯度低了一些,单位用氧量比深冷法要稍微大一些。担心用氧量大了氧枪损耗会增加,只需把氧枪头冷却水结构相应改动,增大氧抢头局部冷却水流速带走增加的热量即可满足与深冷法供氧同样的炼钢速度对氧抢头损耗的要求。氧枪喷嘴结构不需要更改,因为喷嘴流量本身就有富裕。氧抢头内冷却水通道结构的更改对于配套厂应该不复杂。这个增大的气量,也是93%纯度的氧折合到100%纯度的氧而需要多加的量,即与深冷法近乎等同规格装置须增加的量,而多加的气量因为属于氧枪喷嘴调节的范围也不会使吹氧速度降低,进而满足与深冷法同样的炼钢速度要求。以6000NM³/hO2空分为例,深冷法纯度是99.6%,产量是6000NM³/hO2,变压吸附纯度是93%,气量就要做到6500 NM³/hO2,折合成99.6%的纯度氧后,产量就是与深冷法等同的6000NM³/hO2。

不少单位现在还对变压吸附存在疑问的原因,就是感觉氧气量要加大,纯度低了些氧枪损耗要增加,炼钢速度要慢。既然有疑问,就不妨做一下调查。希望我们的分析能帮助投资方打开思路。已经使用变压吸附的厂家也可以做出统计资料来,数据往往是最有说服力的。我了解的变压吸附供应商给用户更多的是介绍变压吸附的性能和操作优势,对用户关心的使用数据和反馈信息的收集很多都没有引起足够的重视。比如上面现谈到的氧气耗量和氧枪损耗问题。用户的疑问大部分时间是感觉问题,他们的推算很多也是模糊和缺乏依据的,(这种情况本公司在调研一些化工企业的时候也遇到过)。所以供应商要通过数据来帮助投资者校正思路,打消他们的疑虑和担心,让他们明白地接受变压吸附。

 
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