硅谷杂志：制氧机双氮透运行模式的挖潜与节能 |
| 2012-07-18 10:17 作者：段原峰 孙志君 张万 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网7月18日消息 （原文载于《硅谷》杂志）由于制氧机系统运行模式的传统单一，导致系统运行费用明显的增加，通过运行模式工艺的相关创新改造，以及系统参数的有效控制，使制氧系统能够在经济运行的同时又能安全的生产。
山东石横特钢集团有限公司的钢产能为300万吨/年，其配套制氧系统为2套KDONAr15000/15000/540制氧机（简称1#、2#）和1套KDONAr6000/6000/200制氧机（简称3#），在正常生产情况下，为了满足各车间用氮气的需求，需要开启2套15000Nm3/h制氧机，但此模式运行会造成氧气的大量放空，浪费电能，因此，针对以上情况，从工艺流程上进行了分析、论证，优化了氮气系统的供应模式，采用1#（2#）+双氮透+3#模式，在确保满足各生产车间用氮气量的情况下，减少氧气放空量，降低电耗从而降低车间成本，达到节能减排的目的
1运行模式优化前1#+2#制氧机并联运行供气情况简介
1#、2#制氧机配备的两台氮透机单台输送能力约34000m3/h，去除自用量19000m3/h，外供氮气量大约在15000m3/h，氧气量约为15000m3/h；而公司生产需氧量约为22000m3/h、需氮量约为30000m3/h，这样虽然氮气会满足生产工艺要求但是会造成氧气大量放空，放空量约15-20万m3/天左右，因此1#+2#制氧机氮气供应的运行模式比较浪费能源，运行模式不经济。
23#制氧机停机备用
3#制氧机配备3台氧压机（57m3/h），2台氮压机（61m3/h）。
3双氮透工艺优化的应用条件
1#、2#制氧机均为河南开元空分集团制造的KDON-15000/15000/540型空分设备，两套制氧机均采用分子筛吸附净化、增压透平膨胀机、规整填料塔的外压缩流程。压缩系统中的空气透平压缩机和氮气透平压缩机都由杭氧透平股份有限公司生产制造，设备的性能和设计参数完全一致。
4工艺优化后实现双氮透运行模式的工艺流程分析
4.1双氮透供应模式的组合
1）1#制氧机+双氮透+3#制氧机氧压机
2）2#制氧机+双氮透+3#制氧机氧压机
以上为工艺流程优化后的两种主要供应氧气、氮气模式，1#、2#制氧机一用一备，3#制氧机与1#、2#制氧机中的1台共同运行，另外一台作为备用机。以上的供应组合方式平衡了生产所需氧气、氮气的供应量，使之供应达到经济运行。
4.2实现双氮透运行模式的相关工艺调整
1）1#制氧机预冷系统的调整：①调整水冷塔冷却用氮气量，由原有的19000m3/h降低为10000m3/h，通过冰机降低将空冷塔的二冷水水温，保证空冷塔的出气温度控制在18℃以下，满足纯化系统等后续工艺的运行。②制氧机系统的大加温的周期由原来的2年调整为1.5年。③高炉富氧量的调整：为了保证各车间用氧气量的平衡，调整各高炉的富氧量，并且要满足生产的需要：1#高炉富氧输送量控制在1000m3/h，2#高炉富氧输送量控制在1500-2000m3/h，3#高炉富氧输送量控制在1000m3/h。
2）氮压机系统的调整：①运行1#（2#）、3#制氧机，正常工作压力0.5Mpa；②1#、2#制氧机的氮气透平压缩机并联运行，中压输送至调节间；③3#制氧机氮压机共有两台，还有一台氧气压缩机作为氧氮共用备机，三台氮压机可以共同运行，中压输送；④预防氮压机的喘振：通过控制上塔的压力和控制氮压机回流阀的开度，保证氮压机的吸入口压力控制在≥5Kpa，防止氮压机的喘振现象。
4.3工艺调整后流程图
4.4双氮透事故时的运行状态
1）冰机故障状态下：①停用1#或者2#制氧机系统的一台氮气透平压缩机，通过液氮储槽的液氮气化，来满足氮气的需求，液氮的补充量大约在12m3/h。②通过增加水冷塔冷却用氮气量，控制二冷水的水温，保证空冷塔的出气温度18℃以下。
2）氮压机故障状态下：通过液氮储槽的液氮气化，来满足氮气的需求，氮气的补充量大约在12m3/h。
4.5双氮透运行的优势对比
1）相同产能的情况下，KDONAr15000/15000/540制氧机氮气产量的挖潜改进，单台制氧机系统的氮气的产能由原有的15000Nm3/h提升至27000Nm3/h。解决了整个集团公司各生产单位使用氮气的紧张，满足氮气需求量，氧气基本没有放空；
2）保证了制氧机系统有备用机，在事故状态下能够及时启动供应，在最短的时间内满足生产用气的需求；
3）相同产能的情况下，其配套双氮透制氧工艺运行的模式突破常规，标新立异。
4）相同产能的情况下，制氧工艺运行成本（电能、氧气放空）降耗显著，在3个月内节约电耗为892.4万元，减少氧气放空量116.33Km3。大幅度的节约能耗，降低成本
5）在改变运行模式的情况下，相应的技术操作情况、技术参数控制稳定，达到预期效果。
6）该技术具有适应性广的特点，对同类机组挖潜增效、降低成本具有借鉴意义。
5工艺调整后的经济运行分析
2011年8月份运行以来至10月份，各项指标控制完好，设备运行稳定，由于双氮透的运行，单台制氧机氮气产能已经由原有的15000Nm3/h，提升至27000Nm3/h，氧气放空共减少116.33Km3，共节约电耗1784.8万KWh，不仅满足了炼铁、炼钢生产线用氮、用氧的需求，保证了生产，而且降低了噪音、减少了循环水的排污量等，达到了节能减排的效果。
5.1直接效益
8---10月份共计节约电耗降低车间成本892.4万元。
按照以上运行模式估算2012年一年将节约电耗降低车间成本约3300万元。
5.2间接效益
不仅满足集团公司生产系统对氮气需求量，而且使氧气、氮气、氩气得到了合理的平衡，确保了公司生产任务的按时完成，创造了巨大的经济效益。
5.3无形效益
实现了1#、2#、3#制氧机的互为备用。若发生故障后，可以及时停机进行检修维护，使设备得到了及时的维护保养，延长了制氧单体设备的使用寿命，受益无穷，给公司创造了无形的经济效益。
63#6000m3/h制氧机检修完毕后的运行状况
1）2011年7月25日8：32启动空气压缩机；
2011年7月28日14：18启动氧气压缩机；
截至目前为止，设备运行状况良好，在相同的环境温度下，氧气产量增加500m3/h，上塔操作压力降低18Kpa，氧纯度、氮纯度、氩纯度、氧产量、氮产量、氩产量达到或超过设计指标。
2）通过8月份1#+3#和双氮透的运行模式，保证了氮气的供应，并增加了氮气、氧气备机。
7结束语
制氧机氮气供应系统的工艺优化模式保证了制氧机系统氮气供应的及时、安全，减少了氧气的放空，在一定的工况下满足了炼钢炼铁用氧、氮的需求，同时在节能降耗上有着突出的贡献，降低了车间的运行成本，充分体现了制氧机双氮透运行模式的可行性、稳定性、经济性，目前设备运行稳定，应用效果良好，达到预期效果，同时对同类机组挖潜增效、降低成本具有借鉴意义。
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