武钢3200m_3高炉出铁场设计.pdf

3200m3?h制氧机组两次开车的比较冯庆革,王明,魏民,田晓霞(抚顺比欧西气体工业有限公司,抚顺113001)摘要:通过对3200m3?h制氧机组在不同条件下的两次开车加以比较,论证了利用干燥氮气来对空分装置进行解冻温车及启动前的吹扫是有效的节能途径之一。关键词:制氧机组;空分设备;开车;节能中图分类号:TQ 02118文献标识码:B文章编号:100727804(2000)0220018203在空分设备运行厂,空分设备的节能已越来越受重视,而利用干燥氮气来对空分装置进行解冻温车及启动前的吹扫是有效的节能途径之一。我公司3200m3?h制氧机组1999年4月16日启动,与1996年6月10日的启动相比,提前生产17 h,节省电能585412kW,节省电费23036197元,就是这项节能的生动例证,为了与同行交流,以下就简要介绍这两次开车的不同。1装置启动前的大加热不同我公司现有两套空分装置,一套是1975年投产的KFS22100型空分装置,即3200m3?h制氧机组,是石头蓄冷器的全低压空分流程,作为备机使用。当用户用氧量大,管网压力低,或6000m3?h制氧机组检修时,启动此设备。另一套是1986年从日本神户制钢所引 进 的6000m3?h制 氧 机 组,氧 产 量6000 m3?h,纯度9917%;氮产量6000m3?h,纯度991999%,含氧量小于51026,出口压力:01005M Pa;液氩产量176m3?h,纯度991999%。1113200m3?h装置传统的加热方式3200m3?h装置大加热原设计是利用两台罗茨鼓风机吸入空气,经干燥器干燥后,由电炉加温至60 80,对装置进行吹扫加热,当各扫除口温度为30,塔内温度达50,经检测各扫除口露点温度低于230,此时具备了启动条件。112本次装置启动的加热方式因 我 公 司 氮 气 客 户 少,管 路 氮 用 量 约3000m3?h,部分氮气被放空。为了减少能源浪费,在1992年,增设一条管线,即当3200m3?h制氧机组停车时,利用6000m3?h制氧机组的低压氮气吹扫保压。1999年4月5日,3200m3?h制氧机组开车就是利用此氮气代替加热气源,用原有保压管线对3200m3?h制氧机组进行加热吹扫的。不用加热炉加热,节省了电炉电能。4月16日,各扫除口温度为10 15,露点分析在265以下,完全具备了开车条件。2冷却方式不同2113200m3?h制氧机组传统的冷却方式传统的冷却方式可细分为四个阶段。11 小循环此阶段渡过水分析出区(温度为30260)。气流路线:空压机石头蓄冷器膨胀机石头蓄冷器消音器大气。21 大循环此 循 环 是 空 气 干 燥 区(温 度 为 260 2130)。在此区域内,充分冷却空分塔、各容器及各通道。气 流 路 线:空 压 机 石 头 蓄 冷 器 下塔液空吸附器主冷器上塔中抽CO2吸附器膨胀机石头蓄冷器消音器大气31 渡过二氧化碳冻结区(温度为2130 2160)此阶段的任务只冷却蓄冷器,关闭进入上下塔的所有阀门。81低温与特气20002收稿日期:2000203206气流路线:空压机石头蓄冷器中抽底部膨胀机石头蓄冷器消音器大气41 深冷及积累液体阶段本阶段的任务是选用低温气体进一步冷却精馏系统各设备,使其接近工作温度,同时将蓄冷器中抽及底部温度降到正常状态,再转入积累液体,达到正常生产工况。212本次开车的冷却方式3200m3?h制氧机组是1975年上马的,距今已有24年的历史,设备陈旧,将退出生产,所以在操作时,采用一种大胆而冒险的方法,即在二氧化碳冻结区石头蓄冷器的底部温度在2135 2165时,往空分塔“溜气”(阀未关严),其它操作同上。该套机组的空压机空气出口压力0154M Pa,参照文献1P117表34,得出二氧化碳析出温度为2133,相应得出在2135 2165各温度点空气从石头蓄冷器带入塔内的二氧化碳浓度为:2135:21410262140:9010262145:351026 2150:121610262155:41141026 2160:11210262165:01321026实际上,受气流速度的影响,出蓄冷器后空气中的二氧化碳浓度还要大得多。当出蓄冷器的空气温度达到2133时,按理论值,空气不准进入下塔,以免带入过多的二氧化碳在塔内冻结,但因阀门未完全关严,有很少量的空气进入。随着温度的降低,二氧化碳含量低的空气进入塔内,置换原来的空气,一旦蓄冷器底部温度达到2160,开启入塔阀门,加快冷塔速度。这样做的原因与二氧化碳的性质有关,因为空分塔内各容器比石头蓄冷器的温度高很多,含有二氧化碳的2133或更低温度的空气进入塔内,气体温度升高,导致二氧化碳升华,吸收塔内的热量,这是利用了二氧化碳干冰的升华原理加速了冷塔速度。这种在二氧化碳冻结区冷塔的操作方式不宜提倡,因为这既不符合理论操作要求,也不符合操作规程的规定,而我们这么做的原因是进塔阀门关闭不严,只有极少量的空气进入塔内,带入的二氧化碳不至于堵塞阀门和筛孔。从另一方面来说,又缩短了塔的冷却时间。当然1999年开车的时间是4月图13200m3?h空分开车冷却曲线(时间1996206210)91低温与特气20002份,环境温度比1996年6月份开车时要低得多(大约低10左右),这也是缩短装置启动时间的原因之一。以下附两次开车的各参数比较表和冷却曲线。表1空气出蓄冷器冷却时间比较日期时间?h项目?26021302170199620621514152919992041131518表2出现液空、液氧液面、上塔阻力时间比较日期时间?h项目液空液面液氧液面上塔阻力19962062332371999204222628表3出现液氧液面高度及送氧时间比较日期时间?h项目液氧液面高度送氧量m3?h氧气纯度%199620648120099171999204317009915参考文献:1制氧机原理操作及故障分析M.北京:冶金工业部钢铁司出版,1987.2制氧机节能技术汇编C.杭州:杭州制氧机厂,1983206.3 KFS22100型空分设备技术操作规程 C.抚顺市氧气厂,1984.作者简介:冯庆革,女,1967年生,1990年8月毕业于东北工学院热能工程专业,主要从事各种气体站的设计工作。1998年1月至今在抚顺比欧西气体工业有限公司任空分车间工程师。图23200m3?h空分开车冷却曲线(时间1999204216)上接第12页L iquidsM.N ew York:M cgraw2H illBook Company,1987.4 V argaftik NB.Tables ontheThermophysicalProperties of L iquids and Gases M.W ashington:Hem isphere Publishing Corporation,1975.5石油化学工业部化工设计院.氮肥工艺设计手册M.北京:石油化学工业出版社,1977.作者简介:李清海,男,1972年3月26日生。1996年清华大学热能工程系毕业,获热能工程和环境工程双学士学位。1999年清华大学热能工程研究生毕业后,留校任教,学科专业方向:沸腾传热汽液两相流及气固两相流,长期从事合成氨氢回收装置缠绕管式换热器的设计计算研究工作。02低温与特气20002