液氧供氣系統(tǒng)的應(yīng)用

1、液氧供氣系統(tǒng)的應(yīng)用作者：李萌、李朋飛摘要：論述了制氧車間新建液氧供氣系統(tǒng)必要性和液氧供氣工藝的優(yōu)點(diǎn)，介紹了液氧供氣系統(tǒng)的選型、流程和組成，從滿足用氧需求出發(fā)，合理優(yōu)化系統(tǒng)的配置和流程，使該系統(tǒng)成功應(yīng)用，替代了原制氧系統(tǒng)，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的，并介紹了系統(tǒng)的使用維護(hù)要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：液氧供氣系統(tǒng)；節(jié)能降耗；使用維護(hù)；一、引言隨著近年來公司生產(chǎn)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，煉鋼用氧量持續(xù)增加，對氧氣供應(yīng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性要求越來越高。制氧車間現(xiàn)有兩套小型制氧系統(tǒng)，最大產(chǎn)氧量僅為800 m3/h，難以滿足煉鋼高峰時(shí)的用氧需求，氧氣壓力流量不足的情況時(shí)常發(fā)生，而煉鋼間歇期間，大量氧氣又只能排空處理，既不適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)模式

2、，又造成用氧成本很高，不符合節(jié)能降耗、降本增效的要求，因此，需要改進(jìn)現(xiàn)有的制氧系統(tǒng)。液氧供氣是將儲(chǔ)存的液態(tài)氧經(jīng)過增壓汽化后變?yōu)檠鯕馐褂?，?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1 m3液氧可汽化為800 m3氧氣。作為一種新的氧氣供應(yīng)工藝，與制氧車間現(xiàn)有制氧系統(tǒng)相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：1、系統(tǒng)可隨時(shí)啟動(dòng)和停止，適合公司目前的生產(chǎn)模式。2、系統(tǒng)供氧量可根據(jù)需求實(shí)時(shí)調(diào)整，流量充足，壓力穩(wěn)定。3、系統(tǒng)流程簡單，損耗小，操作維護(hù)方便，制氧成本低。4、氧氣純度可達(dá)99%以上，有利于降低氧氣用量。因此公司決定在制氧車間新建一套液氧供氣系統(tǒng)作為主供氧系統(tǒng)，將現(xiàn)有制氧系統(tǒng)作為備用系統(tǒng)。二、液氧供氣系統(tǒng)的選型、流程和組成該系統(tǒng)主要供應(yīng)煉鋼

3、公司煉鋼用氧和鍛壓公司氣割用氧，后者用氧量較少，可以忽略不計(jì)。煉鋼公司主要用氧設(shè)備為兩臺電弧爐和兩臺精煉爐，間斷用氧，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，煉鋼高峰時(shí)，最大用氧量2000 m3/h，最大用氧量持續(xù)時(shí)間1.5h，要求爐前氧氣動(dòng)態(tài)壓力1.0Mpa。系統(tǒng)的選型應(yīng)確定液氧容量和每小時(shí)最大供氧量這兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，在綜合考慮合理性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和安全性的前提下，確定系統(tǒng)液氧容量為50 m3，最大供氧量為3000 m3/h，并由此對整個(gè)系統(tǒng)的流程和組成進(jìn)行了設(shè)計(jì)，然后在充分利用原有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化。 液氧供氣系統(tǒng)的基本流程如圖1所示，該系統(tǒng)主要由液氧儲(chǔ)槽、液氧泵、汽化器、儲(chǔ)氣罐、調(diào)壓裝置、安全裝置等組成，每部分

4、的功能及特點(diǎn)如下：1、液氧儲(chǔ)槽液氧儲(chǔ)槽存儲(chǔ)-183的液氧，是整個(gè)系統(tǒng)的氣源，結(jié)構(gòu)上采用立式雙層真空粉末絕熱形式，占地面積小，絕熱性能好，儲(chǔ)槽設(shè)計(jì)壓力0.8Mpa，有效容積50 m3，正常工作壓力0.20.6Mpa，工作液位10m3-40 m3，儲(chǔ)槽底部按照車載灌裝標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)充液口，由外部槽車充裝液氧。2、液氧泵液氧泵將儲(chǔ)槽內(nèi)液氧增壓后輸送至汽化器，是系統(tǒng)中唯一的動(dòng)力裝置，為確保系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，滿足隨時(shí)啟停的需要，配置兩臺相同的液氧泵，一用一備。液氧泵采用臥式活塞低溫泵，以適應(yīng)小流量、高壓力的工況，工作流量2000-4000L/h，出口壓力3.0Mpa，電機(jī)采用西門子變頻控制，可根據(jù)用氧需求實(shí)時(shí)設(shè)

5、定泵的工作頻率，通過調(diào)整泵出口的壓力和流量來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的供氧量。3、汽化器汽化器采用空浴式汽化器，又稱空溫式汽化器，為星形翅片管結(jié)構(gòu)，采用空氣自然對流加熱方式將液氧將汽化為常溫氧氣。系統(tǒng)中配置兩臺KQ-3500汽化器，正常情況下使用一臺汽化器，當(dāng)氣溫較低，單臺汽化能力不足時(shí)，可將兩臺汽化器輪流切換使用或者同時(shí)使用，保證充足的供氧量。4、儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣罐存儲(chǔ)汽化后的氧氣，作為系統(tǒng)的存儲(chǔ)和緩沖裝置，能夠補(bǔ)充瞬時(shí)供氧量并平衡系統(tǒng)的壓力，避免波動(dòng)和沖擊。該系統(tǒng)與備用制氧系統(tǒng)共用一套儲(chǔ)氣罐和供氧主管道，充分利用了原有設(shè)備，儲(chǔ)氣罐最大儲(chǔ)氣壓力2.0Mpa，最大儲(chǔ)氣量為250 m3。為增大供氣流量，將汽化器至儲(chǔ)氣

6、罐之間的供氧主管道管徑由DN65改為DN100，保證系統(tǒng)充足的供氧能力。5、調(diào)壓裝置系統(tǒng)中設(shè)置兩套調(diào)壓裝置，第一套是液氧儲(chǔ)槽調(diào)壓裝置，一小部分液氧由儲(chǔ)槽底部小汽化器汽化后，經(jīng)儲(chǔ)槽頂部進(jìn)入儲(chǔ)槽內(nèi)氣相部，液氧泵回流管路也將一部分氣液混合體回流至儲(chǔ)槽內(nèi)，從而調(diào)整儲(chǔ)槽的工作壓力，改善出液環(huán)境。第二套是供氧調(diào)壓裝置，利用原儲(chǔ)氣罐出氣口處的調(diào)壓閥，根據(jù)用氧需求調(diào)節(jié)供氧主管道內(nèi)的壓力，滿足爐前氧氣動(dòng)態(tài)壓力1.0Mpa的要求。6、安全裝置液氧供氣系統(tǒng)設(shè)置了多個(gè)安全裝置。儲(chǔ)槽上設(shè)有壓力、液位指示表，液氧泵出口管路設(shè)有壓力指示表，方便操作人員隨時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)。汽化器至儲(chǔ)氣罐中間管路上設(shè)有溫度、壓力傳感器，能反饋系

7、統(tǒng)的壓力、溫度信號并參與系統(tǒng)控制，當(dāng)氧氣溫度過低或壓力過高時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)停止，防止低溫和超壓引發(fā)事故。在系統(tǒng)各管路上均設(shè)有安全閥、放空閥、止回閥等，有效保證了系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。三、液氧供氣系統(tǒng)的使用維護(hù)液氧供氣系統(tǒng)作為作為低溫壓力系統(tǒng)，有著嚴(yán)格的操作和維護(hù)程序，誤操作和維護(hù)不當(dāng)將會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的事故，因此要特別注意該系統(tǒng)的安全使用和維護(hù)。系統(tǒng)的操作和維護(hù)人員應(yīng)經(jīng)過專門的培訓(xùn)后方可上崗，必須熟練掌握系統(tǒng)的組成和特性，熟悉系統(tǒng)各部分的操作及安全操作規(guī)程，嚴(yán)格按照系統(tǒng)使用維護(hù)說明書及各部件說明書的要求進(jìn)行操作和維護(hù)。液氧儲(chǔ)槽、汽化器、儲(chǔ)氣罐是壓力容器，必須取得當(dāng)?shù)丶夹g(shù)質(zhì)量監(jiān)督局的特種設(shè)備使用證后方可使

8、用，系統(tǒng)中的壓力表、安全閥必須定期送檢，管道上的截止閥、指示儀表應(yīng)定期檢查是否靈敏可靠。液氧儲(chǔ)槽的絕熱性能取決于儲(chǔ)槽內(nèi)外筒夾層的真空度，真空度一旦破壞，液氧將迅速升溫膨脹，所以當(dāng)真空度未破壞，或者不需要填充珠光砂重抽真空時(shí)，嚴(yán)禁拆卸儲(chǔ)槽真空閥，在使用中可通過觀察液氧揮發(fā)量大小來估計(jì)液氧儲(chǔ)槽的真空性能。系統(tǒng)在使用中應(yīng)建立定時(shí)巡檢制度，實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄系統(tǒng)的壓力、液位、溫度等關(guān)鍵參數(shù)，了解系統(tǒng)的變化趨勢，發(fā)現(xiàn)異常問題應(yīng)及時(shí)通知專業(yè)技術(shù)人員處理。四、結(jié)論該液氧供氣系統(tǒng)自7月份建成并投入試運(yùn)行以來，經(jīng)過連續(xù)使用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了預(yù)期的效果。目前該系統(tǒng)作為主要的氧氣供應(yīng)系統(tǒng)，替代了原制氧系統(tǒng)，確保了生產(chǎn)用氧安全、穩(wěn)定、可靠的供應(yīng)，同時(shí)降低了氧氣成本，節(jié)能降耗、降本增效成果顯著。由于該系統(tǒng)是我公司首次將大規(guī)模液氧供氣技術(shù)用于生產(chǎn)中，在使用中發(fā)現(xiàn)還存在一些不足之處，比如長時(shí)間運(yùn)行時(shí)現(xiàn)場冷凝霧氣排放不暢，規(guī)劃時(shí)未充分考慮現(xiàn)場排水等，仍