冶煉不銹鋼閃蒸氬氣的節能回收

高磊

（太鋼(集團)比歐西氣體有限公司，山西太原030003）

冶煉不銹鋼閃蒸氬氣的節能回收

高磊

（太鋼(集團)比歐西氣體有限公司，山西太原030003）

介紹閃蒸氬氣的形成原因，總結閃蒸氬氣回收的經濟效益，說明閃蒸氬氣回收的必要性和節能意義。

閃蒸氬氣節約能源消耗回收

在金屬冶煉方面，氧、氬吹煉是生產優質鋼尤其是不銹鋼的重要措施，這是氬氣最大的消耗需求，每煉1t鋼的氬氣消耗量為1～3m3。此外，對鈦、鋯、鍺等特殊金屬的冶煉，以及在電子工業中也都需要用氬作保護氣［1］。世界上工業氬的生產主要是利用空分裝置從液化空氣制取的。低溫液體氬的溫度是84K，簡稱液氬。當低溫液體氬的壓力降低到低于原液體溫度所對應的飽和壓力時，會有部分液體汽化，而液體溫度會降低，這樣的過程就叫“閃蒸”，也叫“節流汽化”［2］。

由于不銹鋼冶煉用氬氣量很大，太鋼(集團)比歐西氣體有限公司（下文簡稱BTG）每月大約有2000t液體氬的采購量。而這部分液體氬在充罐過程中會有大量的液體被蒸發，不可避免地造成產品液氬的損失，帶來了不可低估的經濟損失。據統計顯示，這部分液體的損耗量大約在5%左右。對這部分蒸發的氣體曾經回收過，但是由于原壓縮機控制系統的“先天不足”，造成了三個液體儲罐的損壞。此后，隨著三個液體罐的出售，這部分氣體就沒有再被回收過，從而造成BTG公司液氬損耗較大，對BTG的經濟效益造成了影響。隨著BTG的發展，在未來幾年，BTG的運行方式主要是運行4號、5號和6號空分裝置，而我們的液氬儲罐又都集中在4號制氧機現場區域內。因此，蒸發氣體的回收系統擬設置在4號制氧機區域內，利用原管路系統可以和4號制氧機相連對2號氬儲罐的蒸發氣體進行回收。目前，方案只考慮舊系統，對5號、6號制氧機氬罐暫不考慮，如將來需要，直接連接即可。

1 方案簡介

新增1臺小型干燥潔凈（無油無水）氬氣氣體壓縮機。將壓縮機安裝在4號制氧機廠房內增壓膨脹機的南側、氮壓機的東側空位處，由機前壓力控制自動開停機，并由4號制氧機空分操作人員定時巡檢，利用原燈泡氬配氣罐修舊利廢作為機前緩沖罐，機前緩沖罐擬放置在4號廠房外西側，用管路直接與各氬罐相連接，而壓縮機出口則直接送氬氣管網，供太鋼冶煉不銹鋼用氣。

1.1 關于廢液收集罐

由于機前緩沖罐容積較小，約20m3，為了降低壓縮機的開停機頻率，在液氬容易購買時期，可利用4號4個氬罐中的1個作為廢液收集罐和中間緩沖罐，用于收集槽車充裝時排放的殘液；而在液氬不易購買時期，該罐仍作為液氬儲存罐，管路系統不變，只用閥門控制即可。

1.2 關于壓縮機選型

我們聯系了許多廠家，先后分別向沈陽氣體壓縮機廠、柳州空壓機廠、蚌埠壓縮機廠（改制為“安瑞科”）、無錫壓縮機廠、南京壓縮機廠、京城環保公司（北一通壓縮機廠）、德國J.A.B中壓壓縮機公司、川空簡陽壓縮機分公司等多個壓縮機供應商進行了詢價。但由于我們要的設備壓縮能力小，各公司都沒有定型產品，一些大的壓縮機廠不愿意接受。而一些太小的民營企業我們又不放心，我們只正式得到兩家國產壓縮機的報價，一是甲公司的GD4-160/0.3-31型氬氣隔膜壓縮機，設備報價較高；另外一個是乙公司的ZM-2.6/30型氬氣壓縮機，設備報價適中，分為普通型和撬裝式型（不用制作專門的基礎）。

1.2.1 GD4-160/0.3-31型隔膜壓縮機及其電機主要技術參數

1.2.1.1 壓縮機及主要技術參數

（1）型號：GD4-160/0.3-31。

（2）結構型式：兩級、三缸、D型、水冷。

（3）壓縮介質：氬氣。

（4）吸氣壓力：0.03～0.1MPa。

（5）吸氣溫度：≤35℃。

（6）排氣壓力：3.1MPa。

（7）冷卻水進水溫度：≤32℃。

（8）排氣溫度：≤45℃（冷卻后）。

（9）容積流量：160Nm3/h（0.15MPa（G）吸氣壓力下）。

（10）曲軸轉速：400r/min。

（11）活塞行程：180mm。

（12）軸功率：≤48kW。

（13）潤滑油壓力：0.3～0.5MPa。

（14）潤滑油牌號：L-HM68抗磨液壓油。

（15）冷卻水消耗量：4600L/h。

（16）機組重量：9800kg。

（17）機組外形尺寸：3800mm×2800mm×1600mm。

1.2.1.2 電動機技術參數

（1）型號：Y280M-6。

（2）結構型式：三相異步、鼠籠式。

（3）功率：55kW。

（4）轉速：980r/min。

（5）電壓：380V。

（6）頻率：50Hz。

1.2.2 ZM-2.6/30氬氣壓縮機技術參數

（1）介質：氬氣。

（2）開機方案：無人操作。

（3）進氣壓力：0.03MPa。

（4）出口壓力：3.0MPa（絕對壓力）。

（5）進口溫度：小于25℃。

（6）出口溫度：小于45℃。

（7）排氣量：2.6m3/min。

（8）容積流量：2.6m3/min。

（9）結構型式：立式三列。

（10）曲軸轉速：340r/min。

（11）氣缸數：3個。

（12）潤滑形式：無潤滑。

（13）壓縮級數：3級。

（14）軸功率：34kW。

（15）冷卻水耗量：6t/h。

（16）主機重量：6t。

（17）主機外形尺寸：1400mm×700mm×2300mm。

（18）主電機參數：Y280M-8。

（19）額定電壓：380V。

（20）電機功率：37kW。

（21）交貨期：3個月。

對以上兩種型號壓縮機進行比較，第一個外形尺寸太大，4號制氧機廠房內可能放不下；第二個外形尺寸相對較小，投資相對較低。因此，我們擬選用乙公司的ZM-2.6/30氬氣壓縮機。

2 投資和效益分析

2.1 項目投資費用

項目的主要投資是一臺壓縮機，另外就是一些管道、閥門和施工的費用。壓縮機選用撬裝式的，加上材料及施工費用，合計投資約45.8萬元。

2.2 經濟效益分析

公司目前外購液氬量大約為2000t/月；按5%的充裝損耗計算，每月約100t；氬罐蒸發液氬損失按0.1%計算，每月約500×0.1%×30×50%=7.5m3=10.5t；每噸液體購買價按1200元計算，槽車充裝損失按回收60%計算，每月可節約（100×60%+10.5）×1200=84600（元）=8.46萬元；如按照現在的外購量，投資回收期為45.8/8.46=5.4（月）；如果5號、6號制氧機投產后外購量降為現在的一半，充裝損失降為現在的一半，則每月節約（50×60%+10.5）×1200=48600元=4.86萬元，投資回收期為45.8/4.86=9.42（月）。

由以上計算可知：即使外購液氬量降低，項目也可在10個月內回收投資。因此，應該肯定項目的經濟效益。

3 氬氣回收系統管線連接位置圖(見圖1)

圖1 氬氣回收系統管線連接位置圖

4 項目總結

項目實施后，2006年底,配套太鋼150萬t不銹鋼的5號、6號制氧機投產后，由于不銹鋼產能的翻番，導致對氬氣的需求量大增，致使外購液氬的采購量沒有減少反而成倍增加，最終的結果是現在每小時回收的閃蒸氬氣（提供給太鋼冶煉不銹鋼用氬氣）超過100m3，供氣全年不停，即每月回收的氬氣為72000m3，合130t液氬。則每月可節約130t×1200元/t=15.6萬元，投資回收期為45.8/15.6=3（月），項目也可在3個月內回收投資。

5 結語

通過安裝新的氬回收系統，可以減少氬氣的排放，降低氬氣損耗，增加氬氣的回收率，節約了能源，取得很好的經濟效益和社會效益，在冶金能源部門值得大力推廣。

［1］JB/T 7530-2007熱處理用氬氣、氮氣、氫氣一般技術條件.見：［S］.北京：機械工業出版社，2007.［2］李化治,編.制氧技術［M］.北京：冶金工業出版社，2009.

（編輯：胡玉香）

Recovery of Flash Vaporized Argon at the Industry of Smelting Stainless Steel

GAO Lei
（BOC-TISCO Gases Co.,Ltd.,Taiyuan 030003,China）

The forming reasons of flash vaporized argon were introduced,the recovery ways and the economic benefits from it were summed up,and the necessity and significant to recover the vaporized gas argon were explained.

flash vaporized argon,cost saving,power consumption,recovery

book=53,ebook=101

TF769.1

A

2010-03-17

高磊（1968-），男，在太鋼（集團）長期從事冶金能源動力設備、備件的管理和供應工作，工程師。Tel：13834639610，E-mail：lei.gao@linde.com

1672-1152（2010）02-0053-03