達鋼5#15000空分手動調整負荷節能降耗的生產實踐

段興力，李翔時，王 波

（四川省達州鋼鐵集團有限責任公司，四川 達州635002）

1 引言

達鋼5#15000空分KDONAr－15000／12000／480于2005年末建成投產，由開元空分廠整體設計提供。采用分子篩常溫吸附，增壓透平膨脹機制冷，全精餾無氫制氬，外壓縮流程。空壓機選用的沈鼓DH90－15型，配套電機由上海電機廠提供（額定功率為7 800kW／h）。為了降低機組建設成本，本套空分設備未配備自動變負荷系統軟件。

空分變負荷操作是一個復雜的工藝調整過程，同時受到空分設備負荷設計控制范圍、空壓機的負荷設計工作區間、膨脹機性能等諸多因素的制約。稍有不慎或者操作不當極易造成氧氮氣純度、系統壓力以及精餾工況的波動。由于氬系統的工況難建易垮，主塔工況的波動輕則引起精氬系統的波動，重則造成粗氬塔的氮塞，造成整個氬系統工況破壞。因此在變負荷操作過程中要始終遵循穩中求變，變中求穩的原則。在此結合同行企業積累的豐富操作經驗，針對此次本廠降負荷操作的具體情況進行分析闡述。

2 降負荷操作實施背景

一方面由于制氧機組生產的連續性與轉爐煉鋼間斷性用氧之間的供需矛盾突出；另一方面由于高爐計劃性檢修，造成原有的氧氣供需平衡打破，造成氧氣放散量的進一步加大。

在努力與生產部和下工序做好溝通銜接、合理調配好制氧機組的運行方式的同時對5#15000制氧機組進行變負荷操作降低氣體生產成本已迫在眉睫。

3 理論分析與操作步驟

3．1 降負荷調整方向

對于5#15000機組所采用的流程，空壓機電機是在整個機組中最大的耗能設備，也是降負荷過程中主要的調整對象，空壓機在一定氣量和環境溫度下能耗與出口壓力進口壓力比的對數成正比；在一定壓力下又與加工空氣量成正比。

（1）可以通過關小空壓機進口導葉開度和降低出口壓力來達到降低能耗的目的。

（2）調節空壓機進口導葉的同時適當降低主塔工作壓力也是降低空壓機電機能耗的手段之一。主塔工作壓力調整是在下塔液空能夠順利通過液空節流進上塔中部閥V1、液空節流進粗氬塔頂部冷凝器閥V3節流到上塔中部和氬塔頂部的前提下進行的調節。

3．2 理論分析

降負荷操作涉及到出塔產品氧、氮、污氮氣取出量，以及氬餾分流量的調整；膨脹空氣量的改變；下塔液氮回流閥V11，上塔液氮回流閥V2改變。為了保證主塔工況的相對穩定，在減負荷的過程中需要通過若干次操作來完成調節過程。具體每一次調節量的把控要根據每套機組的具體情況靈活把握，原則上每次調節量控制在設備設計負荷的0．5%至1%之間。新的平衡的建立需要一定的時間過程，同時在線監測儀表有一定的滯后性，每次調節過程要有一定的時間間隔，讓空分設備有足夠的時間消化上一次改變氣量造成的影響。充分利用好電腦記錄的各項指標數據，分析各項參數的變化趨勢，一旦有工況惡化的跡象，要及時地改變調整方向。減負荷操作原則上從氬系統到空壓機逐步操作調整氣量，在產品純度不產生較大波動、工況穩定運行的大前提下進行調整。

3．3 降負荷操作中的具體步驟

（1）減少氧氣產品的取出量，按照1∶2的比例減少出塔氮氣量，污氮出冷箱壓力自動控制保持原有給定出塔壓力。

（2）根據氧氣的減少量，按照1∶5的比例減少加工空氣量（關小空壓機進口導葉開度）。

（3）微關下塔液氮回流閥V11保持下塔底部工作壓力基本不發生變化。

（4）上塔液氮節流閥V2適當調整，保證下塔液空純度基本不變即保證原有回流比。

（5）根據主冷液位和液體取出量以及氧氮純度調節膨脹空氣量。

（6）根據工藝氬氧含量變化，調整粗氬塔冷凝器負荷，同時適量降低工藝氬流量，確保氬氣產品質量。

4 減負荷操作所達成的效果

空壓機進口節流操作受到空壓機運行的最小工況等工藝條件的制約，不能因為節能將空壓機帶入喘振區運行，經過連續的調整和不斷的觀察分析后，最終5#15000機組的空壓機進口導葉在相同外界條件下從平時的63%節流到48%，空壓機加工空氣量從設計滿負荷時的80000Nm3／h，較少到了65000Nm3／h。實際氧產量從15000m3／h降到12500m3／h，約減少16．7%。氬餾分抽取流量從原有的16800Nm3／h減少到13600Nm3／h。

通過降負荷操作氧氣放散率從原來最大時20%左右，下降到5%以內。空壓機電機實際功率從7 200kW下降到6 100kW，約降低15．3%左右。5#機組減負荷后平均每天可以節約26400萬度電，按每度電0．6元計算，每月可節約電耗47．5萬元。

5 結語

空分裝置能耗的降低與產品氧氣的減少量并不是成正比關系，如何讓空分裝置處于一個最佳的工作位置是我們下一步將要開展的工作，即通過對各個運行狀態數據的統計和計算找到空分設備最優的工作狀態。目前鋼鐵行業處于微利時代甚至不少企業徘徊于虧損的邊緣，“深挖內潛、降本增效”是每一個鋼鐵行業賴以生存的法寶。由于自身水平有限，技術上還有不成熟的地方，在今后的生產過程中我們還將進一步大膽摸索，不斷總結經驗，努力挖掘制氧機的節能潛力，降低制氧機組的運行成本，以實現長周期低成本經濟運行。

［1］李化治．制氧技術［M］．北京：冶金工業出版社，2009．

［2］杜仲友．空分變負荷操作探討［M］．中國氣體，2006．