35000 m3/h制氧機(jī)組提高氮?dú)馓崛×康膰L試

王立璞，劉聰壯，馮經(jīng)緯，李永強(qiáng)，田 勐

引言

隨著鋼鐵行業(yè)的不斷發(fā)展，煉鋼煉鐵對(duì)氧氣、氮?dú)獾男枨笠苍诎l(fā)生變化，氮?dú)庑枨笾饾u增加，尤其是冷軋工序耗用大量氮?dú)鈳缀醪幌难鯕猓斐闪说獨(dú)狻⒀鯕庑枨蟛黄胶猓貏e是在煉鐵高爐檢修期間，高爐停用富氧但是由于煤氣管道置換氮?dú)庑枨罅枯^大，氮氧不平衡現(xiàn)象更加嚴(yán)重。如果因?yàn)榈獨(dú)猱a(chǎn)量不足需要再運(yùn)行一套制氧機(jī)組，不僅浪費(fèi)一套制氧機(jī)組的電耗，還造成大量的氧氣放散，存在重大的安全隱患。既要保證煉鋼煉鐵氮?dú)夤?yīng)，又要確保安全降低運(yùn)行成本，制氧機(jī)的氮?dú)猱a(chǎn)量能不能超過(guò)設(shè)計(jì)產(chǎn)量，能超產(chǎn)多少，氮?dú)猱a(chǎn)品的純度能否達(dá)到要求，在這幾個(gè)方面我們進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)和試驗(yàn)研究。

1　法液空35000 m3/h制氧機(jī)的現(xiàn)狀

法液空35000 m3/h制氧機(jī)滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)低壓氮?dú)猱a(chǎn)量為35000 m3/h，純度要求含氧小于2×10-6。制氧機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行必須遵守能量守恒、冷量守恒、組分守恒，要提高低壓氮?dú)猱a(chǎn)量，只能通過(guò)調(diào)整空分精餾塔內(nèi)的回流比，減少污氮?dú)猱a(chǎn)量才能實(shí)現(xiàn)。精餾塔流程圖如圖1。

圖1　精餾塔流程圖

制氧機(jī)在不同負(fù)荷下的低壓氮?dú)猱a(chǎn)量、污氮?dú)猱a(chǎn)量、分子篩冷吹流量、E60用于降低水溫的污氮?dú)饬浚绫?。

表1　制氧機(jī)不同負(fù)荷下產(chǎn)品量量表 m3/h

如果在保證水溫前提下，通過(guò)調(diào)整上塔回流比保證低壓氮?dú)饧兌龋瑢60用于降低水溫的部分污氮?dú)饬哭D(zhuǎn)化為低壓氮?dú)饬浚朔椒ㄟ€是可行的。

2　制氧機(jī)組提高低壓氮?dú)猱a(chǎn)量面臨的難題

（1）提高低壓氮?dú)猱a(chǎn)量將導(dǎo)致進(jìn)入氮冷塔E60的污氮量減少，引起冷凍機(jī)進(jìn)口溫度升高，進(jìn)而引起進(jìn)入分子篩的空氣溫度升高、進(jìn)塔空氣量溫度升高。

（2）提高低壓氮?dú)猱a(chǎn)量將使板式阻力增大，導(dǎo)致低壓氮?dú)獬霭迨胶髩毫档停M(jìn)而引起各氮壓機(jī)入口壓力降低，容易引起連鎖保護(hù)而跳車(chē)。

（3）單獨(dú)提高低壓氮?dú)猱a(chǎn)量影響上塔精餾工況，給低壓氮?dú)饧兌群臀鄣獨(dú)饧兌葞?lái)影響，造成上塔回流比減小，上塔從下到上含氧量上升，一方面造成低壓氮?dú)夂趿可撸芊癖ＷC低壓氮?dú)猱a(chǎn)品純度合格；另一方面造成污氮?dú)夂趿可撸鹧跆崛÷式档汀?/p>

3　制氧機(jī)組提高低壓氮?dú)猱a(chǎn)量所采取的控制措施

3.1通過(guò)流程改造，采用冷凍機(jī)組串聯(lián)使用的方法，消除進(jìn)入氮冷塔E60的污氮量減少造成水溫上漲的影響，有效地保證進(jìn)入分子篩的空氣溫度不會(huì)受到E60污氮?dú)鉁p少的影響。

3.2提高低壓氮?dú)猱a(chǎn)量將使板式阻力增大，導(dǎo)致低壓氮?dú)獬霭迨胶髩毫档停M(jìn)而引起各氮壓機(jī)吸入壓力降低，現(xiàn)在作業(yè)區(qū)通過(guò)改造和技術(shù)革新，將1個(gè)20000 m3/h低壓氮壓機(jī) (1#C50)、4個(gè)28000 m3/h低壓氮壓機(jī) (2#～5#C50)、1個(gè)12000 m3/h中壓氮壓機(jī)(1#C51)、1個(gè) 20000 m3/h中壓氮壓機(jī)(2#C51)的吸入口全部聯(lián)通在一起，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，2#C51中壓氮壓機(jī)對(duì)吸入壓力比其他氮壓機(jī)都低，因此只要保證2#C51中壓氮壓機(jī)吸入壓力合格，其他的氮壓機(jī)都能穩(wěn)定運(yùn)行。2#C51吸入壓力由正常情況下的9 kPa左右（PL值0 kPa，壓縮機(jī)卸載；LL值-5 kPa，壓縮機(jī)停車(chē)），所以初步實(shí)驗(yàn)計(jì)劃2#C51吸入壓力控制在3 kPa。

3.3單獨(dú)提高低壓氮?dú)猱a(chǎn)量影響上塔精餾工況，給低壓氮?dú)饧兌群臀鄣獨(dú)饧兌葞?lái)影響，造成上塔回流比減小，因此此次提高低壓氮?dú)猱a(chǎn)量的操作要循序漸進(jìn)，每次提高1000 m3/h，穩(wěn)定30 min，然后才能開(kāi)始繼續(xù)加量。另外根據(jù)AP1682A、AP1682A、AP1680A、AP1680C純度變化，適量開(kāi)大FV1557和FV1558的閥門(mén)，保證低壓氮?dú)饧兌群细瘛?/p>

4　實(shí)驗(yàn)總結(jié)

4.1空分負(fù)荷35000運(yùn)行，低壓氮?dú)猱a(chǎn)量由35000 m3/h加至45000 m3/h，出板式壓力PT1501由22～24 kPa降低至 13 kPa；2#C51吸入壓力由 10～13 kPa降低至1～4 kPa，期間由于管網(wǎng)壓力低送氮?dú)饬窟^(guò)大造成入口壓力降低到0 kPa以下，造成2#C51卸載。因此低壓氮?dú)猱a(chǎn)量滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)加至45000對(duì)本套設(shè)備來(lái)說(shuō)，已經(jīng)到極限，運(yùn)行過(guò)程中需要對(duì)氮壓機(jī)時(shí)刻監(jiān)控吸入壓力變化情況，當(dāng)壓力接近跳車(chē)值時(shí)及時(shí)降低送出量。

4.2單獨(dú)提高低壓氮?dú)猱a(chǎn)量影響上塔精餾工況，給低壓氮?dú)饧兌群臀鄣獨(dú)饧兌葞?lái)影響，造成上塔回流比減小，上塔從下到上含氧量上升，一方面造成低壓氮?dú)夂趿可撸?dāng)日AP1680A由實(shí)驗(yàn)前0.005×10-6上升到最高2.39×10-6，通過(guò)調(diào)節(jié)工況最終維持在（0.05～0.2）×10-6之間，保證了產(chǎn)品純度低于1×10-6的目標(biāo)；另一方面造成污氮?dú)夂趿可撸鹧跆崛÷式档停ㄟ^(guò)增大提餾段回流比等措施，保證了AP1682始終保持在0.1%左右。

4.3閥門(mén)調(diào)節(jié)：HIC1501A由以前的35%開(kāi)到55%以上，同時(shí)FIC1501B.SV由35000 m3/h提高至44000 m3/h，保證精餾塔內(nèi)送出量恒定避免波動(dòng)對(duì)主塔工況造成影響；稍微開(kāi)大FIC1557及FIC1558閥門(mén)開(kāi)度（FIC1557由53%加至54%，F(xiàn)IC1558由80%加至85%），適當(dāng)降低液氮產(chǎn)量，增大精餾段回流比。

5　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出，法液空35000制氧機(jī)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，低壓氮?dú)猱a(chǎn)量由35000 m3/h加至45000 m3/h后，F(xiàn)IC1557由53%加至54%，F(xiàn)IC1558由80%加至85%，精餾塔工況穩(wěn)定，產(chǎn)品純度合格。但是2#C51 吸入壓力由 10～13 kPa降低至 1～4 kPa，期間由于管網(wǎng)壓力低送氮?dú)饬窟^(guò)大造成入口壓力降低到0 kPa以下，造成2#C51卸載。因此法液空35000制氧機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)低壓氮?dú)猱a(chǎn)量加至45000 m3/h對(duì)本套設(shè)備來(lái)說(shuō)，已經(jīng)到極限。當(dāng)?shù)蛪旱獨(dú)猱a(chǎn)量加至42000 m3/h時(shí)，2#C51中壓氮壓機(jī)的吸入壓力為4～6 kPa，可以保證氮壓機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。