鋼企冷軋廠保安氮氣管網方案探討

張寶峰

（唐山唐鋼氣體有限公司，河北唐山 063016）

引言

某企業擁有4 套空氣分離裝置和一套液化裝置，空分為四川空分設備制造廠制造，采用第六代全低壓外壓縮分子篩空分流程。

配套高壓氮壓機生產能力為150 000 m3/h，壓力為1.6～2.5 MPa。低壓氮氣量為188 000 m3/h 左右，壓力0.6～0.7 MPa。供應三座冷軋廠氮氣，低壓氮氣從低壓管網上供應，不足氮氣或事故狀態下從高壓管網補充。

保安氮氣管網配置方案有兩種思路，一種是高壓氮氣供應到冷軋用戶并在各用戶處分別設計保安氮氣球罐；二是高壓氮氣供應到用戶，但保安氮氣球罐集中在氣體廠。

1 方案1

方案1 為設計院正常設計冷軋廠氮氣供應方案，產品氮氣經過壓縮供應冷軋廠氮氣，壓力用量滿足正常使用要求0.6 MPa，同時供應一路高壓氮氣2.0 MPa 進入冷軋廠內對冷軋廠內保安氮氣球罐進行供應。低壓氮氣管網供應出現問題，保安氮氣球罐進行緊急供應。方案1系統圖見圖1。

圖1 方案1冷軋氮氣供應系統圖

2 方案2

方案2 為優化供應方案，產品氮氣經過壓縮供應冷軋廠低壓氮氣，壓力用量滿足正常使用要求0.6 MPa，同時增加供應一路高壓氮氣2.5 MPa（來源氣體公司院內2 個2 000 m3氮氣球罐），進入冷軋廠內作為事故狀態下保安氮氣。方案2系統圖見圖2。

圖2 方案2冷軋氮氣供應系統圖

當低壓氮氣供應出現問題，保安高壓氮氣2.5 MPa 保安氮氣球罐由氣體公司院內氮球進行供應。保安氮氣球罐由冷軋廠院內轉移到氣體公司院內用2 個2 000 m3、2.5 MPa 高壓氮球取代6 個400 m3、2.0 MPa氮球。

3 可行性分析

由于用戶增加、用氣不在一個地點，提出兩種方案。方案一：沿用設計院正常設計每一冷軋廠用氣處設計2 個400 m3保安氮球作為故障下介質供應。方案二：集中管理，保安氮氣球罐集中供應，氣體公司統一提供2 個2 000 m3，作為3 個冷軋廠保安氮氣使用，滿足事故狀態氮氣供應。

方案一氮氣球罐較為分散，且6 個400 m3氮氣球罐占地面積較大。方案二并入2 個2 000 m3氮氣球罐，對比方案一中6 個400 m3氮氣球罐，標準水容積增加1 600 m3。并且氮氣球罐壓力由方案一中2.0 MPa提高到2.5 MPa。

4 優缺點分析

對氮氣系統進行優化供應，結合該企業氮氣供應系統復雜性。經過仔細比對，分析關鍵節點的控制情況。

（1）增加2.5 MPa高壓氮氣系統

設計2.5 MPa 氮氣高壓系統，預留冷軋廠氮氣供應閥門。管網形成后三個冷軋廠高壓事故氮氣進行合口，可以進行正常供應。增加管網控制復雜性，提供2.5 MPa高壓氮氣。

（2）2.5 MPa高壓系統增加2個2 000 m3氮球

2.5 MPa 系統增加2 個2 000 m3氮球，正常生產作為高壓氮氣緩沖，提供一部分高壓氮氣補充1.8 MPa氮氣系統短時間供應不足情況。2.5 MPa高壓氮氣系統正常運行壓力控制在2.0 MPa 到2.5 MPa，低壓1.8 MPa時2.5 MPa氮氣球罐聯鎖調整控制不再向其他系統提供氮氣，保證氮氣球罐日常生產最低存儲氣量，保障冷軋廠事故氮氣使用。并入2 個2 000 m3氮球主要考慮氮氣球罐檢驗期間的保安氮氣供應。

（3）后備系統氮氣汽化供應

方案1 和2 都有氮氣后備汽化供應，保證在事故狀態下通過液體氮汽化供應冷軋氮氣，汽化氮氣供應冷軋廠和煉鐵廠等用戶。

綜合分析選擇方案2，有利于減少保安氮氣球罐的數量便于管理和維護，同時減少保安氮氣球罐占地面積。將多處用戶需求其中考慮，優化管網供應方式，降低投資。

5 結論

對冷軋保安氮氣設計思路進行分析，通過集中供應冷軋保安氮氣，減少小氮氣球罐的數量和球罐占地面積。結合管網實際運行情況，在保證用戶用氣安全的前提下進行設計優化，提出優化保安氮氣供應的方案，并討論驗證，供同行參考。