50 m3×3儲罐汽化裝置投運實踐

蔣小林，袁 苑，石成軍

（安徽馬鋼氣體科技有限公司，安徽馬鞍山 243000）

引言

汽化裝置因設備少、工藝流程簡單、操作方便，保供介質反應速度快等特點而作為氧氣保供設備系統廣泛運用。

隨著某鋼廠高爐大富氧及煉鋼大量廢鋼技術的應用，氧氣需求缺口較大、且時間緊，急需建1 套1.5 萬m3/h 液氧氣化裝置，進行管網供氣能力補充。要求項目設計在“安全、可靠、先進、低成本”的原則下，盡可能縮短時間、減少占地、節省投資。決定在一所高爐相近處建立1 套獨立氧汽化裝置，與原先的氧管網相連，以增強氧氣保供能力。

1 流程簡介

液氧通過低溫汽車槽車運至新建液氧氣化站，槽車通過卸車增壓器對槽車儲罐增壓，利用壓差將液氧送至站內50 m3×3 液氧真空儲罐。工作條件下，儲罐內的液氧經中壓液氧泵增壓至1.8 MPa 進入蒸汽水浴式氣化器，與熱水換熱后轉化為氣態氧氣并升高溫度，出口溫度約20 ℃，汽化器內水溫由蒸汽直接加熱，通過調閥維持水溫約50 ℃，出汽化器的中壓氧氣，最后經調壓閥組調壓至1.6 MPa，進入用氣管網其工藝流程圖見圖1。

圖1 工藝流程圖

2 流程工藝特點

（1）3×50 m3儲罐采用并聯供液方式，供應液氧氣化泵連續使用。

（2）每臺儲罐出液管線設置快速切斷閥和手動截止閥。

（3）槽車充液至儲槽，進液方式采用頂部進液或底部進液方式。

（4）儲槽設置自增壓系統，增壓系統由空溫式增壓器、自立式調節閥和手動截止閥、管路安全閥來共同完成。

（5）運行模式，采用液體槽車連續充液至儲罐，氣化泵同時運行供氣方式。

3 氣化裝置的安裝調試

3.1 氣化裝置工作方式

通過以上工藝流程及設備數據了解到，本套汽化裝置是有別于空分機組通常使用的類別，既通常空分機組配備的汽化泵所用的液體是來自于自身的液體儲罐，其液體儲存量是根據空分機組產液量決定的容積，例如：1 套2 萬m3/h 的空分機組一般配備的是500～1 000 m3液體氧儲罐，由于液體儲備量大而穩定，當汽化裝置啟運期間，運行穩定性可靠，波動小。而本套汽化裝置，因時間緊等客觀因素，采用了50 m3×3 的小儲罐來配套1.5 萬m3/h 液體泵，工藝具有一定的特殊性：

（1）1.5 萬m3/h 液體泵氣態氧量約等于消耗20 m3液態氧，50 m3×3的液體罐最多維持運行7 h 左右，所以，儲罐在氣化的同時補液。

（2）液體槽車補充液體倒換操作頻繁，液位及儲罐壓力波動較大，對正在運行液體泵的穩定性影響較為明顯，輸出氣量波動較大。

（3）液體槽車補充液體時，儲罐自增壓的壓力控制需及時調控。

3.2 設備選型和安裝時的優化措施。

儲罐設計出口管通徑為?40 mm，液體泵進口通徑為?80 mm，3 個儲罐出口管一并接至液體泵進口管，考慮充分保證液體泵泵前液體供應量充足，減少泵前液體因保溫或液體量不足，而產生的介質溫度升高導致汽蝕現象的發生，將泵前原先?80 mm管改為?100 mm管，從而保證泵前有充足的液體量。［1］

2 臺液體泵A、B 設計為自動互切換運行模式，因備用泵冷態備用時，需要消耗一定液體量，本套系統儲槽儲液量有限的制約，改為一臺運行，另一臺泵熱態備用，把相關邏輯控制條件關閉，不參與正常運行控制。

4 氣化裝置生產運行

4.1 槽車充液的影響一

在調試運行初期，采用了3 個儲罐輸液閥全部打開，以保證充足的液體進入液體泵前，泵運行較為正常。當儲罐液位下降需要槽車補充液體量時，就出現液體泵流量出現大幅波動，由于流量波動，致使汽化器內溫度隨之波動，操作調整頻繁且難以控制穩定。

由表1 中可以看出，當某一個或兩個儲罐在槽車充液時，因充液期間，槽車需要自增壓進行的，由于儲罐內壓力變化和儲罐出口管距離的影響，極易導致底部出液速度隨之變化，致使與另外兩個儲罐出液速度擾動性增加，從而使得泵進液量發生波動，造成出口流量波動的連鎖不穩定的現象。儲罐出液管示意圖見圖2。

圖2 儲罐出液管示意圖

表1 槽車充液時，儲罐壓力

針對這一現象，采取了改變原先液體供應方式：

（1）將原3個儲罐輸液閥全部打開，改為只使用2 個儲罐向液體泵送液，退出1 個儲罐，進行槽車充裝，當儲罐液位充滿后，再與運行的儲罐中低液位的進行倒換使用，退出的，按上述重復操作。這樣，消除了泵后流量大幅波動的現象，也滿足液體補充的連續性；

（2）當使用的2個儲罐液位都處于低位時，可采取兩個儲罐同時充液操作，控制好槽車自增壓壓力數值，盡可能2 車壓力相同，以保證2 儲罐內壓力接近。

4.2 槽車充液的影響二

當槽車向儲罐里進行補充液體時，初期為減少充液時液體汽化損失，采用的是下進液的方式（見圖3），造成儲罐液位波動大，致使液體泵前、后壓力波動，流量同樣出現了波動不穩定。

圖3 儲罐進、出示意圖

為解決此現象，通過摸索，優化了充液操作方式：

（1）根據槽罐液位安排槽車就位，根據用量情況安排槽車充液，范圍在5 000 mm至6 000 mm。

（2）槽車進入指定槽罐充液口。

（3）槽車充裝液體進儲罐前期只從上進液口進液。

（4）槽車充裝液氧儲槽，前30 mm 在0.5 MPa 充裝，待儲槽壓力平穩后槽車壓力可增加到0.65 MPa，注意儲罐壓力，控制槽車壓力不宜過高。

（5）充裝儲槽的槽車液體降到2～3 m3時，開下進液閥門同時關閉上進液閥門，充裝時要時刻關注槽內壓力，充裝結束前保持儲罐內壓力不低于1.3 MPa。

4.3 長周期運行存在問題的解決

（1）問題一：南方空氣濕度大，低溫液氧泵長周期運行時，會有冷量通過迷宮及泵軸外泄，導致連軸器被冰塊包裹，不利安全運行。

解決方法：設定使用周期，主動倒換液氧泵，備用泵復溫解凍。泵聯軸器外部，用DN12 儀表管通干燥氮氣對結冰部位吹掃，加溫除冰，并且形成相對干燥的環境，減緩結冰速度。

（2）問題二：用戶方是鋼廠，氧氣管網壓力波動大，當管網壓力升高過快，泵背壓高，流量低，液氧泵就會出現氣蝕，失去供氧能力。

解決方法：保持泵出口與氧氣管網的差壓在150 kPa以上，避免出現泵有壓力無流量的狀況。保持泵的回流閥開度20%以上，維持液氧泵運行時的最小流量，避免氣蝕。［2-3］

自裝置投運以來，已運行16 個月，用戶用量大時，最多24 h 導入儲罐18 車次（液體約400 m3），未出現一起因充液而導致的介質斷供事故。

5 結束語

這次小儲罐汽化裝置從設備土建施工到系統投運，歷時2個半月左右完成。整個過程，充分體現了汽化裝置見效快的特點。通過實踐中，摸索設備安裝及現場操作的經驗積累，為今后汽化裝置靈活廣泛的應用，提供了有利的借鑒作用。