08.制氧机采用冷备用和液体回灌启动

文章编号: 100929425(2003)0620029202 收稿日期: 2003203221 制氧机采用冷备用和液体回灌启动 刘永德,曾玉虎 (昆明钢铁集团公司氧气厂,云南省安宁市郎家庄 650302) 摘要:介绍6000m 3/ h 制氧机实施冷备用和液体回灌进一步缩短设备启动时间的经验。详细 阐述制氧机冷备用过程应注意的主要问题及效益。 关键词:空分设备;冷备用;液体回灌;节能降耗 中图分类号: TQ116114 文献标识码: B Starting an oxygen plant by means of cold stand2by and liquid return filling Liu Y ong2de , Zeng Yu2hu ( Oxygen Producing Factory of Kunming Iron and Steel Group Company , Langjiazhuang Village , Anning City 650302 ,Yunnan Province) Abstract : The experience in shortening further the start2up time of 6000m 3/ h oxygen plant by means of cold stand2by and liquid return filling is described.The major problems in regard to the course of oxygen plant cold stand2by that require attention , and the gains are detailed. Keywords: Air separation plant ; Cold stand2by; Liquid return filling;Energy2saving and reduction of power consumption 1 概述 昆钢氧气厂共有制氧机三台(套 ) , 其中有杭 氧制造的K DON - 10000/ 20000 -型制氧机和 K DON - 6000/ 6000 - 型制氧机各一台,俄罗斯制 造K AAP - 15M4型制氧机一台外加云南梅塞尔“万 立”制氧机一台,可向集团公司供氧的总装机容量 为40000m 3/ h。 近两年我厂先后对10000m 3/ h 和6000m 3/ h 制 氧机进行了液体回灌工艺改造,并新上一套液体气 化装置和气体液化装置,技改项目的投入很大程度 上扭转了我厂在生产经营中的被动局面。 2 液体回灌工艺流程改造 我厂6000m 3/ h 制氧机属全低压板翅式切换流 程, 1989年投产至今。2001年3月,我们通过充 分的调研,结合6000m 3/ h 制氧机工艺特点和我厂 现状,完成了对6000m 3/ h 制氧机液体回灌的工艺 改造,具体做法如下(见图1) : 图1 液体回灌工艺路线图 注:图中虚线部分为增加的液体回灌工艺管道 (1)利用液体槽车增压提供压送液体动力, 92 安装运转 深冷技术 2003年第6期 Cryogenic Technology 6 2003 采用金属软管和快装接头将槽车与分馏塔连接,实 现回灌工艺,可根据实际情况选择液氧或液氮回 灌,因而具有通用性。 (2)在液体回灌的主干线管路上设三路支线管 路,分别为:2 # 液氧吸附器进口 2 # 液氧吸附 器出口 主冷;2 # 液空吸附器进口 2 # 液空吸 附器 液空过冷器 上塔中部;2 # 液空吸附器 出口 液空过冷器 上塔中部。 3 冷备用维护应特别注意的问题 (1)对于切换板翅式流程的制氧机,停车前残 留在主换热器和分馏塔内的H2O、CO2将会随着冷 备用时间的延长而融化、升华,聚积于某一局部, 导致管道、阀门冻堵,这将会给设备的启动和正常 生产带来困难,严重时必须对分馏塔进行系统加 热。为此,我们根据冷备用主换热器各部温度状 况,采用干燥的纯氮气做为加热气源,切除主换热 器而进行单元通道加热。这样既可达到不随意浪费 主换热器所蓄积冷量的目的,又可免去因H2O、 CO2溶化、升华,而导致局部冻堵的风险。 (2)设备停车后,随着分馏塔容器管道内残留 气体的排放和泄漏,塔内各部压力均会大幅度下 降,因冷备用时间长,外部湿空气将会通过管道进 入低温分馏塔系统,轻则影响制氧机的正常生产和 运行周期,重则无法生产,必须对分馏塔进行大加 温。因此,低温分馏塔内所有管道、容器始终保持 正压是防止外部湿空气侵入的最有效手段。基于以 上考虑,我们结合6000m 3/ h 制氧机工艺,选择了 与之相通的梅塞尔10000m 3/ h 制氧机低压纯氮气做 为分馏塔密封气,将该气沿6000m 3/ h 制氧机低压 氮管道返流至上塔顶部,再打开污液氮节流阀将密 封气导入下塔,使低温分馏塔系统内所有中、低压 管道、容器始终保持正压,有效阻止了外部湿空气 的侵入。 (3)由于冷备用,主冷内混合残液连续自然蒸 发,液体中氧含量将随之上升,液体对乙炔的溶解 度降低,乙炔浓缩在富氧液体中的可能性非常大, 这将对主冷的安全构成潜在的威胁。因此,我们在 6000m 3/ h 制氧机冷备用期间,按一定的周期分析 富氧液体中的有害杂质含量,通过动态监控,既保 证了冷量不浪费,又有效消除了有害杂质对主冷构 成的威胁。 4 冷备用后采用液体回灌启动 在6000m 3/ h 制氧机冷备用的第18天,根据集 团公司用气要求,我厂于2003年2月13日启动 6000m 3/ h 制氧机(启动前塔内各部位温度见表1) , 在启动过程的后期采用液体回灌技术,消耗液氧 15m 3 ,启动后12小时,生产出合格的氧气, 34小 时后生产出合格液氩。 表1 启动前塔内各部位温度 测量部位温度/测量部位温度/ 主换热器中部平均值2污液氮出过冷器- 38 主换热器冷端平均值- 9纯液氮出过冷器- 45 环流总管- 13氧气出液化器- 48 冷端总管- 13液空进精氩塔冷凝器- 36 液空出过冷器- 54保冷箱基础- 3 注:冷态维护期间中、低压系统压力保持在59kPa 之间。 5 经济效益分析 511 节电效益 6000m 3/ h 空分启动期间各设备功率:空压机 为3700kW;循 环 水 泵 为160kW;高 压 水 泵 为 15kW;空压机油泵为15kW;合计为3890kW。 6000m 3/ h 空分正常启动时间48小时,缩短空 分启动时间应为36小时,可节约电费: 3890kW 36h0133元/ kW = 46213元。 512 提前36小时出产品产生的效益 提高36小时出氧,若按6000m 3/ h 计算,多产 氧气共计216000m 3 ,按管氧价0165元/ m 3 计算, 则多产氧气的效益为140400元。 513 压缩氧气所需动力费用 与6000m 3/ h 制氧机 匹 配 的 氧 压 机 功 率 为 1400kW ,增开一台清水泵,其功率为160kW ,氧 气压缩机运行36小时的动力费用为:(1400kW + 160kW)36h0133元/ kW h = 18532元。 514 回灌液氧消耗 按当地液氧价500元/ m 3 计算,回灌15m 3 液 氧的费用为: 7500元。 515 总经济效益 总经济效益=(节约电费+增产管氧效益)- (压缩氧气