液氧供气系统的应用.doc

_液氧供气系统的应用作者：李萌、李朋飞摘要：论述了制氧车间新建液氧供气系统必要性和液氧供气工艺的优点，介绍了液氧供气系统的选型、流程和组成，从满足用氧需求出发，合理优化系统的配置和流程，使该系统成功应用，替代了原制氧系统，达到了节能降耗的目的，并介绍了系统的使用维护要点。关键词：液氧供气系统；节能降耗；使用维护；一、引言随着近年来公司生产规模的迅速扩大，炼钢用氧量持续增加，对氧气供应的可靠性、经济性要求越来越高。制氧车间现有两套小型制氧系统，最大产氧量仅为800 m3/h，难以满足炼钢高峰时的用氧需求，氧气压力流量不足的情况时常发生，而炼钢间歇期间，大量氧气又只能排空处理，既不适应当前的生产模式，又造成用氧成本很高，不符合节能降耗、降本增效的要求，因此，需要改进现有的制氧系统。液氧供气是将储存的液态氧经过增压汽化后变为氧气使用，标准状态下，1 m3液氧可汽化为800 m3氧气。作为一种新的氧气供应工艺，与制氧车间现有制氧系统相比，具有以下明显优点：1、系统可随时启动和停止，适合公司目前的生产模式。2、系统供氧量可根据需求实时调整，流量充足，压力稳定。3、系统流程简单，损耗小，操作维护方便，制氧成本低。4、氧气纯度可达99%以上，有利于降低氧气用量。因此公司决定在制氧车间新建一套液氧供气系统作为主供氧系统，将现有制氧系统作为备用系统。二、液氧供气系统的选型、流程和组成该系统主要供应炼钢公司炼钢用氧和锻压公司气割用氧，后者用氧量较少，可以忽略不计。炼钢公司主要用氧设备为两台电弧炉和两台精炼炉，间断用氧，经统计，炼钢高峰时，最大用氧量2000 m3/h，最大用氧量持续时间1.5h，要求炉前氧气动态压力1.0Mpa。系统的选型应确定液氧容量和每小时最大供氧量这两个关键参数，在综合考虑合理性、经济性、稳定性和安全性的前提下，确定系统液氧容量为50 m3，最大供氧量为3000 m3/h，并由此对整个系统的流程和组成进行了设计，然后在充分利用原有设备的基础上进行了系统优化。 液氧供气系统的基本流程如图1所示，该系统主要由液氧储槽、液氧泵、汽化器、储气罐、调压装置、安全装置等组成，每部分的功能及特点如下：1、液氧储槽液氧储槽存储-183的液氧，是整个系统的气源，结构上采用立式双层真空粉末绝热形式，占地面积小，绝热性能好，储槽设计压力0.8Mpa，有效容积50 m3，正常工作压力0.20.6Mpa，工作液位10m3-40 m3，储槽底部按照车载灌装标准设计充液口，由外部槽车充装液氧。2、液氧泵液氧泵将储槽内液氧增压后输送至汽化器，是系统中唯一的动力装置，为确保系统的可靠运行，满足随时启停的需要，配置两台相同的液氧泵，一用一备。液氧泵采用卧式活塞低温泵，以适应小流量、高压力的工况，工作流量2000-4000L/h，出口压力3.0Mpa，电机采用西门子变频控制，可根据用氧需求实时设定泵的工作频率，通过调整泵出口的压力和流量来调节系统的供氧量。3、汽化器汽化器采用空浴式汽化器，又称空温式汽化器，为星形翅片管结构，采用空气自然对流加热方式将液氧将汽化为常温氧气。系统中配置两台KQ-3500汽化器，正常情况下使用一台汽化器，当气温较低，单台汽化能力不足时，可将两台汽化器轮流切换使用或者同时使用，保证充足的供氧量。4、储气罐储气罐存储汽化后的氧气，作为系统的存储和缓冲装置，能够补充瞬时供氧量并平衡系统的压力，避免波动和冲击。该系统与备用制氧系统共用一套储气罐和供氧主管道，充分利用了原有设备，储气罐最大储气压力2.0Mpa，最大储气量为250 m3。为增大供气流量，将汽化器至储气罐之间的供氧主管道管径由DN65改为DN100，保证系统充足的供氧能力。5、调压装置系统中设置两套调压装置，第一套是液氧储槽调压装置，一小部分液氧由储槽底部小汽化器汽化后，经储槽顶部进入储槽内气相部，液氧泵回流管路也将一部分气液混合体回流至储槽内，从而调整储槽的工作压力，改善出液环境。第二套是供氧调压装置，利用原储气罐出气口处的调压阀，根据用氧需求调节供氧主管道内的压力，满足炉前氧气动态压力1.0Mpa的要求。6、安全装置液氧供气系统设置了多个安全装置。储槽上设有压力、液位指示表，液氧泵出口管路设有压力指示表，方便操作人员随时监控系统状态。汽化器至储气罐中间管路上设有温度、压力传感器，能反馈系统的压力、温度信号并参与系统控制，当氧气温度过低或压力过高时，系统将自动停止，防止低温和超压引发事故。在系统各管路上均设有安全阀、放空阀、止回阀等，有效保证了系统安全可靠的运行。三、液氧供气系统的使用维护液氧供气系统作为作为低温压力系统，有着严格的操作和维护程序，误操作和维护不当将会引发严重的事故，因此要特别注意该系统的安全使用和维护。系统的操作和维护人员应经过专门的培训后方可上岗，必须熟练掌握系统的组成和特性，熟悉系统各部分的操作及安全操作规程，严格按照系统使用维护说明书及各部件说明书的要求进行操作和维护。液氧储槽、汽化器、储气罐是压力容器，必须取得当地技术质量监督局的特种设备使用证后方可使用，系统中的压力表、安全阀必须定期送检，管道上的截止阀、指示仪表应定期检查是否灵敏可靠。液氧储槽的绝热性能取决于储槽内外筒夹层的真空度，真空度一旦破坏，液氧将迅速升温膨胀，所以当真空度未破坏，或者不需要填充珠光砂重抽真空时，严禁拆卸储槽真空阀，在使用中可通过观察液氧挥发量大小来估计液氧储槽的真空性能。系统在使用中应建立定时巡检制度，实时监控记录系统的压力、液位、温度等关键参数，了解系统的变化趋势，发现异常问题应及时通知专业技术人员处理。四、结论该液氧供气系统自7月份建成并投入试运行以来，经过连续使用，系统运行稳定，各项参数符合设计要求，达到了预期的效果。目前该系统作为主要的氧气供应系统，替代了原制氧系统，确保了生产用氧安全、稳定、可靠的供应，同时降低了氧气成本，节能降耗、降本增效成果显著。由于该系统是我公司首次将大规模液氧供气技术用于生产中，在使用中发现还存在一些不足之处，比如长时间运行时现场冷凝雾气排放不畅，规划时未充分考虑现场排水等，仍需要相关技术人员在实践中不断的总结和改进，使该系统更好的为生产所用，也为