20000m3/h制氧機(jī)設(shè)備工藝流程及安裝調(diào)試

田 燕

（天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津 301500）

1 引言

天鋼聯(lián)合特鋼有限公司2×20000m3/h制氧機(jī)是為滿足煉鋼、煉鐵新建450萬t鋼、450萬t鐵項(xiàng)目配套新建項(xiàng)目，工程自與設(shè)備廠家交流到訂貨到安裝調(diào)試直到出氧，經(jīng)歷了近17個(gè)月，這在國內(nèi)是比較快的建設(shè)速度。2×20000m3/h制氧機(jī)及液體儲(chǔ)存設(shè)備，本著安全、先進(jìn)、可靠的原則進(jìn)行設(shè)備選型，立足國產(chǎn)先進(jìn)設(shè)備。

2×20000m3/h制氧機(jī)配套的空壓機(jī)選用了陜西鼓風(fēng)機(jī)有限公司的產(chǎn)品；空分設(shè)備選用了杭州杭氧股份有限公司的產(chǎn)品；氧氣透平壓縮機(jī)和氮?dú)馔钙綁嚎s機(jī)選用杭州杭氧股份有限公司透平公司的產(chǎn)品。設(shè)備分別于2011年6月28日、2011年9月2日一次開車成功，并順利調(diào)試出氬。

2 主要工藝流程介紹

20000m3/h制氧機(jī)的空分設(shè)備由杭州杭氧股份有限公司設(shè)計(jì)、制造。空分設(shè)備采用目前國內(nèi)先進(jìn)的分子篩凈化、規(guī)整填料上塔、增壓透平膨脹機(jī)制冷和全精餾制氬的外壓縮流程技術(shù)。其工藝流程如下：

原料空氣在進(jìn)口過濾器中清除雜質(zhì)后,進(jìn)入空氣壓縮機(jī)壓縮至0.615M Pa(A)，送入空分設(shè)備，壓縮空氣在空分設(shè)備中根據(jù)其沸點(diǎn)不同被分離成氧氣、氮?dú)?、氬氣等產(chǎn)品，低壓氧氣、氮?dú)饨?jīng)壓縮后送入氣體管網(wǎng)；同時(shí)提取一部分的液氧、液氮及液氬，液體儲(chǔ)存在液體槽中，用來外銷及作備用供氣。液體供氣系統(tǒng)配置大型液體貯槽：液氧儲(chǔ)槽1000m3、液氮儲(chǔ)槽500m3、液氬儲(chǔ)槽2×150m3及液體泵、汽化器。緊急情況下可以啟動(dòng)該后備系統(tǒng)維持一定的供氣時(shí)間。汽化后氧氣、氮?dú)饣驓鍤庵苯庸┯脩艄芫W(wǎng)。

其主要性能指標(biāo)見表1。

表120000m3/h空分裝置主要性能指標(biāo)（考核工況）

3 主要設(shè)備及特點(diǎn)

3.1 自潔式空氣過濾器

Z K G-4000型自潔式空氣過濾器采用無錫市安活氣動(dòng)成套有限公司產(chǎn)品。產(chǎn)品特點(diǎn)：過濾阻力小:150～650P a；自潔方式靈活：三種自潔方式：程序自潔（150～650P a、間隔 60s）、差壓自潔（650～1200P a、間隔30s）、手動(dòng)自潔；自潔耗氣少，為0.2 m3/m i n；占地面積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備維護(hù)方便，更換濾筒不用停車。

3.2 空氣壓縮機(jī)

E I Z 80-4型等溫型離心壓縮機(jī)的特點(diǎn)：采用國外先進(jìn)技術(shù)，流量調(diào)節(jié)范圍為105%～75%；E I Z 80-4(1+1+1+1)等溫型離心壓縮機(jī)，排氣壓力0.615M Pa(A)，要求設(shè)計(jì)最大排氣量120000m3以滿足最大氧氣產(chǎn)量22000m3/h?？諌簷C(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)是級(jí)間冷卻器設(shè)置在機(jī)殼之內(nèi)，好像在轉(zhuǎn)子與大氣之間形成了很厚的一層隔離層，使壓縮機(jī)產(chǎn)生的噪音大大降低；其次級(jí)間沒有管道，沒有管件和閥門等引起的阻力損失，缺點(diǎn)是冷卻器檢修需垂直向上抽出，使廠房建筑高度加高，布置緊湊。

3.3 空分設(shè)備

3.3.1 空氣預(yù)冷系統(tǒng)

U F-120000/10型空氣預(yù)冷系統(tǒng)由空氣冷卻塔、水冷卻塔、低溫水泵、常溫水泵及冷凍機(jī)組成。空氣冷卻系統(tǒng)采用噴淋式空冷塔，可有效地洗滌原料空氣中對(duì)分子篩有害的 S O2、N Ox、H C l、C l2等酸性物質(zhì)，保證分子篩的有效使用壽命。冷凍機(jī)保證夏季設(shè)備的冷卻能力。

3.3.2 分子篩純化器

H X K-120000/10型分子篩純化器采用臥式雙層床結(jié)構(gòu)（活性氧化鋁+分子篩），底層活性氧化鋁床層可有效地保護(hù)分子篩，延長分子篩使用壽命，同時(shí)采用雙層床也使純化器再生阻力下降，再生溫度降低，節(jié)約了再生能耗。

3.3.3 分餾塔設(shè)備

塔內(nèi)設(shè)備包括主換熱器、精餾主塔、粗氬塔、精氬塔及過冷器等。

精餾主塔的特點(diǎn)是下塔采用篩板塔，上塔采用規(guī)整填料；板式換熱器采用國內(nèi)獨(dú)家引進(jìn)的美國S-W公司的大型真空釬接爐，釬接質(zhì)量好，使用壽命長，同時(shí)杭氧在近幾年不斷開發(fā)新型高效翅片，使板式換熱器具有更高的效率。

3.3.4 制冷系統(tǒng)

配套的制冷系統(tǒng)包括兩套增壓透平膨脹機(jī)，提供整個(gè)裝置需要的冷量。膨脹機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用整體組裝式，常溫端可拆卸，維護(hù)檢修方便。

3.3.5 控制系統(tǒng)

采用浙大中控的D C S控制系統(tǒng)，兩套設(shè)備共用一套工程師站，各有兩套操作員站，控制系統(tǒng)帶有U P S不間斷供電裝置，所有聯(lián)鎖回路采用失電原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證在失電狀態(tài)下的安全停機(jī)。3.3.6 氣體、液體儲(chǔ)存設(shè)備

氧氣、氮?dú)饧皻鍤庠O(shè)有儲(chǔ)氣球罐，氧氣球罐1000m3兩臺(tái)、氮?dú)馇蚬?000m3一臺(tái)、氬氣球罐120m3一臺(tái)。

液氧、液氮及液氬設(shè)有液體儲(chǔ)槽，液氧儲(chǔ)槽1000m3一臺(tái)、液氮儲(chǔ)槽500m3一臺(tái)、液氬儲(chǔ)槽150m3兩臺(tái)及相應(yīng)配套的液體泵，以滿足在空分氣體供應(yīng)不足時(shí)補(bǔ)充供給。

3.4 氣體壓縮系統(tǒng)

氧氣、氮?dú)獾膲嚎s分別采用透平式氧氣、氮?dú)鈮嚎s機(jī)。

氧壓機(jī)為等溫型離心式壓縮機(jī)組，雙層布置結(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)為異步電機(jī)。3 T Y S 96+2 T Y S 70型單軸、雙缸、離心式氧氣壓縮機(jī)由于壓縮介質(zhì)是氧氣，一切問題的核心是安全防火問題，因此對(duì)設(shè)備零部件清潔度的要求、各級(jí)溫度、中間冷卻器的設(shè)計(jì)及防止氧氣外泄的設(shè)備密封設(shè)計(jì)等都非常嚴(yán)格。

氮?dú)鈮嚎s機(jī)，機(jī)組（型號(hào)：4 T Y C 56）為齒輪型離心式壓縮機(jī)，單層布置，撬裝式結(jié)構(gòu)。

4 設(shè)備安裝調(diào)試情況

制氧機(jī)的施工是從2010年3月開始土建施工，5月份開始4個(gè)球罐的安裝、6月份開始液體儲(chǔ)罐區(qū)的安裝，制氧機(jī)主體設(shè)備安裝從8月份開始。氣體儲(chǔ)存球罐及液體儲(chǔ)槽已在2010年安裝驗(yàn)收完成，具備投入使用條件。第一套制氧機(jī)安裝、吹掃、打壓、空分設(shè)備裸冷、裝珠光砂等工作完成后，于2011年6月底開車出氧，第二套制氧機(jī)在2011年9月初開車出氧。兩套設(shè)備都是一次裸冷成功、一次開車成功。經(jīng)運(yùn)行考核，主要參數(shù)達(dá)到或高于設(shè)計(jì)要求。

在安裝過程中我們根據(jù)實(shí)際情況整改完善了很多方面，塔內(nèi)管道距冷箱的距離沒有完全按照?qǐng)D紙要求安裝，在檢查中發(fā)現(xiàn)，要求施工方及時(shí)進(jìn)行了整改；冬季氣溫低、雨雪多、濕度大，不能從事鋁材及不銹鋼的焊接，而施工方為了趕進(jìn)度無視質(zhì)量，在要求停止焊接的同時(shí)，我們想辦法創(chuàng)造條件，保施工質(zhì)量進(jìn)度。為保證今后的生產(chǎn)，自行完善了設(shè)計(jì)，兩套設(shè)備的空氣壓縮機(jī)送出管道共用；低壓氧、低壓氮送出管線兩套設(shè)備共用，以便兩套空分設(shè)備的氧壓機(jī)、氮壓機(jī)互備；為減少液體儲(chǔ)槽蒸發(fā)后氣體放空的浪費(fèi)，將液氮儲(chǔ)槽的氣化氮引到儲(chǔ)槽的夾層，保證夾層的壓力保持在正壓等。

5 存在的問題及建議

在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)了一些設(shè)備存在的問題：

（1）調(diào)試中發(fā)現(xiàn)氮壓機(jī)停車時(shí)從三級(jí)冷卻器的氣路能夠排出水，說明中間冷卻器存在泄漏；空壓機(jī)漏油等問題。建議設(shè)備廠家在設(shè)備制造中要加強(qiáng)質(zhì)量管理，以保證設(shè)備的長周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）氧透進(jìn)口過濾器內(nèi)件沒有按照《深度冷凍法生產(chǎn)氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程》G B 16912-2008采用銅及銅合金，這既不符合國家標(biāo)準(zhǔn)，又存在安全隱患，我們已將問題提供設(shè)備制造廠家。

（3）調(diào)試中由于氧氣透平壓縮機(jī)的放空口設(shè)計(jì)高度低，與空壓機(jī)距離較近，氧氣放空時(shí)影響空壓機(jī)的吸入壓力，造成工藝的波動(dòng)，經(jīng)我們自行整改后，情況有了很大的改善。

（4）一臺(tái)空壓機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中軸振動(dòng)逐漸升高，存在運(yùn)行隱患，經(jīng)過設(shè)備廠家的兩次處理，解決了問題。另一臺(tái)空壓機(jī)的送出流量沒有達(dá)到設(shè)計(jì)值，已要求廠家配合解決。

在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)、解決了很多類似的問題，其中還有自動(dòng)化程序的問題，我們都進(jìn)行了整改。

6 結(jié)束語

兩套20000m3/h外壓縮制氧機(jī)設(shè)計(jì)先進(jìn)，配置合理，安裝緊湊，自運(yùn)行以來操作方便，運(yùn)行穩(wěn)定，滿足了生產(chǎn)要求，特別是空分設(shè)備氮?dú)猱a(chǎn)量較設(shè)備訂貨合同要求的2萬產(chǎn)量增加至4萬產(chǎn)量，在鋼鐵企業(yè)用氮量逐漸增多情況下，提供了后備保證。