2006年第4期30METALLURGICAL POWER總第116期KDON4500/4500型空分增容改造的實踐費維民,李必華(馬鋼合肥)鋼鐵有限責任公司動力廠,安徽合肥230011)【摘要】馬鋼合鋼)動力廠KDON4500mh型空分設備為板式自清除工藝,通過相應的改造措施,使空分的產(chǎn)品產(chǎn)量得以提高,尤其是氮氣產(chǎn)量,取得了顯著的經(jīng)濟效益【關鍵詞】空分;改造;實踐;效果【中圖分類號】TB66【文獻標識碼】B【文章編號】1006-6764(200604-000-02Expansion Reconstruction of KDoN4500/4500 Air Separation MachineFEI Wei-min, LI Bi-hua(Power Plant, Maanshan(Hefei) Iron Steel Co., Ltd, Hefei, Anhui 230011, China)Abstract] KDON4500 m/h air separation machine of the Power Plant, Maashan(Hefei)Iron& steel co. Ltd. used theocess. Correspondeconstructionmeasures made the product yield of the air separation machine increase, especially the nitrogen yield, which obtained obvious economic benefit[Key words] air separation machine; reconstruction; practice; effect1概述設備年修時間安排,決定改造通過兩個階段實施,邊合鋼動力廠KDON4500mh型空分設備是開生產(chǎn)邊施工18天;停產(chǎn)施工17天,改造計從開始到封設備廠20世紀90年代初生產(chǎn)的設備,為切換板結(jié)束出氧一共37天時間式流程。自1992年投產(chǎn)以來,氧氣供生產(chǎn)廠冶煉,氮2.2根據(jù)現(xiàn)有設備的狀況,本著投資少時間短、見氣作冶煉的保護氣、儀表氣源和濺渣護爐等使用,對效快、收益大的原則,在充分利用原有裝置和管道的合鋼公司生產(chǎn)目標的實現(xiàn)起到了至關重要的作用。前提下進行改造。近幾年來,由于公司鐵鋼等生產(chǎn)采用了一些新的技2.3既要使內(nèi)部管路簡單,布局合理,配管方便,又術和工藝使氮氣的用量得以大幅度提高,大大超過要確保設備的運行穩(wěn)定、操作方便、減少維護以及提了制氧系統(tǒng)的氮氣產(chǎn)量。氮氣產(chǎn)量的不足已嚴重制高產(chǎn)品產(chǎn)量。約了公司主業(yè)生產(chǎn)和公司的發(fā)展。為解決生產(chǎn)矛盾,3改造的主要內(nèi)容基于設備實際運行狀況,我們提出了對KDON4500/3.1空氣預冷系統(tǒng)4500型空分設備進行改造,大幅提高其氮氣產(chǎn)量的對原有的空冷塔進行了更新,利用原有的水冷設想。塔經(jīng)改造后成混水器新配備了一臺冷凍機?，F(xiàn)空氣2005年初,合鋼公司派出有關專業(yè)人員開展對預冷系統(tǒng)處理空氣量為27000m沿/h,空氣進口溫度空分裝置改造的調(diào)研,重點是與設備制造廠家開封為100℃,出口溫度為10℃。空冷塔為二段冷卻的空分設備廠進行交流溝通。通過流程的計算和各整體式填料塔,其下部為熱段,填料層厚約6m,該單體設備能力的核算,結(jié)合我公司生產(chǎn)實際,在綜合處使用中心泵房提供的常溫冷卻水,將空氣溫度降分析的基礎上,確定了將KDON4500/4500型空分設到30℃;上部為冷段,由8m厚的50Ⅱ聚丙烯鮑備改造為KDON5000/1500型空分設備,隨即我單爾環(huán)填料層構(gòu)成,使用冷凍水將空氣繼續(xù)冷卻到10位和開封空分設備廠簽訂了改造合同。改造的設計、℃左右出塔。為了改善傳熱效果,并防止水分的霧沫施工全部由開封空分設備廠完成。夾帶,采用了最新型的列槽式水分布器,不僅大大改2改造的基本原則善了水的分布情況,且增大了空氣流通面積,使空氣21根據(jù)我廠生產(chǎn)實際和KDON4500m沿h型空分流過的阻力大幅下降,其效果十分顯著。冷凍機我們第4期總第116期METALLURGICAL POWER則選用了“開利”產(chǎn)225kW制冷量的五頭式螺杄冷空氣預冷系統(tǒng)和分子篩純化系統(tǒng)的安裝;17天的停水機組,不僅運行可靠,維護工作量小,且設備的自產(chǎn)對分餾塔的改造及塔外的管線改造,再經(jīng)認真試動化程度高,基本上無需人員操作。壓、查漏、保壓、裸冷合格后于2005年12月1日聯(lián)3.2純化系統(tǒng)動開車投入運行,經(jīng)過36h冷卻、積液、調(diào)純,于增加空氣純化系統(tǒng)選用了開封空分廠提供的成2005年12月3日生產(chǎn)出合格產(chǎn)品氮15000m3/h和套分子篩吸附器,該加熱再生系統(tǒng)由二臺三組自動產(chǎn)品氧5000m3/h。改造后的KDON5000/1500m/h切換的電加熱單元組成,一備一用。分子篩吸附器為型的空分設備不僅滿足了我單位的生產(chǎn)用氮而且設立式單床層結(jié)構(gòu),而分子篩吸附劑,選用上海UOP備工況穩(wěn)定、操作方便、運行可靠,實踐證明,改造是的13X分子篩。很成功的。現(xiàn)將改造前后的性能指標作對比,見表3.3主換熱器系統(tǒng)原切換式主換熱器系統(tǒng),由4組換熱單元組成表14500mh型空分設備改造前后性能指標對比現(xiàn)根據(jù)新工藝下各股物料的溫度和流量要求,將原氮氣氬氣來的3組單元一個通道走儀表空氣,均改為走產(chǎn)品時間用量壓力產(chǎn)量純度產(chǎn)量純度產(chǎn)量純度氮,并將原走污氮的通道改走產(chǎn)品氮,原走產(chǎn)品氮的(mh")/MPa /(m-h)/% /(mh")/% /(mh)/%通道改走污氮。結(jié)合主換熱器的通道布置,在保證改造前25000500905950996099.99產(chǎn)品純度和產(chǎn)量的前提下重新對空氣、污氮、產(chǎn)品氮改造后270000.54500099.515000995759999管道進行配管。5改造投資及經(jīng)濟效益3.4精餾塔系統(tǒng)5.1整個空分改造工程的設備費用、安裝費用和工要保證氮產(chǎn)品量在15000m/h、氧產(chǎn)量在5000程材料費等一切費用之總和,約為480萬元。相對于m沿/h這樣的指標,同時也為了節(jié)省費用,這次只對原新建符合需要的一套空分設備而言,其投資僅為約上塔的輔塔進行了改造,將原輔塔的篩孔塔板改為16。規(guī)整填料塔板,滿足了精餾工況要求,原主冷凝蒸發(fā)5.2改造后的直接經(jīng)濟效益非常巨大。毎天可多產(chǎn)器在新的工況下,換熱面積達不到液氧和氣氮的換氧氣Vm=(5000-4500)×24=1200m3,價格按一般熱要求,故為了保證安全使用的需要,在原主冷凝蒸生產(chǎn)廠家的內(nèi)部價0.55元/m3計算,每天氧氣增加發(fā)器外掛了一個單體的輔助冷凝蒸發(fā)器,使換熱面經(jīng)濟效益6600元。每天可多產(chǎn)氮氣Vx2=(15000積有了很大的增加。因原來的氮過冷器和污氮過冷4500)×24=252000m3,價格按一般生產(chǎn)廠家的內(nèi)部器與現(xiàn)行所生產(chǎn)的產(chǎn)品氮和再生氣量不能匹配,故價0.30元/m3計算,每天N2增加的經(jīng)濟效益75600將氮過冷器與污氮過冷器進行了調(diào)換,且將氮氣管元。每天可多產(chǎn)氬氣VA=(75-60)×24=360m,價格道與污氮管道也進行了調(diào)換按一般生產(chǎn)廠家的內(nèi)部價1.0元/m3計算,每天氬氣3.5氬系統(tǒng)和空氣壓縮系統(tǒng)增加經(jīng)濟效益360元。即1個月(按30天計算)可多該部分未做改動,保留了原系統(tǒng)獲得利潤247.68萬元。3.6儀表與閥門系統(tǒng)5.3改造后的間接經(jīng)濟效益情況。由于我公司現(xiàn)存儀控系統(tǒng)保留了原有系統(tǒng),僅對所改造系統(tǒng)的在的一些情況,改造前往往因缺氮氣而影響2"高爐儀表進行了更新改造,為便于管理和操作維修,新増的均壓及爐頂?shù)谋?鐵水的質(zhì)量不能穩(wěn)定;還導致加的儀控部分均采用了PLC系統(tǒng)。原裝置上的閥煉鋼廠不能濺渣護爐,以前毎月僅增加補爐磚的費門,雖然已使用了十多年,但大部分閥門的閥體處在用就在150萬元左右。另外改造后采用分子篩凈化冷箱內(nèi),且平時保養(yǎng)較好,腐蝕老化情況較輕,可以流程,可使空分裝置的運行周期由以前的1年延長繼續(xù)使用。我們將這批閥門全部拆下解體進行了檢到2年,這樣兩年就可省去1個月的大修及大加溫修,并在重新裝配后,逐個進行了研曆和校漏,所以的時間,使鋼的產(chǎn)量又能增加除了因流程改動而更換的幾個切換閥門外,大部分6改造后的一些體會仍使用了原有的閥門經(jīng)過一段時間的試生產(chǎn),在反復細致的調(diào)整下,4改造后設備的運行考核情況設備運行工況雖然逐漸穩(wěn)定,但設計中仍有不足的我單位的KDON4500/4500型空分設備,通過地方,例如再生氣量過大,加溫溫度不能達到要求18天邊生產(chǎn)邊拆除、分餾塔外的管網(wǎng)的改造以及對如果再生溫度符合要求,下轉(zhuǎn)第33頁)第4期總第116期METALLURGICAL POWER由于放空閥4~20mA信號到DCS信號受到干擾出參數(shù)進行論證,發(fā)現(xiàn)該主冷凝蒸發(fā)器采用雙層主冷現(xiàn)不穩(wěn)定所致。這種干擾是儀表信號線與電纜線之結(jié)構(gòu)技術,對液位控制要求嚴格。采用降主冷操作處間距離較近造成的。于是更換該DCS信號卡件通道理,由3250mm降到2550mm操作,并利用液氮后,運行至今一直正常。節(jié)流閥Ⅴ3和液氮回流閥Ⅵll的開度配合調(diào)節(jié),下3.3分子篩系統(tǒng)冷吹峰值高、充壓波動大塔阻力升高到18kPa以上,終于使氮氣中氧/氮體分子篩系統(tǒng)使用初期冷吹峰值高達130℃,極積比達到2×10°以下。大影響分子篩的使用壽命。根據(jù)分子篩吸附器實際3.5氮壓機出口放空閥與本機信號對應不上工作情況,滿足冷吹末期最高溫度在80℃以上前原氮壓機本機自帶回流系統(tǒng),考慮到高壓氮氣提下,把加溫時間由100min減少到80min,冷吹回流時對出空分裝置低壓氮的沖擊,把原設計中回時間由110min增加到130min。同時,把分子篩電流系統(tǒng)的出囗壓力信號改接至出口放空閥上。在實爐溫度由180℃調(diào)整為165℃,也節(jié)約了用電。際運行過程中,根據(jù)氮氣管網(wǎng)壓力變化,利用氮壓機針對分子篩系統(tǒng)在充壓過程中波動大的問題,的電流在160~20A之間設定以控制入口閥與放根據(jù)壓差和閥門開度,對充壓閥Ⅴ1207的動作步驟空閥的開度,可大大降低電耗。實行分程控制,在滿足22min充壓時間內(nèi)合理調(diào)3.6氧透連鎖保護存在很大隱患整,由原先的7步動作改為10步動作(見表1),有氧透在運轉(zhuǎn)過程中,如果出現(xiàn)主油泵停運后,效地減輕了空氣對分子篩床層的沖擊PLC系統(tǒng)恰逢故障,輔助油泵不能啟動,這樣就不能表1壓差和閥門開度控制斷高壓電讓氧透電機立即停止運轉(zhuǎn)。若出現(xiàn)這種情壓差八PV1207開度/%壓差八P2V1207開度%況,將造成很嚴重的設備事故后果不堪設想。發(fā)現(xiàn)460該隱患后及時論證整改,新增兩路保護線對氧透保370護,一路為當PLC斷電后立即斷高壓電,另一路為320油壓過低后繞過PIC斷高壓電對氧透進行保護,以確保氧透的安全運轉(zhuǎn)。8704結(jié)語此套空分設備在承建單位、設計部門和各設備考慮到進空分裝置的空氣溫度等因素,跟蹤調(diào)制造廠家的大力協(xié)助下,氣體公司作為業(yè)主全程參整并聯(lián)時間,由原先的5min逐步調(diào)整為15min與,保證了制氧機的按期投廠,同時操作員工很快達34調(diào)純時,氧氣純度很快達標,而氮氣純度居高到熟練操作。自2005年9月運行以來,空分設備運不下行安全穩(wěn)定,不僅保證了公司氧、氮、氬氣產(chǎn)品的供在開車不到16h氧氣純度就達標,氮氣純度應,同時氧氮氬液體產(chǎn)量凸現(xiàn)優(yōu)勢。卻居高不下,氧/氮體積比始終在1000×106以上。通收稿日期:2006-6-29過連續(xù)地跟蹤打點調(diào)節(jié),并對主冷凝蒸發(fā)器的設計作者簡介:葛德寶1972-),男,1992年畢業(yè)于江蘇省南京化工學校工藝專業(yè),助理工程師,現(xiàn)從事制氧專業(yè)技術工作。(上接第31頁)大的效益。就會造成上塔壓力偏高等現(xiàn)象。對于運行中發(fā)現(xiàn)的收稿日期:2006-01-25不足之處,我們計劃今后有機會逐步將其完善,并準作者簡介:費維民194),男,1978年畢業(yè)于馬鞍山鋼鐵學院冶金備結(jié)合市場需求,進一步挖掘該空分潛力,以產(chǎn)生更機械專業(yè)工程師長期從事制氧、煤氣給排水、供電高爐風機等專業(yè)生產(chǎn)和技術管理工作