產(chǎn)業(yè)與科技於2012年第11卷第5期配套高爐富氧用低純度深冷空分與常規(guī)深冷空分的能耗比較口楊偉明邢文偉【摘要】本文介紹了一種滿足高爐富氧用氣特點(diǎn)的新型空分裝置,通過與常規(guī)冷空分裝置的比較,體現(xiàn)了低純度深冷空分裝置先進(jìn)的能耗指標(biāo)及推廣價值?！娟P(guān)鍵詞】低純度澴冷空分裝置;高爐富氧;節(jié)能降耗【作者簡介】楊偉明(1976~),男,湖南人;中冶京誠工程技術(shù)有限公司能源環(huán)保所工程師;研究方向:空分制氧及燃?xì)夤こ绦衔膫?中冶京誠工程技術(shù)有限公司在我國,鋼鐵企業(yè)是能源消耗大戶,因此,推進(jìn)鋼鐵企業(yè)(四)氧氣需求比較穩(wěn)定。相比與轉(zhuǎn)爐吹煉,高爐富氧對的節(jié)能減排是一項(xiàng)重要的工作。鋼鐵企業(yè)的各道生產(chǎn)工序氧氣量需求比較平穩(wěn)。中均存在節(jié)能減排的空間,隨著一系列新技術(shù)、新產(chǎn)品的運(yùn)低純度深冷空分制氧技術(shù)原理及對高爐富氧的適應(yīng)用,燒結(jié)、焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼等各道工序能耗指標(biāo)及排放性指標(biāo)逐年更具先進(jìn)性。高爐富氧是通過提高高爐進(jìn)風(fēng)的富(一)低純度深冷空分制氧技術(shù)原理。常規(guī)的外壓縮空氧率,從而提高鐵水產(chǎn)量,增加煤比的同時降低焦比的一項(xiàng)分,膨脹空氣進(jìn)上塔參與精餾,如果適當(dāng)增加膨脹空氣的流節(jié)能技術(shù),雖然對氧氣的需求量增大,產(chǎn)生的髙爐煤氣也會量,上塔將獲得更多的冷量,上塔操作溫度隨之降低,與此同略有減少,但采用高爐畜氧技術(shù)整體的能耗有顯著降低,經(jīng)時上塔底部液氧的氮餾分含量會有所增加,使得氧氣產(chǎn)品純濟(jì)效益明顯,這在實(shí)際的生產(chǎn)中得到了證明,也是近年高爐度相應(yīng)降低。在主冷溫差不變的情況下,下塔溫度與上塔溫富氧技術(shù)被迅速普及的最根本助力。高爐富氧技術(shù)的普及,度同步降低,因而可以保證壓力更低的進(jìn)下塔空氣進(jìn)行正常使得鋼鐵企業(yè)對氧氣的需求迅速增加,空分制氧工序的能耗分餾,這就為降低空壓機(jī)排氣壓力提供了條件。這種通過犧也隨之加大,因此近年來對配套高爐富氧用的空分制氧工藝牲氧氣產(chǎn)品的純度來降低下塔操作壓力,從而降低空壓機(jī)排及裝置的研究及優(yōu)化也明顯加強(qiáng),其中變壓吸附制氧以及低氣壓力的技術(shù)我們可稱之為低純度深冷空分制氧技術(shù),采用純度深冷法制氧就是其中兩種比較成功的新技術(shù)。當(dāng)前,在該技術(shù)的空分裝置我們可稱之為低純度深冷空分裝置。低國家產(chǎn)業(yè)政策指導(dǎo)下,淘汰落后產(chǎn)能的執(zhí)行力度加大,高爐純度深冷空分裝置由于上塔操作溫度低,氧的提取率比常規(guī)日益大型化、先進(jìn)化,因而相比單機(jī)制氧能力較小的變壓吸的空分制氧提取率高。由于空壓機(jī)排氣壓力減低,因而減少附裝置,低純度深冷空分裝置具有更好的適應(yīng)性及推廣前了空壓機(jī)能耗,這是低純度深冷空分裝置節(jié)能的方面。但是由于其氧氣產(chǎn)品純度較低,因而對于同樣的高爐富氧率,氧、高爐用氧特點(diǎn)壓機(jī)要壓縮較多的氣體才能滿足,這是能耗增加的方面。高爐富氧對氧氣的需求具有如下特點(diǎn):(二)低純度深冷空分劊氧技術(shù)對高爐富戰(zhàn)的適應(yīng)性。(一)對氧氣的品質(zhì)要求較低。高爐富氧是為了提高鐵根據(jù)前面的敘述,由于高爐富氧對氧氣品質(zhì)要求較低,這就水產(chǎn)量、降低焦比,從而節(jié)省綜合能耗,對供氧量并沒有嚴(yán)格為低純度深冷空分裝置在高爐富氧領(lǐng)域的利用提供了先決的要求,氧氣也是在跟空氣混合,形成富氧空氣后再送入高條件同時由于高爐富氧需求的氧氣壓力較低,因此保證了爐的,因此對氧氣的純度沒有嚴(yán)格的限制。空壓機(jī)能耗的減少量大于氧壓機(jī)能耗的增加量,整體上仍具(二)富氧率彈性范圍較大。由于高爐對供氧量沒有嚴(yán)備顯著的節(jié)能效果;此外低純度深冷空分制氧技術(shù)是建立在格要求因而富氧率彈性范圍較大,通常富氧率在0%~10%常規(guī)深冷制氧技術(shù)的基礎(chǔ)上的,保持了常規(guī)深冷空分制氧量范圍,也有個別的高爐富氧率更高。大的優(yōu)點(diǎn),完全能夠滿足大型高爐的對氧氣量的需求。(三)需求的氧氣壓力較低。正常氧氣是在高爐鼓風(fēng)機(jī)三、實(shí)例中低純度深冷空分與常規(guī)深冷空分的能耗比較后與空氣混合的,由于空氣量遠(yuǎn)大于氧氣量,因而要求氧氣現(xiàn)以3200m3高爐配套的空分裝置為例比較低純度深冷壓力高于空氣壓力能保證氧氣進(jìn)入主流道與空氣混合即空分裝置(氧氣純度為82%)與常規(guī)深冷空分裝置的能耗可,目前混合處大多要求氧氣壓力在0.3~0.5MPa(G)范圍。(一)高爐需氧量計(jì)算。3200m3高爐利用系數(shù)κ按2.4業(yè)與科枚論壇2012年第11卷第5期考慮,富氧率5%情況下生產(chǎn)單位產(chǎn)品鐵水耗氧量μ為66=23490050kJ=6525kW·h5Nm3,則3200m3高爐的小時需氧量為:(三)氧壓機(jī)能耗計(jì)算。氧壓機(jī)功耗同樣可以通過理想3200x2.4×66氣體等溫壓縮過程并結(jié)合壓縮機(jī)的等溫效率來計(jì)算每小時Q=21280Nm/h的功耗計(jì)算公式如下:分別折算為純度99.6%、82%的氧氣量:Qp·RT;·Lna()≈21365Nm3h(2)T0.82~25950Nm3其中:Q為空氣標(biāo)態(tài)下的體積流量;p為空氣標(biāo)態(tài)下的密度;R為空氣氣體常數(shù);T為空氣進(jìn)氣溫度;P1、P2為壓縮機(jī)(二)空分配套空壓機(jī)能耗計(jì)算的提取率6為97.進(jìn)排氣壓力;為離心空壓機(jī)等溫效率;m為離心空壓機(jī)機(jī)械效率。由于空分裝置在分子篩純化系統(tǒng)中已經(jīng)基本去4%,低純度深冷空分裝置(氧氣純度為82%)由于同操作壓除了CO2、CH等雜質(zhì)剩余氣體中除氧氣、氮?dú)馔?其余氣力下上塔溫度較低,氧的提取率0較高,達(dá)到98.5%,空氣中體含量非常小,因此我們可把空分裝置氧氣產(chǎn)品中的其他氣氧氣含量p為20.95%,則兩種空分裝置配套空壓機(jī)的排量體均當(dāng)做氮?dú)鈦斫朴?jì)算氧氣產(chǎn)品標(biāo)態(tài)下的密度及氣體常為數(shù)。相關(guān)參數(shù)計(jì)算結(jié)果如下:21280104300Nm3/h6·p0.974×0.2095pw.6s=p×0.996+pgx(1-0.995)=1.428kg/m3R氯.6%=Rk×0.996+Rxx(1-0.996)=0.265Qu=e·p"0.985×0.2095-103150m7hPa=p氧×0.82+pxX(1-0.82)=1.397kg/m32.空壓機(jī)排氣壓力。設(shè)定某同一建設(shè)場地,如果氧氣純RB%=Rx0.82+Rx×(1-0.82)=0272度降低到82%,通過流程計(jì)算,空氣進(jìn)下塔的壓力~0.當(dāng)前國產(chǎn)離心氧壓機(jī)等溫效率在68%左右,機(jī)械效率在35MPa(A),而常規(guī)氧氣純度99.6%的空分裝置,空氣進(jìn)下98%左右氧氣壓縮機(jī)進(jìn)口溫度取30℃,氧氣壓縮機(jī)排壓按塔壓力-0.545MPa(A),二者沿程阻損均在40kPa左右,因0.8MPa(A)設(shè)計(jì)可滿足高爐富氧壓力需求氧壓機(jī)進(jìn)口氧氣此氧氣純度82%的低純度深冷空分裝置的空壓機(jī)排壓-0.產(chǎn)品表壓為10kPa,因而可計(jì)算出兩種空分配套的透平氧壓395MPa(A),常規(guī)空分裝置的空壓機(jī)排壓~0.585MPa(A)機(jī)單位小時的能耗。3.空壓機(jī)功耗?？諌簷C(jī)功耗可以通過理想氣體等溫壓Q氧.6%p氧v6·R6%T1·Ln(縮過程并結(jié)合壓縮機(jī)的等溫效率來計(jì)算,每小時的功耗計(jì)算公式如下:21365×1.428×0,265×303xLn(8Qp·RT;·Ln(言)0.68*0.98=7293978kJ=2026kW·h其中:Q為空氣標(biāo)態(tài)下的體積流量;p為空氣標(biāo)態(tài)下的密度;R為空氣氣體常數(shù);T為空氣進(jìn)氣溫度;P1、P2為壓縮機(jī)QK% pass· Ras T·Ln(進(jìn)排氣壓力;n為離心空壓機(jī)等溫效率;nn為離心空壓機(jī)Tr·Ta,T機(jī)械效率。當(dāng)前空分配套的離心空壓機(jī)等溫效率在76%左5950×1397×0.272×3093×Ln(08右,機(jī)械效率在98%左右,空氣壓縮機(jī)進(jìn)口溫度取30℃,因而0.68*0.98可計(jì)算出兩種空分配套的空壓機(jī)單位小時的能耗。=8896130kJ=247kW·hQp·RT;·In(a)四)整體能耗情況比較及低純度深冷空分裝置的經(jīng)濟(jì)7r·TT效益104300×1.293×0.287×303XLn(Q.5851.整體能耗比較。常規(guī)的外壓縮空分裝置與低純度深0.09冷空分裝置在循環(huán)水量等其他地方也存在能耗差異,但相0.76*0.98空壓機(jī)及氧壓機(jī)環(huán)節(jié),幾乎可以忽略不計(jì),因此兩種空分裝=30058580kJ=8350kW·h置的整體能耗比較空壓機(jī)及氧壓機(jī)的能耗即可。Q如swp·RT·Ln()對于常規(guī)的外壓縮空分裝置,空壓機(jī)與氧壓機(jī)的能耗總和為:W1=W6+Wkw.s=8350+2026=10376kW·h103150×1.293×0,287×303×Ln(035對于低純度深冷空分裝置,空壓機(jī)與氧壓機(jī)的能耗總和0.76*0.98為:W2=Wss+Ws%=6525+2471=8996kW·h業(yè)與科技論壇2012年第11卷第5期核電站與火電廠汽機(jī)房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的區(qū)別口段華生閆偉【摘要】本文認(rèn)為,通過國內(nèi)在建或巳建核電站汽機(jī)房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀比較與火電廠汽機(jī)房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的區(qū)別,可作為同類廠房結(jié)構(gòu)的參考?！娟P(guān)鍵詞】核電廠汽機(jī)房;結(jié)構(gòu)性能標(biāo)準(zhǔn);設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期;防甩擊結(jié)構(gòu);抗倒塌【作者單位】段華生,閆偉;中國核電工程有限公司河北分公司、概述滿足低壓缸進(jìn)入汽機(jī)房的要求,所以局部采用了14m的加大核電站汽機(jī)房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),不同于火力發(fā)電廠的汽機(jī)柱距。除汽機(jī)基座和防甩擊結(jié)構(gòu)外,其他部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用房。根據(jù)在建或已建核電站的布局,核電站汽機(jī)房距離核島中國國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。廠房較近,如果汽機(jī)房的結(jié)構(gòu)喪失功能或損壞都會危及到核2秦山二期擴(kuò)建(。(1)汽機(jī)為橫向布置。汽機(jī)房為島廠房的安全,一些核安全級的系統(tǒng)設(shè)備也可能布置在汽機(jī)半地下室結(jié)構(gòu),運(yùn)轉(zhuǎn)平臺標(biāo)高為8.300m。0米以下采用多邊房,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中都要采取方法或措施來論證汽機(jī)房對核島支撐的鋼筋混凝土地下室,地上橫向?yàn)楝F(xiàn)澆鋼筋混凝土框排廠房沒有影響,這就有別于火電廠的汽機(jī)房。架結(jié)構(gòu),縱向?yàn)閹т撝蔚匿摻罨炷量蚣芙Y(jié)構(gòu)。汽機(jī)房屋二、我國在建核電廠汽機(jī)房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀架結(jié)構(gòu)采用網(wǎng)架型式。(2)主要技術(shù)問題的解決。一是抗震我國正處在核電站建設(shè)高速發(fā)展的時期,通過比較幾個設(shè)計(jì)的考慮:未進(jìn)行特殊論證。二是半地下室結(jié)構(gòu)型式主廠已建及在建核電站常規(guī)島廠房的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),可以了解核電站房的計(jì)算分析。廠房地下部分承受土壓力半地下室結(jié)構(gòu)分汽機(jī)房的結(jié)構(gòu)布置方案、結(jié)構(gòu)型式、地基基礎(chǔ)方案(與上部結(jié)析方法的研究和應(yīng)用及計(jì)算程序的選用。按平面或空間模構(gòu)關(guān)聯(lián))、設(shè)計(jì)原則、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)靜力分析和型進(jìn)行計(jì)算分析。動力分析的方法和標(biāo)準(zhǔn)。3.禍清一期工程。。福清一期常規(guī)島汽機(jī)房經(jīng)過地上(一)各工程結(jié)構(gòu)簡介。方案和半地下方案比較確定為半地下結(jié)構(gòu),運(yùn)轉(zhuǎn)平臺標(biāo)高為1.嶺澳二期(。常規(guī)島采用地上布置方案,基礎(chǔ)型式根8.500m。0米以下采用多邊支撐的鋼筋混凝土地下室,地上據(jù)地下情況采用樁基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)、柱下條形基礎(chǔ)。運(yùn)轉(zhuǎn)平橫向?yàn)楝F(xiàn)澆鋼筋混凝土框排架結(jié)構(gòu),縱向?yàn)閹т撝蔚匿摻钆_標(biāo)高為16.200m。由于汽機(jī)外形尺寸很大,常規(guī)柱距不能混凝土框架結(jié)構(gòu)。汽機(jī)房屋面采用鋼屋架。主廠房采用因此,兩種空分裝置的能耗差為:由此可見,低純度深冷空分裝置的經(jīng)濟(jì)效益也非?？伞鱓=W,-W,=10376-8996=1380kW·h從計(jì)算結(jié)果可以看出,低純度深冷空分裝置的節(jié)能效果四、結(jié)語明顯,折算成單位純氧,低純度深冷空分裝置綜合單位純氧目前,杭氧已經(jīng)開發(fā)出低純度深冷空分裝置,并即將在能耗(包括制氧能耗、壓氧能耗以及配套的循環(huán)水等公用工實(shí)際項(xiàng)目中投用。通過上述章節(jié)的分析及比較,低純度深冷程能耗)約0.52kWh/Nm3O2,與變壓吸附制氧的綜合單位純空分裝置完全能夠滿足高爐富氧的用氣需求,能起到良好的氧能耗相當(dāng)。節(jié)能減排以及企業(yè)增效效果,低純度深冷制氧技術(shù)非常值得2.低純度深冷空分裝置的經(jīng)濟(jì)效益。低純度深冷空分推廣使用。裝置,雖然氧壓機(jī)的處理能力要相應(yīng)增大,投資會有所增加但由于空壓機(jī)排氣壓力減小,空壓機(jī)的投資會相應(yīng)減小【參考文獻(xiàn)】此整體上看,低純度深冷空分裝置與常規(guī)的外壓縮空分裝置1.曾丹芩,敖越,張新銘,劉朝.工程熱力學(xué)[M].北京:高等的建設(shè)成本差別不大。配套3200m3高爐的空分裝置,如采教育出版社,2002,第3版用低純度深冷制氧技術(shù),能過比常規(guī)的外壓縮空分節(jié)省能耗2.陳光明,陳國邦.制冷與低溫原理[M].北京;機(jī)械工業(yè)出1380kWh,如果電價按0.55元/度考慮,每年節(jié)省的運(yùn)行成版社,2010本如下:3.宋陽升.高爐富氧噴煤技術(shù)的新進(jìn)展[M].北京:冶金工業(yè)E=1380×0,5×24×350%638萬元出版社,1995I0000