Зі швидким розширенням масштабів виробництва компанії в останні роки споживання кисню для виробництва сталі продовжує зростати, а вимоги до надійності та економічності постачання кисню стають дедалі вищими. У цеху виробництва кисню є два комплекти невеликих систем виробництва кисню, максимальна продуктивність яких становить лише 800 м3/год, що важко задовольнити потребу в кисні на піку виробництва сталі. Часто виникає недостатній тиск і витрата кисню. Під час перерви виробництва сталі велика кількість кисню може бути видалена, що не тільки не адаптується до поточного режиму виробництва, але й призводить до високого споживання кисню та не відповідає вимогам енергозбереження, зниження споживання, зниження витрат та підвищення ефективності, тому існуюча система виробництва кисню потребує вдосконалення.
Подача рідкого кисню призначена для перетворення накопиченого рідкого кисню на кисень після підвищення тиску та випаровування. За стандартного стану 1 м³ рідкого кисню можна випарувати на 800 м³ кисню. Як новий процес подачі кисню, порівняно з існуючою системою виробництва кисню в цеху виробництва кисню, він має такі очевидні переваги:
1. Систему можна запускати та зупиняти в будь-який час, що підходить для поточного режиму виробництва компанії.
2. Подача кисню в систему може регулюватися в режимі реального часу відповідно до потреб, забезпечуючи достатній потік та стабільний тиск.
3. Система має такі переваги, як простота процесу, малі втрати, зручність експлуатації та обслуговування, а також низька вартість виробництва кисню.
4. Чистота кисню може сягати понад 99%, що сприяє зменшенню його кількості.
Процес та склад системи подачі рідкого кисню
Система в основному постачає кисень для виробництва сталі на сталеплавильному підприємстві та кисень для газового різання на кузнях. Остання використовує менше кисню і її можна знехтувати. Основним обладнанням для споживання кисню на сталеплавильному підприємстві є дві електродугові печі та дві рафінувальні печі, які використовують кисень періодично. Згідно зі статистикою, під час пікового виробництва сталі максимальне споживання кисню становить ≥ 2000 м3/год, тривалість максимального споживання кисню та динамічний тиск кисню перед піччю повинні бути ≥ 2000 м³/год.
Для вибору типу системи необхідно визначити два ключові параметри: продуктивність рідкого кисню та максимальну подачу кисню за годину. Виходячи з всебічного врахування раціональності, економічності, стабільності та безпеки, продуктивність системи за рідким киснем визначається на рівні 50 м³, а максимальна подача кисню – 3000 м³/год. Тому проектується процес та склад усієї системи, а потім система оптимізується на основі повного використання оригінального обладнання.
1. Резервуар для зберігання рідкого кисню
Резервуар для зберігання рідкого кисню зберігає рідкий кисень при температурі -183℃і є джерелом газу для всієї системи. Конструкція використовує вертикальну двошарову вакуумну порошкову ізоляцію з невеликою площею підлоги та хорошими ізоляційними характеристиками. Розрахунковий тиск резервуара для зберігання, ефективний об'єм 50 м³, нормальний робочий тиск - та робочий рівень рідини 10 м³-40 м³. Отвір для заповнення рідини в нижній частині резервуара для зберігання розроблений відповідно до бортового стандарту заповнення, а рідкий кисень заправляється зовнішньою автоцистерною.
2. Насос рідкого кисню
Кисневий насос стискає рідкий кисень у резервуарі та подає його до карбюратора. Це єдиний силовий агрегат у системі. Для забезпечення надійної роботи системи та задоволення потреб запуску та зупинки в будь-який час налаштовано два однакові кисневі насоси: один для використання, а інший для резервного режиму.Насос рідкого кисню використовує горизонтальний поршневий кріогенний насос для адаптації до робочих умов малого потоку та високого тиску, з робочим потоком 2000-4000 л/год та тиском на виході. Робочу частоту насоса можна встановлювати в режимі реального часу відповідно до потреби в кисні, а подачу кисню в систему можна регулювати, регулюючи тиск та поток на виході насоса.
3. Вапорайзер
Випарник використовує випарник на повітряній бані, також відомий як випарник повітряної температури, який являє собою зіркоподібну трубчасту структуру. Рідкий кисень випаровується на кисень нормальної температури шляхом природного конвекційного нагрівання повітря. Система оснащена двома випарниками. Зазвичай використовується один випарник. Коли температура низька і випарна здатність одного випарника недостатня, два випарники можна перемикати або використовувати одночасно, щоб забезпечити достатнє постачання кисню.
4. Резервуар для зберігання повітря
Резервуар для зберігання повітря зберігає випарений кисень як накопичувач та буферний пристрій системи, який може доповнювати миттєве постачання кисню та балансувати тиск у системі, щоб уникнути коливань та ударів. Система використовує комплект резервуара для зберігання газу та головний трубопровід подачі кисню разом із резервною системою генерації кисню, що дозволяє повною мірою використовувати оригінальне обладнання. Максимальний тиск зберігання газу та максимальна місткість резервуара для зберігання газу становлять 250 м³. Для збільшення потоку подачі повітря діаметр головної труби подачі кисню від карбюратора до резервуара для зберігання повітря змінено з DN65 на DN100, щоб забезпечити достатню місткість подачі кисню в систему.
5. Пристрій регулювання тиску
У системі встановлено два комплекти пристроїв регулювання тиску. Перший комплект – це пристрій регулювання тиску в резервуарі для зберігання рідкого кисню. Невелика частина рідкого кисню випаровується невеликим карбюратором у нижній частині резервуара та потрапляє в газову фазу в резервуарі через верхню частину резервуара. Зворотний трубопровід насоса рідкого кисню також повертає частину газорідинної суміші в резервуар, щоб регулювати робочий тиск у резервуарі та покращувати середовище для виходу рідини. Другий комплект – це пристрій регулювання тиску подачі кисню, який використовує клапан регулювання тиску на виході повітря з оригінального газового резервуара для регулювання тиску в головному трубопроводі подачі кисню відповідно до кисню.попит.
6.Запобіжний пристрій
Система подачі рідкого кисню оснащена кількома запобіжними пристроями. Резервуар для зберігання оснащений індикаторами тиску та рівня рідини, а вихідний трубопровід насоса рідкого кисню оснащений індикаторами тиску, що дозволяє оператору контролювати стан системи в будь-який час. Датчики температури та тиску встановлені на проміжному трубопроводі від карбюратора до резервуара для зберігання повітря, які можуть передавати сигнали тиску та температури системи та брати участь у її керуванні. Коли температура кисню занадто низька або тиск занадто високий, система автоматично зупиняється, щоб запобігти аваріям, спричиненим низькою температурою та надлишковим тиском. Кожен трубопровід системи оснащений запобіжним клапаном, вентиляційним клапаном, зворотним клапаном тощо, що ефективно забезпечує безпечну та надійну роботу системи.
Експлуатація та обслуговування системи подачі рідкого кисню
Як система низькотемпературного тиску, система подачі рідкого кисню має суворі процедури експлуатації та технічного обслуговування. Неправильна експлуатація та неналежне обслуговування призведуть до серйозних аварій. Тому слід приділяти особливу увагу безпечному використанню та обслуговуванню системи.
Персонал з експлуатації та технічного обслуговування системи може обіймати посаду лише після спеціального навчання. Він повинен опанувати склад та характеристики системи, бути знайомим з роботою різних частин системи та правилами безпечної експлуатації.
Резервуар для зберігання рідкого кисню, випарник та резервуар для зберігання газу – це посудини під тиском, які можна використовувати лише після отримання сертифіката на використання спеціального обладнання від місцевого бюро технологій та нагляду за якістю. Манометр та запобіжний клапан у системі повинні регулярно перевірятися, а запірний клапан та індикатор на трубопроводі повинні регулярно перевірятися на чутливість та надійність.
Теплоізоляційні характеристики резервуара для зберігання рідкого кисню залежать від ступеня вакууму проміжного шару між внутрішнім та зовнішнім циліндрами резервуара. Після порушення ступеня вакууму рідкий кисень швидко піднімається та розширюється. Тому, якщо ступінь вакууму не пошкоджено або немає потреби повторно заповнювати перлітовий пісок для вакуумування, суворо забороняється розбирати вакуумний клапан резервуара. Під час використання вакуумні характеристики резервуара для зберігання рідкого кисню можна оцінити, спостерігаючи за кількістю випаровуваного рідкого кисню.
Під час використання системи має бути встановлена система регулярного патрулювання для моніторингу та реєстрації тиску, рівня рідини, температури та інших ключових параметрів системи в режимі реального часу, розуміння тенденції змін системи та своєчасного повідомлення професійних техніків для вирішення ненормальних проблем.
Час публікації: 02 грудня 2021 р.
