KDON4500/4500型空分增容改造的實(shí)踐

2006年第4期30METALLURGICAL POWER總第116期KDON4500/4500型空分增容改造的實(shí)踐費維民,李必華(馬鋼合肥)鋼鐵有限責任公司動(dòng)力廠(chǎng),安徽合肥230011)【摘要】馬鋼合鋼)動(dòng)力廠(chǎng)KDON4500mh型空分設備為板式自清除工藝,通過(guò)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(zhù)的經(jīng)濟效益【關(guān)鍵詞】空分;改造;實(shí)踐;效果【中圖分類(lèi)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(shí)間安排,決定改造通過(guò)兩個(gè)階段實(shí)施,邊合鋼動(dòng)力廠(chǎng)KDON4500mh型空分設備是開(kāi)生產(chǎn)邊施工18天;停產(chǎn)施工17天,改造計從開(kāi)始到封設備廠(chǎng)20世紀90年代初生產(chǎn)的設備,為切換板結束出氧一共37天時(shí)間式流程。自1992年投產(chǎn)以來(lái),氧氣供生產(chǎn)廠(chǎng)冶煉,氮2.2根據現有設備的狀況,本著(zhù)投資少時(shí)間短、見(jiàn)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(shí)現起到了至關(guān)重要的作用。前提下進(jìn)行改造。近幾年來(lái),由于公司鐵鋼等生產(chǎn)采用了一些新的技2.3既要使內部管路簡(jiǎn)單,布局合理,配管方便,又術(shù)和工藝使氮氣的用量得以大幅度提高,大大超過(guò)要確保設備的運行穩定、操作方便、減少維護以及提了制氧系統的氮氣產(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改造的主要內容基于設備實(shí)際運行狀況,我們提出了對KDON4500/3.1空氣預冷系統4500型空分設備進(jìn)行改造,大幅提高其氮氣產(chǎn)量的對原有的空冷塔進(jìn)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空氣2005年初,合鋼公司派出有關(guān)專(zhuān)業(yè)人員開(kāi)展對預冷系統處理空氣量為27000m沿/h,空氣進(jìn)口溫度空分裝置改造的調研,重點(diǎn)是與設備制造廠(chǎng)家開(kāi)封為100℃,出口溫度為10℃?？绽渌槎卫鋮s的空分設備廠(chǎng)進(jìn)行交流溝通。通過(guò)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,結合我公司生產(chǎn)實(shí)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)填料層構成,使用冷凍水將空氣繼續冷卻到10位和開(kāi)封空分設備廠(chǎng)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(kāi)封空分設備廠(chǎng)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根據我廠(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際和KDON4500m沿h型空分流過(guò)的阻力大幅下降,其效果十分顯著(zhù)。冷凍機我們第4期總第116期METALLURGICAL POWER則選用了“開(kāi)利”產(chǎn)225kW制冷量的五頭式螺杄冷空氣預冷系統和分子篩純化系統的安裝;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(xiàn)改造,再經(jīng)認真試動(dòng)化程度高,基本上無(wú)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純化系統動(dòng)開(kāi)車(chē)投入運行,經(jīng)過(guò)36h冷卻、積液、調純,于增加空氣純化系統選用了開(kāi)封空分廠(chǎng)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,該加熱再生系統由二臺三組自動(dòng)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(mǎn)足了我單位的生產(chǎn)用氮而且設立式單床層結構,而分子篩吸附劑,選用上海UOP備工況穩定、操作方便、運行可靠,實(shí)踐證明,改造是的13X分子篩。很成功的?，F將改造前后的性能指標作對比,見(jiàn)表3.3主換熱器系統原切換式主換熱器系統,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根據新工藝下各股物料的溫度和流量要求,將原氮氣氬氣來(lái)的3組單元一個(gè)通道走儀表空氣,均改為走產(chǎn)品時(shí)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(jìn)行配管。5改造投資及經(jīng)濟效益3.4精餾塔系統5.1整個(gè)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(wàn)元。相對于m沿/h這樣的指標,同時(shí)也為了節省費用,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(jìn)行了改造,將原輔塔的篩孔塔板改為16。規整填料塔板,滿(mǎn)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(jià)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(chǎng)家的內部?jì)r(jià)0.55元/m3計算,每天氧氣增加發(fā)器外掛了一個(gè)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(lái)的氮過(guò)冷器和污氮過(guò)冷4500)×24=252000m3,價(jià)格按一般生產(chǎn)廠(chǎng)家的內部器與現行所生產(chǎn)的產(chǎn)品氮和再生氣量不能匹配,故價(jià)0.30元/m3計算,每天N2增加的經(jīng)濟效益75600將氮過(guò)冷器與污氮過(guò)冷器進(jìn)行了調換,且將氮氣管元。每天可多產(chǎn)氬氣VA=(75-60)×24=360m,價(jià)格道與污氮管道也進(jìn)行了調換按一般生產(chǎn)廠(chǎng)家的內部?jì)r(jià)1.0元/m3計算,每天氬氣3.5氬系統和空氣壓縮系統增加經(jīng)濟效益360元。即1個(gè)月(按30天計算)可多該部分未做改動(dòng),保留了原系統獲得利潤247.68萬(wàn)元。3.6儀表與閥門(mén)系統5.3改造后的間接經(jīng)濟效益情況。由于我公司現存儀控系統保留了原有系統,僅對所改造系統的在的一些情況,改造前往往因缺氮氣而影響2"高爐儀表進(jìn)行了更新改造,為便于管理和操作維修,新増的均壓及爐頂的保溫,鐵水的質(zhì)量不能穩定;還導致加的儀控部分均采用了PLC系統。原裝置上的閥煉鋼廠(chǎng)不能濺渣護爐,以前毎月僅增加補爐磚的費門(mén),雖然已使用了十多年,但大部分閥門(mén)的閥體處在用就在150萬(wàn)元左右。另外改造后采用分子篩凈化冷箱內,且平時(shí)保養較好,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(cháng)繼續使用。我們將這批閥門(mén)全部拆下解體進(jìn)行了檢到2年,這樣兩年就可省去1個(gè)月的大修及大加溫修,并在重新裝配后,逐個(gè)進(jìn)行了研曆和校漏,所以的時(shí)間,使鋼的產(chǎn)量又能增加除了因流程改動(dòng)而更換的幾個(gè)切換閥門(mén)外,大部分6改造后的一些體會(huì )仍使用了原有的閥門(mén)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試生產(chǎn),在反復細致的調整下,4改造后設備的運行考核情況設備運行工況雖然逐漸穩定,但設計中仍有不足的我單位的KDON4500/4500型空分設備,通過(guò)地方,例如再生氣量過(guò)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,下轉第33頁(yè))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進(jìn)行論證,發(fā)現該主冷凝蒸發(fā)器采用雙層主冷現不穩定所致。這種干擾是儀表信號線(xiàn)與電纜線(xiàn)之結構技術(shù),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。節流閥Ⅴ3和液氮回流閥Ⅵll的開(kāi)度配合調節,下3.3分子篩系統冷吹峰值高、充壓波動(dòng)大塔阻力升高到18kPa以上,終于使氮氣中氧/氮體分子篩系統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。根據分子篩吸附器實(shí)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(mǎn)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,考慮到高壓氮氣提下,把加溫時(shí)間由100min減少到80min,冷吹回流時(shí)對出空分裝置低壓氮的沖擊,把原設計中回時(shí)間由110min增加到130min。同時(shí),把分子篩電流系統的出囗壓力信號改接至出口放空閥上。在實(shí)爐溫度由180℃調整為165℃,也節約了用電。際運行過(guò)程中,根據氮氣管網(wǎng)壓力變化,利用氮壓機針對分子篩系統在充壓過(guò)程中波動(dòng)大的問(wèn)題,的電流在160~20A之間設定以控制入口閥與放根據壓差和閥門(mén)開(kāi)度,對充壓閥Ⅴ1207的動(dòng)作步驟空閥的開(kāi)度,可大大降低電耗。實(shí)行分程控制,在滿(mǎn)足22min充壓時(shí)間內合理調3.6氧透連鎖保護存在很大隱患整,由原先的7步動(dòng)作改為10步動(dòng)作(見(jiàn)表1),有氧透在運轉過(guò)程中,如果出現主油泵停運后,效地減輕了空氣對分子篩床層的沖擊PLC系統恰逢故障,輔助油泵不能啟動(dòng),這樣就不能表1壓差和閥門(mén)開(kāi)度控制斷高壓電讓氧透電機立即停止運轉。若出現這種情壓差八PV1207開(kāi)度/%壓差八P2V1207開(kāi)度%況,將造成很?chē)乐氐脑O備事故后果不堪設想。發(fā)現460該隱患后及時(shí)論證整改,新增兩路保護線(xiàn)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(guò)低后繞過(guò)PIC斷高壓電對氧透進(jìn)行保護,以確保氧透的安全運轉。8704結語(yǔ)此套空分設備在承建單位、設計部門(mén)和各設備考慮到進(jìn)空分裝置的空氣溫度等因素,跟蹤調制造廠(chǎng)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(shí)間,由原先的5min逐步調整為15min與,保證了制氧機的按期投廠(chǎng),同時(shí)操作員工很快達34調純時(shí),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(lái),空分設備運不下行安全穩定,不僅保證了公司氧、氮、氬氣產(chǎn)品的供在開(kāi)車(chē)不到16h氧氣純度就達標,氮氣純度應,同時(shí)氧氮氬液體產(chǎn)量凸現優(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(guò)連續地跟蹤打點(diǎn)調節,并對主冷凝蒸發(fā)器的設計作者簡(jiǎn)介:葛德寶1972-),男,1992年畢業(yè)于江蘇省南京化工學(xué)校工藝專(zhuān)業(yè),助理工程師,現從事制氧專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作。(上接第31頁(yè))大的效益。就會(huì )造成上塔壓力偏高等現象。對于運行中發(fā)現的收稿日期:2006-01-25不足之處,我們計劃今后有機會(huì )逐步將其完善,并準作者簡(jiǎn)介:費維民194),男,1978年畢業(yè)于馬鞍山鋼鐵學(xué)院冶金備結合市場(chǎng)需求,進(jìn)一步挖掘該空分潛力,以產(chǎn)生更機械專(zhuān)業(yè)工程師長(cháng)期從事制氧、煤氣給排水、供電高爐風(fēng)機等專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)和技術(shù)管理工作