冶炼不锈钢闪蒸氩气的节能回收

高磊

（太钢(集团)比欧西气体有限公司，山西太原030003）

冶炼不锈钢闪蒸氩气的节能回收

高磊

（太钢(集团)比欧西气体有限公司，山西太原030003）

介绍闪蒸氩气的形成原因，总结闪蒸氩气回收的经济效益，说明闪蒸氩气回收的必要性和节能意义。

闪蒸氩气节约能源消耗回收

在金属冶炼方面，氧、氩吹炼是生产优质钢尤其是不锈钢的重要措施，这是氩气最大的消耗需求，每炼1t钢的氩气消耗量为1～3m3。此外，对钛、锆、锗等特殊金属的冶炼，以及在电子工业中也都需要用氩作保护气［1］。世界上工业氩的生产主要是利用空分装置从液化空气制取的。低温液体氩的温度是84K，简称液氩。当低温液体氩的压力降低到低于原液体温度所对应的饱和压力时，会有部分液体汽化，而液体温度会降低，这样的过程就叫“闪蒸”，也叫“节流汽化”［2］。

由于不锈钢冶炼用氩气量很大，太钢(集团)比欧西气体有限公司（下文简称BTG）每月大约有2000t液体氩的采购量。而这部分液体氩在充罐过程中会有大量的液体被蒸发，不可避免地造成产品液氩的损失，带来了不可低估的经济损失。据统计显示，这部分液体的损耗量大约在5%左右。对这部分蒸发的气体曾经回收过，但是由于原压缩机控制系统的“先天不足”，造成了三个液体储罐的损坏。此后，随着三个液体罐的出售，这部分气体就没有再被回收过，从而造成BTG公司液氩损耗较大，对BTG的经济效益造成了影响。随着BTG的发展，在未来几年，BTG的运行方式主要是运行4号、5号和6号空分装置，而我们的液氩储罐又都集中在4号制氧机现场区域内。因此，蒸发气体的回收系统拟设置在4号制氧机区域内，利用原管路系统可以和4号制氧机相连对2号氩储罐的蒸发气体进行回收。目前，方案只考虑旧系统，对5号、6号制氧机氩罐暂不考虑，如将来需要，直接连接即可。

1 方案简介

新增1台小型干燥洁净（无油无水）氩气气体压缩机。将压缩机安装在4号制氧机厂房内增压膨胀机的南侧、氮压机的东侧空位处，由机前压力控制自动开停机，并由4号制氧机空分操作人员定时巡检，利用原灯泡氩配气罐修旧利废作为机前缓冲罐，机前缓冲罐拟放置在4号厂房外西侧，用管路直接与各氩罐相连接，而压缩机出口则直接送氩气管网，供太钢冶炼不锈钢用气。

1.1 关于废液收集罐

由于机前缓冲罐容积较小，约20m3，为了降低压缩机的开停机频率，在液氩容易购买时期，可利用4号4个氩罐中的1个作为废液收集罐和中间缓冲罐，用于收集槽车充装时排放的残液；而在液氩不易购买时期，该罐仍作为液氩储存罐，管路系统不变，只用阀门控制即可。

1.2 关于压缩机选型

我们联系了许多厂家，先后分别向沈阳气体压缩机厂、柳州空压机厂、蚌埠压缩机厂（改制为“安瑞科”）、无锡压缩机厂、南京压缩机厂、京城环保公司（北一通压缩机厂）、德国J.A.B中压压缩机公司、川空简阳压缩机分公司等多个压缩机供应商进行了询价。但由于我们要的设备压缩能力小，各公司都没有定型产品，一些大的压缩机厂不愿意接受。而一些太小的民营企业我们又不放心，我们只正式得到两家国产压缩机的报价，一是甲公司的GD4-160/0.3-31型氩气隔膜压缩机，设备报价较高；另外一个是乙公司的ZM-2.6/30型氩气压缩机，设备报价适中，分为普通型和撬装式型（不用制作专门的基础）。

1.2.1 GD4-160/0.3-31型隔膜压缩机及其电机主要技术参数

1.2.1.1 压缩机及主要技术参数

（1）型号：GD4-160/0.3-31。

（2）结构型式：两级、三缸、D型、水冷。

（3）压缩介质：氩气。

（4）吸气压力：0.03～0.1MPa。

（5）吸气温度：≤35℃。

（6）排气压力：3.1MPa。

（7）冷却水进水温度：≤32℃。

（8）排气温度：≤45℃（冷却后）。

（9）容积流量：160Nm3/h（0.15MPa（G）吸气压力下）。

（10）曲轴转速：400r/min。

（11）活塞行程：180mm。

（12）轴功率：≤48kW。

（13）润滑油压力：0.3～0.5MPa。

（14）润滑油牌号：L-HM68抗磨液压油。

（15）冷却水消耗量：4600L/h。

（16）机组重量：9800kg。

（17）机组外形尺寸：3800mm×2800mm×1600mm。

1.2.1.2 电动机技术参数

（1）型号：Y280M-6。

（2）结构型式：三相异步、鼠笼式。

（3）功率：55kW。

（4）转速：980r/min。

（5）电压：380V。

（6）频率：50Hz。

1.2.2 ZM-2.6/30氩气压缩机技术参数

（1）介质：氩气。

（2）开机方案：无人操作。

（3）进气压力：0.03MPa。

（4）出口压力：3.0MPa（绝对压力）。

（5）进口温度：小于25℃。

（6）出口温度：小于45℃。

（7）排气量：2.6m3/min。

（8）容积流量：2.6m3/min。

（9）结构型式：立式三列。

（10）曲轴转速：340r/min。

（11）气缸数：3个。

（12）润滑形式：无润滑。

（13）压缩级数：3级。

（14）轴功率：34kW。

（15）冷却水耗量：6t/h。

（16）主机重量：6t。

（17）主机外形尺寸：1400mm×700mm×2300mm。

（18）主电机参数：Y280M-8。

（19）额定电压：380V。

（20）电机功率：37kW。

（21）交货期：3个月。

对以上两种型号压缩机进行比较，第一个外形尺寸太大，4号制氧机厂房内可能放不下；第二个外形尺寸相对较小，投资相对较低。因此，我们拟选用乙公司的ZM-2.6/30氩气压缩机。

2 投资和效益分析

2.1 项目投资费用

项目的主要投资是一台压缩机，另外就是一些管道、阀门和施工的费用。压缩机选用撬装式的，加上材料及施工费用，合计投资约45.8万元。

2.2 经济效益分析

公司目前外购液氩量大约为2000t/月；按5%的充装损耗计算，每月约100t；氩罐蒸发液氩损失按0.1%计算，每月约500×0.1%×30×50%=7.5m3=10.5t；每吨液体购买价按1200元计算，槽车充装损失按回收60%计算，每月可节约（100×60%+10.5）×1200=84600（元）=8.46万元；如按照现在的外购量，投资回收期为45.8/8.46=5.4（月）；如果5号、6号制氧机投产后外购量降为现在的一半，充装损失降为现在的一半，则每月节约（50×60%+10.5）×1200=48600元=4.86万元，投资回收期为45.8/4.86=9.42（月）。

由以上计算可知：即使外购液氩量降低，项目也可在10个月内回收投资。因此，应该肯定项目的经济效益。

3 氩气回收系统管线连接位置图(见图1)

图1 氩气回收系统管线连接位置图

4 项目总结

项目实施后，2006年底,配套太钢150万t不锈钢的5号、6号制氧机投产后，由于不锈钢产能的翻番，导致对氩气的需求量大增，致使外购液氩的采购量没有减少反而成倍增加，最终的结果是现在每小时回收的闪蒸氩气（提供给太钢冶炼不锈钢用氩气）超过100m3，供气全年不停，即每月回收的氩气为72000m3，合130t液氩。则每月可节约130t×1200元/t=15.6万元，投资回收期为45.8/15.6=3（月），项目也可在3个月内回收投资。

5 结语

通过安装新的氩回收系统，可以减少氩气的排放，降低氩气损耗，增加氩气的回收率，节约了能源，取得很好的经济效益和社会效益，在冶金能源部门值得大力推广。

［1］JB/T 7530-2007热处理用氩气、氮气、氢气一般技术条件.见：［S］.北京：机械工业出版社，2007.［2］李化治,编.制氧技术［M］.北京：冶金工业出版社，2009.

（编辑：胡玉香）

Recovery of Flash Vaporized Argon at the Industry of Smelting Stainless Steel

GAO Lei
（BOC-TISCO Gases Co.,Ltd.,Taiyuan 030003,China）

The forming reasons of flash vaporized argon were introduced,the recovery ways and the economic benefits from it were summed up,and the necessity and significant to recover the vaporized gas argon were explained.

flash vaporized argon,cost saving,power consumption,recovery

book=53,ebook=101

TF769.1

A

2010-03-17

高磊（1968-），男，在太钢（集团）长期从事冶金能源动力设备、备件的管理和供应工作，工程师。Tel：13834639610，E-mail：lei.gao@linde.com

1672-1152（2010）02-0053-03