大型钢铁企业制氧配置分析

赵建国

摘 要：钢铁企业冶炼生产需要工业气体氧、氩等，高炉冶炼炼铁、熔融还原高炉生产均需要氧气，炉子密封、炼钢精炼、用作传热介质等均需要氮气，炼钢精炼过程需要应用氩气。若是满足生产需求的基础上，使生产安全运行，钢厂会配置氧氮氩动力管网和制氧站。本文阐述大型钢铁企业高炉冶炼工艺和配置制氧系统特征，探究钢铁企业配置制氧系统内容等，仅供参考。

关键词：钢铁企业;制氧配置;工艺

1.当前钢铁企业主要用户对氧氮氩的需求分析

1.1高炉冶炼技术

高炉用氧的目地是增强冶炼程度，确保炉内温度足够高，氧气无需进行冶炼反应。高炉鼓风区中混入氧气，同时也要混入富氧空气。高炉工艺在不断的改进，通过增加喷煤量的方式，减少使用焦糖的含量。为了提高高炉产能，需要提高鼓风富氧率由3%提到7%，吨铁用氧单耗量已超出60m?。在高炉中，空气和氧气混合，从而提升鼓风的含氧量，因此对氧气纯度要求低，应用低纯度氧气即可。在高炉鼓风机中加压空气到0.6兆帕，然后将其送入到高炉中。将空气系统和氧气掺入的方法分别是机前和机后富氧，机前富氧需要混入氧气的压力大于10千帕，机后富氧需要混录的氧气压力0.6兆帕。高炉系统中的氮气有着吹扫和密封的目地，因此氮气压力通常是0.4兆帕，在喷煤系统中也需要使用事故保安用氮，氮的用量大，配套设置高压储备罐能够维持瞬时用量。

1.2炼钢冶炼工艺和冷轧工艺

转炉炼钢和高炉冶炼方式存在着差异，其用氧属于间接性使用。吹氧时的用氧负荷增加，在炼钢冶炼反应中需要氧气的参与，炼钢厂量和用氧量有着直接等比例的关系，吨钢用氧耗量大约是60cm?，氧气压力大于1.4兆帕，其浓度接近99.6%。钢厂应用氮气溅渣护炉工艺，要先明确提高转炉的使用时间。氮气也是间接性使用，使用过程的负荷量大，需要氮气压力也大于1.4兆帕。炼钢精炼使用的氩气随着产钢品种的增加，精炼配置随之增加，用氩量不断的提升。冷轧机组的普冷产品使用氮量，通常消耗的热镀锌产品使用淡凉的单号量高，刚强冷压机组的后期产能不断扩大，同时也在增加钢厂用氮量需求

2.大型钢铁企业制氧配置

由各钢厂配置金属物流情况可知，氩、氮和氧气体存在着不同性能，因此制定的制氧站工艺计划要按照输送压力、机组能力、升压工艺等方面进行专题认证，确保其符合要求。

2.1为满足设备使用量要求，合理配置制氧机组

工厂设备要定期的开展维护工作，因此生产工具需要满足作业小时和日小时的平均使用量参数，日小时平均使用量是在分析工序能耗作业小时，平均使用量是体现钢厂生产设备使用量的情况。合理配置制氧机组的能力，从而获取更多设计作业小时平均使用量的参数依据。钢铁企业在开展工作时，需要分步建设和发展，制氧机组要按照制造业的发展开展工作。在前期规划中，需要布置制氧站和制氧机，若是氮气用电多，则控制水平底部氮气用量，避免超出设计量。在配置氮气时，要使用深冷空气分离技术在制氧机组的工作流程中，确保能够将空气中包含的氮气和氧气分离。通常情况下，空气中氮气含量占据较高，接近80%，氧气含量略低，仅占据20%。配置制氧机组过程要结合氧气用量标准和制氧机能力提取氮气。若是氮气含量过度，则需要使用净化制氧机组应用预冷系统。若是钢厂在工艺流程中未产生负荷，则会减少高炉用氧量，维持钢厂氮气量不变。配置制氧机组过程，若是氧气产量缩减，则要维持氮气产量充足，制氧机组配置氮气压送设备和预冷系统要确保满足相关标准。配置制氧机组时，要从运行能耗、设备投资运行和调节情况等因素开展分析，从而提出解决方案。

2.2充分利用制氧机组，做好产品氧的压能输送

制氧机组能够生产低浓度和高浓度的纯氧，高纯氧机组也能够获取稀有气体，比如氖、氩、氪、氙，氧的浓度如果小于95%，制氧机组便获取不到稀有气体。在稀有气体中，氦、氖易获取。制氧机组若在低纯氧机组中无法提取，则设备运行和投资费用远远多于高纯氧机组。冶炼工艺的过程中，提取氧气浓度小，则高炉富氧含有的氧气浓度可能会小于80%。炼钢工艺中的氧气浓度要接近百分之百，炼钢工艺使用的氧需要纯浓度。钢厂配备高纯氧制氧机组的基础上，需要生产氩产品，探究高纯度和低纯度氧的占有率。维修制氧机组的过程中，机组运行能耗情况和气体产品情况决定着运行机组供应量是否符合要求[1]。

2.3应用升压工艺，以达到管网的供气压力要求

制氧站如果是想要提取氩、氮和氧的气体产品，则要使用管道送入到动力管网系统中，进而送至各用户点，满足官网供气压力标准。产品气体升压方式包含两种，分别是外压缩工艺和内压缩工艺。外压缩工艺是指对初空分装置的低气压产品进行升压通过其他压缩机。内压缩工艺指的是应用液体产品对液泵进行升压，把气体产品使用热交换器和空分装置送出，同时要合理搭配气体压缩剂。压缩工艺要明确使用空气压缩剂和产品液泵的含量，由内外压缩工艺内容可知，调节外压缩工艺有着灵活性，氧压机危险性大，若是不小心可能会出现安全事故。氧产品压缩工艺若是把氧压机取消，则能够防止出现危险。压缩工艺使用的设备采购成本节省，但可以调节机组负荷。选择制氧机组产品的冲压工艺时，也要考虑压缩工艺是否符合钢厂用气特征[2]。

2.4配置备份系统，以保证系统符合企业要求

制氧机组运行时，需要提供稳定的供应气体，若用户在短时间提升用气量，或者是设备出现问题，会导致产气量小于需用量。由制氧机组深冷工艺特点来把控产量变化状况，制氧站也要合理配置备份体系，使钢厂能够安全供应。制氧机组在制取气体产品时，同时要配备液体产品。在深冷液体罐中放入液体产品，当钢厂使用量大于制氧机组供应量时，备份可能短期内无法投入使用，要应用蒸发器将液体产品复热至常温，提高产品供应量。由客户使用特征制定备份投入使用的响应时间，时间快，则要在备份系统设置高压液体罐，把液体备份放在冷态中，此形式液体备份泵能够在短短几分钟内投运。制氧站备份系统可以使钢厂安全且稳定的运行，此系统可使用时间少，因此需要设备配置简单，合理使用气体管网系统调节[3]。钢厂用气量大，使用量变化情况大，制氧系统液体备份系统和管网气体缓冲罐等均可使用此调节设备。配置制氧机组要探究机组组合能力。负荷调节能力以及钢厂用量变化情况。深冷工艺对于调节制氧机组有着较高的要求，响应时间慢，若想减少放散量，防止出现操作失误，需要在大型制氧机组中安装自动调节负荷的功能。若是液体产品的供应市场条件好，则要在制氧站内配备氧气、氮气等液化装置，把多余气体变为液体产品，提升调节系统的能力，提高液体产品经济效益，从而节省机组运行的费用。若是氮气和氧气在正常运行时的用量变化大，则钢厂要考虑在制氧机组内完成液体和气体供应量互换的功能，从而检修运行能耗。

结语：

综上所述，钢铁企业若是想要正常的生产和运行，则需要科学合理的配置制氧系统，尤其是钢铁企业冶炼工艺所需氧气、氮气和氩气存在差异，要结合工艺特征实施全面化探究，进而制定出合理的配置制氧系统，保证此种配置具有合理性，促进钢厂生产发展的脚步。

参考文献：

[1]高貴军. 钢铁企业66kV总降压变电站的电气设计[D].大连理工大学，2017.

[2]张文超.大型钢铁企业氮气保供的优化改造[J].深冷技术，2016（06）：49-52.

[3]化国，崔仁鲜.浅析空分装置在钢铁企业中的应用[J].低温与特气，2015，33（05）：50-52+54.