段興力，李翔時(shí)，王 波

（四川省達(dá)州鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 達(dá)州635002）

1 引言

達(dá)鋼5#15000空分KDONAr－15000／12000／480于2005年末建成投產(chǎn)，由開(kāi)元空分廠整體設(shè)計(jì)提供。采用分子篩常溫吸附，增壓透平膨脹機(jī)制冷，全精餾無(wú)氫制氬，外壓縮流程?？諌簷C(jī)選用的沈鼓DH90－15型，配套電機(jī)由上海電機(jī)廠提供（額定功率為7 800kW／h）。為了降低機(jī)組建設(shè)成本，本套空分設(shè)備未配備自動(dòng)變負(fù)荷系統(tǒng)軟件。

空分變負(fù)荷操作是一個(gè)復(fù)雜的工藝調(diào)整過(guò)程，同時(shí)受到空分設(shè)備負(fù)荷設(shè)計(jì)控制范圍、空壓機(jī)的負(fù)荷設(shè)計(jì)工作區(qū)間、膨脹機(jī)性能等諸多因素的制約。稍有不慎或者操作不當(dāng)極易造成氧氮?dú)饧兌?、系統(tǒng)壓力以及精餾工況的波動(dòng)。由于氬系統(tǒng)的工況難建易垮，主塔工況的波動(dòng)輕則引起精氬系統(tǒng)的波動(dòng)，重則造成粗氬塔的氮塞，造成整個(gè)氬系統(tǒng)工況破壞。因此在變負(fù)荷操作過(guò)程中要始終遵循穩(wěn)中求變，變中求穩(wěn)的原則。在此結(jié)合同行企業(yè)積累的豐富操作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)此次本廠降負(fù)荷操作的具體情況進(jìn)行分析闡述。

2 降負(fù)荷操作實(shí)施背景

一方面由于制氧機(jī)組生產(chǎn)的連續(xù)性與轉(zhuǎn)爐煉鋼間斷性用氧之間的供需矛盾突出；另一方面由于高爐計(jì)劃性檢修，造成原有的氧氣供需平衡打破，造成氧氣放散量的進(jìn)一步加大。

在努力與生產(chǎn)部和下工序做好溝通銜接、合理調(diào)配好制氧機(jī)組的運(yùn)行方式的同時(shí)對(duì)5#15000制氧機(jī)組進(jìn)行變負(fù)荷操作降低氣體生產(chǎn)成本已迫在眉睫。

3 理論分析與操作步驟

3．1 降負(fù)荷調(diào)整方向

對(duì)于5#15000機(jī)組所采用的流程，空壓機(jī)電機(jī)是在整個(gè)機(jī)組中最大的耗能設(shè)備，也是降負(fù)荷過(guò)程中主要的調(diào)整對(duì)象，空壓機(jī)在一定氣量和環(huán)境溫度下能耗與出口壓力進(jìn)口壓力比的對(duì)數(shù)成正比；在一定壓力下又與加工空氣量成正比。

（1）可以通過(guò)關(guān)小空壓機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉開(kāi)度和降低出口壓力來(lái)達(dá)到降低能耗的目的。

（2）調(diào)節(jié)空壓機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉的同時(shí)適當(dāng)降低主塔工作壓力也是降低空壓機(jī)電機(jī)能耗的手段之一。主塔工作壓力調(diào)整是在下塔液空能夠順利通過(guò)液空節(jié)流進(jìn)上塔中部閥V1、液空節(jié)流進(jìn)粗氬塔頂部冷凝器閥V3節(jié)流到上塔中部和氬塔頂部的前提下進(jìn)行的調(diào)節(jié)。

3．2 理論分析

降負(fù)荷操作涉及到出塔產(chǎn)品氧、氮、污氮?dú)馊〕隽浚约皻屦s分流量的調(diào)整；膨脹空氣量的改變；下塔液氮回流閥V11，上塔液氮回流閥V2改變。為了保證主塔工況的相對(duì)穩(wěn)定，在減負(fù)荷的過(guò)程中需要通過(guò)若干次操作來(lái)完成調(diào)節(jié)過(guò)程。具體每一次調(diào)節(jié)量的把控要根據(jù)每套機(jī)組的具體情況靈活把握，原則上每次調(diào)節(jié)量控制在設(shè)備設(shè)計(jì)負(fù)荷的0．5%至1%之間。新的平衡的建立需要一定的時(shí)間過(guò)程，同時(shí)在線監(jiān)測(cè)儀表有一定的滯后性，每次調(diào)節(jié)過(guò)程要有一定的時(shí)間間隔，讓空分設(shè)備有足夠的時(shí)間消化上一次改變氣量造成的影響。充分利用好電腦記錄的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，分析各項(xiàng)參數(shù)的變化趨勢(shì)，一旦有工況惡化的跡象，要及時(shí)地改變調(diào)整方向。減負(fù)荷操作原則上從氬系統(tǒng)到空壓機(jī)逐步操作調(diào)整氣量，在產(chǎn)品純度不產(chǎn)生較大波動(dòng)、工況穩(wěn)定運(yùn)行的大前提下進(jìn)行調(diào)整。

3．3 降負(fù)荷操作中的具體步驟

（1）減少氧氣產(chǎn)品的取出量，按照1∶2的比例減少出塔氮?dú)饬?，污氮出冷箱壓力自?dòng)控制保持原有給定出塔壓力。

（2）根據(jù)氧氣的減少量，按照1∶5的比例減少加工空氣量（關(guān)小空壓機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉開(kāi)度）。

（3）微關(guān)下塔液氮回流閥V11保持下塔底部工作壓力基本不發(fā)生變化。

（4）上塔液氮節(jié)流閥V2適當(dāng)調(diào)整，保證下塔液空純度基本不變即保證原有回流比。

（5）根據(jù)主冷液位和液體取出量以及氧氮純度調(diào)節(jié)膨脹空氣量。

（6）根據(jù)工藝氬氧含量變化，調(diào)整粗氬塔冷凝器負(fù)荷，同時(shí)適量降低工藝氬流量，確保氬氣產(chǎn)品質(zhì)量。

4 減負(fù)荷操作所達(dá)成的效果

空壓機(jī)進(jìn)口節(jié)流操作受到空壓機(jī)運(yùn)行的最小工況等工藝條件的制約，不能因?yàn)楣?jié)能將空壓機(jī)帶入喘振區(qū)運(yùn)行，經(jīng)過(guò)連續(xù)的調(diào)整和不斷的觀察分析后，最終5#15000機(jī)組的空壓機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉在相同外界條件下從平時(shí)的63%節(jié)流到48%，空壓機(jī)加工空氣量從設(shè)計(jì)滿負(fù)荷時(shí)的80000Nm3／h，較少到了65000Nm3／h。實(shí)際氧產(chǎn)量從15000m3／h降到12500m3／h，約減少16．7%。氬餾分抽取流量從原有的16800Nm3／h減少到13600Nm3／h。

通過(guò)降負(fù)荷操作氧氣放散率從原來(lái)最大時(shí)20%左右，下降到5%以?xún)?nèi)?？諌簷C(jī)電機(jī)實(shí)際功率從7 200kW下降到6 100kW，約降低15．3%左右。5#機(jī)組減負(fù)荷后平均每天可以節(jié)約26400萬(wàn)度電，按每度電0．6元計(jì)算，每月可節(jié)約電耗47．5萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

空分裝置能耗的降低與產(chǎn)品氧氣的減少量并不是成正比關(guān)系，如何讓空分裝置處于一個(gè)最佳的工作位置是我們下一步將要開(kāi)展的工作，即通過(guò)對(duì)各個(gè)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算找到空分設(shè)備最優(yōu)的工作狀態(tài)。目前鋼鐵行業(yè)處于微利時(shí)代甚至不少企業(yè)徘徊于虧損的邊緣，“深挖內(nèi)潛、降本增效”是每一個(gè)鋼鐵行業(yè)賴(lài)以生存的法寶。由于自身水平有限，技術(shù)上還有不成熟的地方，在今后的生產(chǎn)過(guò)程中我們還將進(jìn)一步大膽摸索，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，努力挖掘制氧機(jī)的節(jié)能潛力，降低制氧機(jī)組的運(yùn)行成本，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期低成本經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

［1］李化治．制氧技術(shù)［M］．北京：冶金工業(yè)出版社，2009．

［2］杜仲友．空分變負(fù)荷操作探討［M］．中國(guó)氣體，2006．