摘要：氮?dú)?、壓縮空氣是冶金機(jī)械設(shè)備常用的控制氣源，它的品質(zhì)優(yōu)劣，直接關(guān)系著機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀況。針對(duì)壓縮空氣含水量高、品質(zhì)差等問題，通過對(duì)煉鋼廠壓縮機(jī)設(shè)備的改造和系統(tǒng)優(yōu)化，該廠壓縮空氣的品質(zhì)得到了明顯的提升，其含水量等級(jí)由改造前的6級(jí)降至改造后的2級(jí)，壓力露點(diǎn)由+10℃下降至-40℃以下，成功實(shí)施了壓縮空氣替代氮?dú)猓ㄒ钥沾┕ぷ?，改變了該廠的氣體能源結(jié)構(gòu)，氮?dú)庀牧坑?8.3Nm3/t鋼降至26.3Nm3/t鋼，節(jié)約了氮?dú)獾挠脷獬杀?，確保設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，環(huán)保效益方面均較為顯著。

關(guān)鍵詞：壓縮空氣；含水率；干燥器并聯(lián)改造；機(jī)械設(shè)備

前言

在冶金企業(yè)，壓縮空氣常用作機(jī)械設(shè)備的控制氣源，可取代氮?dú)猓c氮?dú)庀啾?，壓縮空氣具有易制備、成本低等特點(diǎn)，但未經(jīng)干燥的壓縮空氣中所含的水分不但增加了設(shè)備的故障，而且降低設(shè)備的使用壽命。隨著冶金行業(yè)“以空代氮”課題的提出，使得高質(zhì)量的凈化干燥壓縮空氣成為冶金設(shè)備生產(chǎn)順行的重要保障。

1.壓縮空氣概況及課題的提出

山東鋼鐵集團(tuán)萊鋼分公司煉鋼廠空壓站擁有LU450-8螺桿空壓機(jī)3臺(tái)，微熱再生壓縮空氣干燥器3臺(tái)，分別為2臺(tái)GMHD-80N干燥器和1臺(tái)GMHD-60N干燥器，空壓機(jī)與干燥器的連接方式如圖1所示，每臺(tái)空壓機(jī)分別與1臺(tái)干燥器相連，壓縮空氣自螺桿空壓機(jī)產(chǎn)出后，經(jīng)過1臺(tái)干燥器脫水，進(jìn)入儲(chǔ)氣罐貯存穩(wěn)壓，然后進(jìn)入用氣管網(wǎng)。

該廠的壓縮空氣主要用氣點(diǎn)為全廠的氣動(dòng)閥門、儀表用氣，以及煉鋼系統(tǒng)中二次除塵脈沖袋式除塵器反吹氣源，因?yàn)楦稍锲魈幚砟芰λ?，該廠的壓縮空氣含水量一直較高，使得氣動(dòng)閥件凍裂，布袋除塵器結(jié)塊、布袋使用壽命大幅降低等等，限制了其使用范圍，增加了低壓氮?dú)獾氖褂昧?，造成煉鋼成本在氮?dú)夥矫鎽?yīng)用的偏高狀況，而且由于壓縮空氣使用受限，造成空壓機(jī)組的部分閑置，從而造成該廠氣體能源結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性降低，所以對(duì)于降低壓縮空氣含水量的改造應(yīng)予進(jìn)行。

2.壓縮空氣干燥器并聯(lián)改造

為了能夠?qū)崿F(xiàn)分公司煉鋼廠壓縮空氣含水量的進(jìn)一步降低，將對(duì)現(xiàn)有壓縮空氣機(jī)組系統(tǒng)做出改造，改造的目的及原則如下：

2.1充分利用現(xiàn)有設(shè)備及管路，實(shí)現(xiàn)改造費(fèi)用最低化。當(dāng)前廠內(nèi)已有3臺(tái)空壓機(jī)及4臺(tái)干燥器，其中3臺(tái)干燥器分別串聯(lián)在3臺(tái)螺桿空壓機(jī)機(jī)后，另一臺(tái)GMHD-60N型干燥器則因原4#舊型號(hào)空壓機(jī)拆除處于閑置狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)改造費(fèi)用最低化，改造應(yīng)在以上設(shè)備及管路的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

2.2可以實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境、不同工況下的壓縮空氣含水量的調(diào)節(jié)變化。因?yàn)闊掍搹S壓縮空氣用氣點(diǎn)較多，用氣點(diǎn)要求各不相同，加之夏季冬季氣溫波動(dòng)對(duì)壓縮空氣壓力影響很大，改造后的干燥器組須能調(diào)節(jié)工況以應(yīng)對(duì)這種變化。

2.3系統(tǒng)須有一定的可拓展性，以應(yīng)對(duì)今后增上空壓機(jī)的變化情況。4#空壓機(jī)當(dāng)前已處于閑置狀態(tài)，干燥器改造完成后，隨著“以空代氮”的進(jìn)一步推廣，極有可能會(huì)增上新的螺桿空壓機(jī)組，所以新的干燥器系統(tǒng)必須具有可拓展性，以避免今后在干燥器方面不必要的二次投資。

2.4使用同型號(hào)的設(shè)備進(jìn)行改造，使得后期維護(hù)簡(jiǎn)單化。因?yàn)楝F(xiàn)有設(shè)備多為GMHD-80N型微熱再生壓縮空氣干燥器，所以在方案選型時(shí)，考慮增設(shè)的型號(hào)優(yōu)先選定該型號(hào)的干燥器以方便后期維護(hù)。

2.5便于操作和維護(hù)。所有的閥門全部采取電動(dòng)閥門，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程和現(xiàn)場(chǎng)兩種形式的操作，對(duì)儀表顯示的壓縮空氣的運(yùn)行參數(shù)可以從現(xiàn)場(chǎng)和操作室進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)控，備件全部統(tǒng)一便于互換。

根據(jù)以上原則及目的，本次改造制定的制定的方案如下，如圖1所示：

圖1 冶金石灰塊末在線分離裝置工藝圖

將原有的3臺(tái)LU 450-8型螺桿式空壓機(jī)出口管道全部并聯(lián)在一條壓縮空氣總管1上，；增上2臺(tái)GMHD-80N壓縮空氣干燥器，將6臺(tái)GMHD-80N/GMHD-60N型干燥器進(jìn)口全部連接到總管上，所有干燥器出口再并聯(lián)在另一條壓縮空氣總管2上，然后再行分配到各儲(chǔ)氣罐，從而實(shí)現(xiàn)了壓縮空氣干燥器的并聯(lián)改造。

3.應(yīng)用效果

3.1含水率的變化

通過本體干燥器并聯(lián)改造，壓縮空氣含水量大幅降低，其含水量等級(jí)由6級(jí)降至2級(jí)，壓力露點(diǎn)由+10℃下降至-40℃以下，其品質(zhì)獲得大幅提升，可以在全廠范圍內(nèi)代替低壓氮?dú)庾鳛殚y門儀表動(dòng)力氣源以及布袋除塵的反吹氣源。煉鋼廠鑒于改造的成功性，將原來的壓縮空氣與低壓氮?dú)獾哪茉吹匚贿M(jìn)行了互換，壓縮空氣成為了常規(guī)低壓氣源，低壓氮?dú)獬蔀榱藗溆脷庠?，氮?dú)庀牧坑?8.3Nm3/t鋼降至26.3Nm3/t鋼，節(jié)省2Nm3/t鋼，在氮?dú)庥脷獬杀?、環(huán)保效益方面均較為顯著。

3.2多工況的調(diào)節(jié)

分公司煉鋼廠的壓縮空氣主要有三大用途：（A）全廠氣動(dòng)閥門及儀表儀器的用氣；（B）4臺(tái)連鑄機(jī)油氣潤(rùn)滑用氣；（C）全廠袋式除塵器反吹氣源用氣；對(duì)于外部大環(huán)境影響，主要分為三類：（1）春、秋季用氣；（2）夏季用氣；（3）冬季用氣；各工況的組合應(yīng)用情況見表1。

表1 不同工況下空壓機(jī)與干燥器的組合運(yùn)行情況

工況組合 機(jī)組運(yùn)行 系統(tǒng)出口壓力（MPa） 壓力露點(diǎn)

春秋用氣+（A）+（B）+（C） 三臺(tái)空壓機(jī)+4臺(tái)GMHD-80N 0.54 -40℃以下

夏季用氣+（A）+（B）+（C） 三臺(tái)空壓機(jī)+5臺(tái)GMHD-80N 0.61 -40℃以下

冬季用氣+（A）+（B）+（C） 三臺(tái)空壓機(jī)+4臺(tái)GMHD-80N 0.27 -40℃以下

冬季用氣+（A）+（C） 三臺(tái)空壓機(jī)+4臺(tái)GMHD-80N 0.37 -40℃以下

從上表可以看出，“三臺(tái)空壓機(jī)+多臺(tái)GMHD干燥器并聯(lián)”運(yùn)行模式可以應(yīng)對(duì)當(dāng)前四個(gè)季節(jié)總體用氣的需要，干燥環(huán)節(jié)，在夏季（雨季）空氣較為濕潤(rùn)，壓縮空氣中含水較多，需比其他季節(jié)多開啟一臺(tái)干燥器才能將壓力露點(diǎn)控制在-40℃以下，冬季時(shí)，由于外部氣溫變化，壓縮空氣系統(tǒng)出口壓力與其他三個(gè)季節(jié)相比下降較大，這與空壓機(jī)的產(chǎn)能有直接關(guān)系，再者微熱再生壓縮空氣干燥器自身特點(diǎn)有再生耗氣量比其他類型干燥器稍高，導(dǎo)致總體上系統(tǒng)自身耗氣率較高，最終形成冬季系統(tǒng)出口壓力偏低的情況。針對(duì)這種工況，該廠暫時(shí)停止了4臺(tái)連鑄機(jī)的油氣潤(rùn)滑用氣，使得全場(chǎng)壓縮空氣管網(wǎng)壓力有所回升以保障其余用氣點(diǎn)的壓力在正常范圍，以后將通過增上第四臺(tái)空壓機(jī)增加產(chǎn)能將此壓力不足的工況加以解決。

3.3系統(tǒng)的可擴(kuò)容性

通過系統(tǒng)的應(yīng)用可以看出，當(dāng)前的干燥器數(shù)量及設(shè)置能夠滿足3臺(tái)LU 450-8在各種工況下運(yùn)行的用氣點(diǎn)出口壓力露點(diǎn)要求，并且系統(tǒng)中還有1臺(tái)GMHD-80N和1臺(tái)GMHD-60N干燥器處于備用狀態(tài)，它們可以為今后增上的新的4#空壓機(jī)提供干燥能力，而且GMHD微熱再生壓縮空氣干燥器為新型干燥器，均有2個(gè)檔位可供選擇，目前均為“1”檔工作狀態(tài)，今后空壓機(jī)組一旦擴(kuò)容，可以提至“2”檔，單個(gè)干燥器出口的壓力露點(diǎn)將進(jìn)一步下降，其干燥效果進(jìn)行進(jìn)一步提升，以達(dá)到系統(tǒng)出口的壓力露點(diǎn)小于-40℃以下的要求。

3.4降低了設(shè)備故障率

在冶金企業(yè)中，壓縮空氣作為各種閥門、氣缸、電磁閥的控制氣源，若壓縮空氣含水率高，經(jīng)常造成閥門、氣缸、電磁閥不動(dòng)作，直接關(guān)系著設(shè)備的運(yùn)行狀況。煉鋼廠系統(tǒng)改造前，壓縮空氣的含水率較高，設(shè)備的故障率較高。

下表為：1—4#轉(zhuǎn)爐和1—4#連鑄機(jī)改造前：2013年6—12月份與改造后：2014年2—8月份設(shè)備影響的時(shí)間。單位：分鐘

表2 1—4#轉(zhuǎn)爐和1—4#連鑄機(jī)改造前和改造后對(duì)比

序號(hào) 設(shè)備名稱 改造前影響的時(shí)間 改造后影響的時(shí)間 備注

1 轉(zhuǎn)爐氧槍球閥 280 130

2 轉(zhuǎn)爐下料系統(tǒng) 150 60

3 連鑄機(jī)二冷水設(shè)備 680 310 累計(jì)獲得

4 轉(zhuǎn)爐煤氣設(shè)備 230 110

5 除塵器 510 300 轉(zhuǎn)爐、精煉、混鐵爐除塵器

6 合計(jì) 1850 910

兩者比較：改造后較改造前影響時(shí)間減少940分鐘。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋寶亮.壓縮空氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討[M].煤炭工程，2006，3，25—27.

[2]尤祥勝.壓縮空氣干燥方案的對(duì)比[M].壓縮機(jī)技術(shù)，2006，（1），36—38.

作者簡(jiǎn)介：

亓斌（1969.12 - ），男，山東萊蕪人，大學(xué)，工作單位：山鋼集團(tuán)萊蕪鋼鐵集團(tuán)設(shè)備檢修中心，2014年畢業(yè)于聊城大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)。畢業(yè)后從事于機(jī)械設(shè)備和環(huán)保設(shè)備的管理、研究與實(shí)踐工作。