中圖分類號(hào)：TQll28．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

新余鋼鐵有限公司18000m3／h制氧機(jī)工程是1×100噸轉(zhuǎn)爐的配套工程，自2001年5月開(kāi)始設(shè)備招標(biāo)，經(jīng)過(guò)土建、設(shè)備安裝、試壓、查漏、裸冷、單機(jī)試車等過(guò)程，于2003年4月6日下午5：00正式開(kāi)機(jī)，8日晚9：00(中途停機(jī)6小時(shí))生產(chǎn)出合格氧氣，11日生產(chǎn)出合格氬氣，創(chuàng)造了新設(shè)備一次性開(kāi)機(jī)出氬時(shí)間最短的記錄。其設(shè)計(jì)值及運(yùn)行值見(jiàn)表1。表118000m3／h制氧機(jī)設(shè)計(jì)值及運(yùn)行值對(duì)照表項(xiàng)目設(shè)計(jì)值運(yùn)行值空壓機(jī)流量／(m3／h)9000090000壓力／MPa0．61(A)0．61(A)氧氣純度99．6％99．8％氧氣產(chǎn)量／(m3／h)1805018000液氧產(chǎn)量／(m3／h)200350氮?dú)饧兌取?×10-602~0.6×10-602氮?dú)猱a(chǎn)量／(m3／h)18000>20000液氮產(chǎn)量／(m3／h)100100液氬純度≤5×10-602(2~3)×10-602≤3×10-6N2(1~3)×10-6N2液氮產(chǎn)量／(m3／h)690700~720

重慶鋼鐵設(shè)計(jì)院進(jìn)行制氧機(jī)工程的工程設(shè)計(jì)，杭氧股份有限公司提供空分本體設(shè)備。浙江開(kāi)元安裝公司二公司承建安裝工程。該制氧機(jī)采用先進(jìn)的常溫分子篩吸附、增壓透平膨脹機(jī)、規(guī)整填料塔和全精餾無(wú)氫制氬技術(shù)、氧氮產(chǎn)品外壓縮、部分氬內(nèi)壓縮的流程。筆者有幸參與了工程建設(shè)的全過(guò)程，現(xiàn)對(duì)整個(gè)工程做一概述。

本套制氧機(jī)，以確保生產(chǎn)長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠運(yùn)行及節(jié)能、操作彈性大為原則進(jìn)行流程設(shè)計(jì)及設(shè)備選型，其工藝流程見(jiàn)圖1。部分氬內(nèi)壓縮流程以及氮膨脹流程未示出。液氮生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖2。

118000m3／h制氧機(jī)特點(diǎn)

(1)采用全低壓、全板式的工藝流程，分餾塔上塔、氬塔采用填料塔，大大降低了塔的阻力，氮、氬提取率進(jìn)一步提高(設(shè)計(jì)全量提取率氧氣為97％、氬氣為82．4％)。

(2)空氣預(yù)冷系統(tǒng)設(shè)置水冷塔，充分利用干燥氮?dú)?污氮及富余產(chǎn)品氮)的吸濕性，使冷卻水溫降低；設(shè)置備用的冷水機(jī)組，使夏季運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。

(3)分子篩純化系統(tǒng)采用活性氧化鋁一分子篩雙層床結(jié)構(gòu)，大大延長(zhǎng)了分子篩的壽命，臥式床也使床層阻力減少。

(4)透平膨脹機(jī)采用增壓制動(dòng)工藝，從而減少膨脹空氣量，使精餾塔上塔工況穩(wěn)定。當(dāng)有富余的帶壓氮?dú)鈺r(shí)，利用一臺(tái)膨脹機(jī)的制冷能力，生產(chǎn)一定量的液氮或?qū)⒁旱腿肷纤敳浚赊D(zhuǎn)產(chǎn)一定量的液氧。

(5)設(shè)備變負(fù)荷能力60~115，并設(shè)置了外部反灌液氧和液氮管線，可以實(shí)現(xiàn)：①快速啟動(dòng)；②膨脹機(jī)故障情況下，利用反灌液體，保證空分正常運(yùn)行；③反灌液氮多產(chǎn)液氧或氣氧。

(6)部分液氬產(chǎn)品內(nèi)壓縮，輸入2.5MPa（G）氣氬管網(wǎng)。

2設(shè)備主要配置

2．1空氣過(guò)濾器

采用無(wú)錫安活氣體凈化設(shè)備廠生產(chǎn)的ZKG—2500型自潔式空氣過(guò)濾器，處理空氣量約150000m3／h。該系統(tǒng)提供三個(gè)4～20mA信號(hào)至中控室，實(shí)現(xiàn)啟停、報(bào)警及壓差顯示功能。

2．2空氣透平壓縮機(jī)系統(tǒng)

采用美國(guó)cooper公司生產(chǎn)的3MSGEP-25／15型空氣透平壓縮機(jī)組，排氣量90000m3／h，排氣壓力0．61MPa(A)，調(diào)節(jié)范圍80％~105％，配套上海電機(jī)廠生產(chǎn)的YGF900-4型(8000kW、6000V)異步電動(dòng)機(jī)，采用液態(tài)軟起動(dòng)裝置進(jìn)行降壓?jiǎn)?dòng)。系統(tǒng)的一次儀表由cooper公司和上海電機(jī)廠配套供貨。制氧機(jī)組中央控制系統(tǒng)(DCS)分別對(duì)壓縮機(jī)和電機(jī)進(jìn)行控制和顯示、報(bào)警、聯(lián)鎖。

2．3空氣預(yù)冷系統(tǒng)(杭氧供)

空冷塔下段為篩板塔，換熱效率高；空冷塔上段及水冷塔為散裝增強(qiáng)性聚丙烯鮑爾環(huán)填料，阻力小。考慮到夏季運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性，自備了一臺(tái)馬來(lái)西亞產(chǎn)的頓漢布什冷水機(jī)組。系統(tǒng)閥門均采用不銹鋼球閥，四臺(tái)水過(guò)濾器為不銹鋼材質(zhì)，四臺(tái)氮水預(yù)冷水泵采用不銹鋼葉輪和軸，保證系統(tǒng)供水的清潔度。空冷塔、水冷塔的翻板液位計(jì)設(shè)有蒸汽保護(hù)系統(tǒng)，防止低溫凍結(jié)。雙法蘭變送器液位計(jì)將空冷塔、水冷塔的液體信號(hào)準(zhǔn)確送到DCS上進(jìn)行顯示、報(bào)警和聯(lián)鎖。

2．4分子篩純化系統(tǒng)(杭氧供)

HXK-90000／5型分子篩純化系統(tǒng)為臥式雙層床結(jié)構(gòu)，單臺(tái)裝活性氧化鋁11噸、13X分子篩15．5噸。分子篩再生切換周期約4小時(shí)，電加熱器為二開(kāi)一備，單臺(tái)功率為507kW，系統(tǒng)切換閥門選用了無(wú)錫工裝產(chǎn)品，電磁閥采用了德國(guó)Herion產(chǎn)品，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性。

2．5透平膨脹機(jī)系統(tǒng)(杭氧供)

兩臺(tái)反動(dòng)式可調(diào)噴嘴增壓透乎膨脹機(jī)，膨脹量在9480m3／h左右，并可在75％~130％范圍調(diào)節(jié)，單臺(tái)運(yùn)行時(shí)溫降達(dá)60K左右，其中一臺(tái)可進(jìn)行氮膨脹，最大氮膨脹量在13800m3／h，可產(chǎn)液氮1550m3／h或產(chǎn)液氧1650m3／h。

2.6分餾塔系統(tǒng)(杭氧供)

分餾塔系統(tǒng)包括主換熱器，上塔(規(guī)整