Mit der rasanten Ausweitung des Produktionsumfangs des Unternehmens in den letzten Jahren steigt der Sauerstoffverbrauch für die Stahlerzeugung immer weiter und die Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit der Sauerstoffversorgung werden immer höher. In der Sauerstoffproduktionswerkstatt gibt es zwei Sätze kleiner Sauerstoffproduktionssysteme. Die maximale Sauerstoffproduktion beträgt nur 800 m3/h, was es schwierig macht, den Sauerstoffbedarf auf dem Höhepunkt der Stahlherstellung zu decken. Oft kommt es zu einem unzureichenden Sauerstoffdruck und -fluss. Während des Intervalls der Stahlherstellung kann nur eine große Menge Sauerstoff entleert werden, was sich nicht nur nicht an den aktuellen Produktionsmodus anpasst, sondern auch hohe Kosten für den Sauerstoffverbrauch verursacht und die Anforderungen an Energieeinsparung, Verbrauchsreduzierung und Kosten nicht erfüllt Reduzierung und Effizienzsteigerung, daher muss das bestehende Sauerstofferzeugungssystem verbessert werden.
Bei der Flüssigsauerstoffversorgung geht es darum, den gespeicherten Flüssigsauerstoff nach Druckbeaufschlagung und Verdampfung in Sauerstoff umzuwandeln. Im Normalzustand kann 1 m³ flüssiger Sauerstoff in 800 m3 Sauerstoff verdampft werden. Als neues Sauerstoffversorgungsverfahren bietet es im Vergleich zum bestehenden Sauerstoffproduktionssystem in der Sauerstoffproduktionswerkstatt folgende offensichtliche Vorteile:
1. Das System kann jederzeit gestartet und gestoppt werden, was für den aktuellen Produktionsmodus des Unternehmens geeignet ist.
2. Die Sauerstoffversorgung des Systems kann in Echtzeit je nach Bedarf angepasst werden, bei ausreichendem Durchfluss und stabilem Druck.
3. Das System bietet die Vorteile eines einfachen Prozesses, eines geringen Verlusts, einer bequemen Bedienung und Wartung sowie niedriger Sauerstoffproduktionskosten.
4. Die Reinheit des Sauerstoffs kann mehr als 99 % erreichen, was zur Reduzierung der Sauerstoffmenge beiträgt.
Prozess und Zusammensetzung des Flüssigsauerstoffversorgungssystems
Das System liefert hauptsächlich Sauerstoff für die Stahlerzeugung in Stahlproduktionsunternehmen und Sauerstoff für das Brennschneiden in Schmiedeunternehmen. Letzteres verbraucht weniger Sauerstoff und kann vernachlässigt werden. Die wichtigsten Sauerstoffverbrauchsanlagen des Stahlunternehmens sind zwei Elektrolichtbogenöfen und zwei Raffinieröfen, die intermittierend Sauerstoff verbrauchen. Laut Statistik beträgt während des Höhepunkts der Stahlproduktion der maximale Sauerstoffverbrauch ≥ 2000 m³/h, die Dauer des maximalen Sauerstoffverbrauchs und der dynamische Sauerstoffdruck vor dem Ofen müssen ≥ 2000 m³/h betragen.
Für die Typauswahl des Systems sind die beiden Schlüsselparameter Flüssigsauerstoffkapazität und maximale Sauerstoffversorgung pro Stunde zu ermitteln. Unter der Voraussetzung einer umfassenden Berücksichtigung von Rationalität, Wirtschaftlichkeit, Stabilität und Sicherheit wird die Flüssigsauerstoffkapazität der Anlage auf 50 m³ und die maximale Sauerstoffversorgung auf 3000 m³/h festgelegt. Daher werden der Prozess und die Zusammensetzung des gesamten Systems entworfen. Anschließend wird das System auf der Grundlage der vollständigen Nutzung der Originalausrüstung optimiert.
1. Flüssigsauerstoff-Lagertank
Der Flüssigsauerstoff-Lagertank speichert flüssigen Sauerstoff bei -183℃und ist die Gasquelle des gesamten Systems. Die Struktur übernimmt die Form der vertikalen Doppelschicht-Vakuumpulverisolierung mit kleiner Grundfläche und guter Isolierleistung. Der Auslegungsdruck des Lagertanks, das effektive Volumen beträgt 50 m³, der normale Arbeitsdruck und der Arbeitsflüssigkeitsstand 10 m³-40 m³. Der Flüssigkeitsfüllanschluss am Boden des Lagertanks ist gemäß dem Bordfüllstandard ausgelegt und der flüssige Sauerstoff wird vom externen Tankwagen eingefüllt.
2. Flüssigsauerstoffpumpe
Die Flüssigsauerstoffpumpe setzt den flüssigen Sauerstoff im Vorratstank unter Druck und leitet ihn zum Vergaser. Es ist das einzige Aggregat im System. Um den zuverlässigen Betrieb des Systems zu gewährleisten und den Start- und Stoppanforderungen jederzeit gerecht zu werden, sind zwei identische Flüssigsauerstoffpumpen konfiguriert, eine für den Einsatz und eine für den Standby-Modus. Die Flüssigsauerstoffpumpe verwendet eine horizontale Kolben-Kryogenpumpe, um sich an die Arbeitsbedingungen mit geringem Durchfluss und hohem Druck anzupassen, mit einem Arbeitsdurchfluss von 2000–4000 l/h und einem Ausgangsdruck. Die Arbeitsfrequenz der Pumpe kann entsprechend in Echtzeit eingestellt werden Der Sauerstoffbedarf und die Sauerstoffversorgung des Systems können durch Anpassung des Drucks und Durchflusses am Pumpenausgang angepasst werden.
3. Verdampfer
Der Verdampfer verwendet einen Luftbadverdampfer, auch Lufttemperaturverdampfer genannt, bei dem es sich um eine sternförmige Rippenrohrstruktur handelt. Der flüssige Sauerstoff wird durch natürliche Konvektionserwärmung der Luft in Sauerstoff mit normaler Temperatur verdampft. Das System ist mit zwei Verdampfern ausgestattet. Normalerweise wird ein Verdampfer verwendet. Wenn die Temperatur niedrig ist und die Verdampfungskapazität eines einzelnen Verdampfers nicht ausreicht, können die beiden Verdampfer umgeschaltet oder gleichzeitig verwendet werden, um eine ausreichende Sauerstoffversorgung sicherzustellen.
4. Luftspeichertank
Der Luftspeichertank speichert verdampften Sauerstoff als Speicher- und Puffergerät des Systems, das die momentane Sauerstoffversorgung ergänzen und den Druck des Systems ausgleichen kann, um Schwankungen und Stöße zu vermeiden. Das System teilt einen Gasspeichertank und eine Hauptsauerstoffversorgungsleitung mit dem Standby-Sauerstofferzeugungssystem und nutzt dabei die Originalausrüstung vollständig aus. Der maximale Gasspeicherdruck und die maximale Gasspeicherkapazität des Gasspeichers betragen 250 m³. Um den Luftzufuhrstrom zu erhöhen, wird der Durchmesser der Hauptsauerstoffzufuhrleitung vom Vergaser zum Luftspeichertank von DN65 auf DN100 geändert, um eine ausreichende Sauerstoffversorgungskapazität des Systems sicherzustellen.
5. Druckregelgerät
Im System sind zwei Sätze Druckregelgeräte eingebaut. Der erste Satz ist die Druckregelvorrichtung des Flüssigsauerstoff-Lagertanks. Ein kleiner Teil des flüssigen Sauerstoffs wird durch einen kleinen Vergaser am Boden des Lagertanks verdampft und gelangt durch die Oberseite des Lagertanks in den Gasphasenteil im Lagertank. Die Rücklaufleitung der Flüssigsauerstoffpumpe führt auch einen Teil des Gas-Flüssigkeits-Gemisches zum Lagertank zurück, um den Arbeitsdruck des Lagertanks anzupassen und die Flüssigkeitsauslassumgebung zu verbessern. Der zweite Satz ist die Druckregelvorrichtung für die Sauerstoffversorgung, die das Druckregelventil am Luftauslass des ursprünglichen Gasspeichertanks verwendet, um den Druck in der Hauptsauerstoffversorgungsleitung entsprechend dem Sauerstoff anzupassenund Nachfrage.
6.Sicherheitsvorrichtung
Das Flüssigsauerstoffversorgungssystem ist mit mehreren Sicherheitsvorrichtungen ausgestattet. Der Lagertank ist mit Druck- und Flüssigkeitsstandsanzeigen ausgestattet, und die Auslassleitung der Flüssigsauerstoffpumpe ist mit Druckanzeigen ausgestattet, damit der Bediener den Systemstatus jederzeit überwachen kann. An der Zwischenleitung vom Vergaser zum Luftspeicher sind Temperatur- und Drucksensoren angebracht, die die Druck- und Temperatursignale des Systems zurückmelden und an der Systemsteuerung teilnehmen können. Wenn die Sauerstofftemperatur zu niedrig oder der Druck zu hoch ist, stoppt das System automatisch, um Unfälle durch niedrige Temperatur und Überdruck zu verhindern. Jede Rohrleitung des Systems ist mit einem Sicherheitsventil, einem Entlüftungsventil, einem Rückschlagventil usw. ausgestattet, was den sicheren und zuverlässigen Betrieb des Systems wirksam gewährleistet.
Betrieb und Wartung des Flüssigsauerstoffversorgungssystems
Als Niedertemperatur-Drucksystem unterliegt das Flüssigsauerstoffversorgungssystem strengen Betriebs- und Wartungsverfahren. Fehlbedienung und unsachgemäße Wartung können zu schweren Unfällen führen. Daher sollte besonderes Augenmerk auf die sichere Nutzung und Wartung des Systems gelegt werden.
Das Bedien- und Wartungspersonal der Anlage kann die Stelle nur nach einer speziellen Schulung übernehmen. Sie müssen den Aufbau und die Eigenschaften des Systems beherrschen, mit der Funktionsweise verschiedener Teile des Systems und den Sicherheitsvorschriften für den Betrieb vertraut sein.
Flüssigsauerstoff-Lagertanks, Verdampfer und Gasspeichertanks sind Druckbehälter, die nur verwendet werden dürfen, nachdem das örtliche Büro für Technologie und Qualitätsüberwachung ein Zertifikat zur Verwendung spezieller Geräte erhalten hat. Das Manometer und das Sicherheitsventil im System müssen regelmäßig einer Inspektion unterzogen werden, und das Absperrventil und das Anzeigeinstrument an der Rohrleitung sollten regelmäßig auf Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit überprüft werden.
Die Wärmedämmleistung des Flüssigsauerstoff-Lagertanks hängt vom Vakuumgrad der Zwischenschicht zwischen dem Innen- und Außenzylinder des Lagertanks ab. Sobald der Vakuumgrad beeinträchtigt ist, steigt der flüssige Sauerstoff schnell auf und dehnt sich aus. Daher ist es strengstens untersagt, das Vakuumventil des Lagertanks zu demontieren, wenn der Vakuumgrad nicht beeinträchtigt ist oder es nicht erforderlich ist, Perlitsand zum erneuten Vakuumieren einzufüllen. Während des Gebrauchs kann die Vakuumleistung des Flüssigsauerstoff-Lagertanks durch Beobachtung der Verflüchtigungsmenge des Flüssigsauerstoffs abgeschätzt werden.
Während der Nutzung des Systems muss ein regelmäßiges Kontrollpatrouillensystem eingerichtet werden, um den Druck, den Flüssigkeitsstand, die Temperatur und andere wichtige Parameter des Systems in Echtzeit zu überwachen und aufzuzeichnen, den Änderungstrend des Systems zu verstehen und professionelle Techniker rechtzeitig zu benachrichtigen um mit ungewöhnlichen Problemen umzugehen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 02.12.2021
