Mit der rasanten Ausweitung der Stahlproduktion in den letzten Jahren ist der Sauerstoffverbrauch bei der Stahlerzeugung kontinuierlich gestiegen. Die Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit der Sauerstoffversorgung werden immer höher. In der Sauerstoffproduktionshalle gibt es zwei kleine Sauerstoffproduktionssysteme. Die maximale Sauerstoffproduktion beträgt nur 800 m3/h, sodass der Sauerstoffbedarf in Spitzenzeiten der Stahlproduktion kaum gedeckt werden kann. Oftmals kommt es zu unzureichendem Sauerstoffdruck und -durchfluss. Während der Stahlproduktionspause kann eine große Menge Sauerstoff nur abgelassen werden. Dies passt nicht zum aktuellen Produktionsmodus, verursacht auch hohe Sauerstoffkosten und erfüllt nicht die Anforderungen an Energieeinsparung, Verbrauchsreduzierung, Kostensenkung und Effizienzsteigerung. Daher muss das bestehende Sauerstofferzeugungssystem verbessert werden.
Die Flüssigsauerstoffversorgung besteht darin, den gespeicherten Flüssigsauerstoff nach Druckbeaufschlagung und Verdampfung in Sauerstoff umzuwandeln. Im Normalzustand kann 1 m³ Flüssigsauerstoff zu 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 dem aktuellen Produktionsmodus des Unternehmens entspricht.
2. Die Sauerstoffzufuhr des Systems kann in Echtzeit entsprechend dem Bedarf angepasst werden, bei ausreichendem Durchfluss und stabilem Druck.
3. Das System bietet die Vorteile eines einfachen Prozesses, geringer Verluste, bequemer Bedienung und Wartung sowie niedriger Sauerstoffproduktionskosten.
4. Die Reinheit des Sauerstoffs kann über 99 % erreichen, was zur Reduzierung der Sauerstoffmenge beiträgt.
Prozess und Zusammensetzung des Flüssigsauerstoffversorgungssystems
Das System liefert hauptsächlich Sauerstoff für die Stahlerzeugung in Stahlwerken und Sauerstoff für das Brennschneiden in Schmiedebetrieben. Letzteres verbraucht weniger Sauerstoff und kann vernachlässigt werden. Die wichtigsten Sauerstoffverbrauchsanlagen des Stahlwerks sind zwei Lichtbogenöfen und zwei Frischöfen, die zeitweise Sauerstoff verbrauchen. Laut Statistik beträgt der maximale Sauerstoffverbrauch während der Spitzenzeiten der Stahlerzeugung ≥ 2000 m3/h. Während der Dauer des maximalen Sauerstoffverbrauchs muss der dynamische Sauerstoffdruck vor dem Ofen ≥ 2000 m³/h betragen.
Für die Auswahl des Systemtyps sind die beiden Schlüsselparameter Flüssigsauerstoffkapazität und maximale Sauerstoffzufuhr pro Stunde zu bestimmen. Unter der Prämisse einer umfassenden Berücksichtigung von Rationalität, Wirtschaftlichkeit, Stabilität und Sicherheit wird die Flüssigsauerstoffkapazität des Systems auf 50 m³ und die maximale Sauerstoffzufuhr 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 besteht aus vertikaler, doppelschichtiger Vakuum-Pulver-Isolierung mit geringer Grundfläche und guter Isolierleistung. Der Auslegungsdruck des Lagertanks beträgt 50 m³ Nutzvolumen, der normale Betriebsdruck und der Betriebsflüssigkeitsstand 10–40 m³. Die Flüssigkeitseinfüllöffnung am Boden des Lagertanks entspricht dem Bordfüllstandard, und der Flüssigsauerstoff wird über einen externen Tankwagen eingefüllt.
2. Flüssigsauerstoffpumpe
Die Flüssigsauerstoffpumpe setzt den Flüssigsauerstoff im Vorratstank unter Druck und leitet ihn zum Vergaser. Sie ist das einzige Aggregat im System. Um einen zuverlässigen Betrieb des Systems zu gewährleisten und die Anforderungen an Start und Stopp jederzeit zu erfüllen, sind zwei identische Flüssigsauerstoffpumpen konfiguriert, eine für den Betrieb und eine für den Standby-Betrieb.. Die Flüssigsauerstoffpumpe verwendet eine horizontale kryogene Kolbenpumpe, 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 in Echtzeit entsprechend dem Sauerstoffbedarf eingestellt werden und die Sauerstoffversorgung des Systems kann durch Einstellen von Druck und Durchfluss am Pumpenauslass angepasst werden.
3. Verdampfer
Der Verdampfer arbeitet mit einem Luftbadverdampfer, auch Lufttemperaturverdampfer genannt, einer sternförmigen Rippenrohrstruktur. Der flüssige Sauerstoff wird durch natürliche Konvektionserwärmung der Luft zu Sauerstoff mit normaler Temperatur verdampft. Das System ist mit zwei Verdampfern ausgestattet. Normalerweise wird ein Verdampfer verwendet. Bei niedrigen Temperaturen und unzureichender Verdampfungsleistung eines einzelnen Verdampfers können die beiden Verdampfer umgeschaltet oder gleichzeitig verwendet werden, um eine ausreichende Sauerstoffversorgung sicherzustellen.
4. Luftspeichertank
Der Luftspeichertank speichert verdampften Sauerstoff als Speicher- und Puffervorrichtung des Systems, wodurch die sofortige Sauerstoffversorgung ergänzt und der Druck des Systems ausgeglichen werden kann, um Schwankungen und Auswirkungen zu vermeiden. Das System teilt sich einen Gasspeichertank und eine Hauptsauerstoffversorgungsleitung mit dem Standby-Sauerstofferzeugungssystem und nutzt so die Originalausrüstung voll aus. Der maximale Gasspeicherdruck und die maximale Gasspeicherkapazität des Gasspeichertanks betragen 250 m³. Um den Luftzufuhrstrom zu erhöhen, wurde der Durchmesser der Hauptsauerstoffversorgungsleitung vom Vergaser zum Luftspeichertank von DN65 auf DN100 geändert, um eine ausreichende Sauerstoffversorgungskapazität des Systems sicherzustellen.
5. Druckregelgerät
Im System sind zwei Druckregelgeräte installiert. Das erste ist das Druckregelgerät des Flüssigsauerstoff-Speichertanks. Ein kleiner Teil des Flüssigsauerstoffs wird durch einen kleinen Vergaser am Boden des Speichertanks verdampft und gelangt durch die Oberseite des Speichertanks in die Gasphase. Die Rücklaufleitung der Flüssigsauerstoffpumpe führt ebenfalls einen Teil des Gas-Flüssigkeits-Gemisches in den Speichertank zurück, um den Betriebsdruck des Speichertanks anzupassen und die Umgebung am Flüssigkeitsauslass zu verbessern. Das zweite ist das Druckregelgerät für die Sauerstoffversorgung. Es nutzt das Druckregelventil am Luftauslass des ursprünglichen Gasspeichertanks, um den Druck in der Hauptsauerstoffversorgungsleitung entsprechend dem Sauerstoffbedarf anzupassen.en Nachfrage.
6.Sicherheitsvorrichtung
Das Flüssigsauerstoffversorgungssystem ist mit mehreren Sicherheitsvorrichtungen ausgestattet. Der Vorratstank ist mit Druck- und Füllstandsanzeigen ausgestattet, und die Auslassleitung der Flüssigsauerstoffpumpe ist mit Druckanzeigen ausgestattet, damit der Bediener den Systemstatus jederzeit überwachen kann. In der Zwischenleitung vom Vergaser zum Luftvorratstank sind Temperatur- und Drucksensoren angebracht, die die Druck- und Temperatursignale des Systems zurückmelden und an der Systemsteuerung teilnehmen können. Bei zu niedriger Sauerstofftemperatur oder zu hohem Druck stoppt das System automatisch, um Unfälle durch niedrige Temperaturen und Überdruck zu vermeiden. Jede Rohrleitung des Systems ist mit Sicherheitsventilen, Entlüftungsventilen, Rückschlagventilen usw. ausgestattet, was den sicheren und zuverlässigen Betrieb des Systems effektiv gewährleistet.
Betrieb und Wartung des Flüssigsauerstoffversorgungssystems
Da es sich bei Flüssigsauerstoffsystemen um Niedertemperaturdrucksysteme handelt, gelten für deren Betrieb und Wartung strenge Vorschriften. Fehlbedienung und unsachgemäße Wartung können zu schweren Unfällen führen. Daher ist der sicheren Nutzung und Wartung des Systems besondere Aufmerksamkeit zu widmen.
Das Betriebs- und Wartungspersonal der Anlage kann die Stelle erst nach einer speziellen Schulung antreten. Sie müssen den Aufbau und die Eigenschaften der Anlage beherrschen, mit der Bedienung der verschiedenen Anlagenteile und den Sicherheitsvorschriften vertraut sein.
Flüssigsauerstoffspeicher, Verdampfer und Gasspeicher sind Druckbehälter, die nur nach Erhalt des speziellen Gerätenutzungszertifikats vom örtlichen Amt für Technologie und Qualitätsüberwachung verwendet werden dürfen. Das Manometer und das Sicherheitsventil im System müssen regelmäßig zur Überprüfung vorgelegt werden, und das Absperrventil und das Anzeigeinstrument an der Rohrleitung sollten regelmäßig auf Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit überprüft werden.
Die Wärmedämmleistung des Flüssigsauerstoffspeichers hängt vom Vakuumgrad der Zwischenschicht zwischen Innen- und Außenzylinder des Speichers ab. Sobald der Vakuumgrad beschädigt ist, steigt der Flüssigsauerstoff schnell an und dehnt sich aus. Daher ist es strengstens verboten, das Vakuumventil des Speichers zu demontieren, wenn der Vakuumgrad nicht beschädigt ist oder kein Perlitsand zum erneuten Vakuumieren eingefüllt werden muss. Während des Betriebs kann die Vakuumleistung des Flüssigsauerstoffspeichers durch Beobachtung der Verflüchtigungsmenge des Flüssigsauerstoffs abgeschätzt werden.
Während der Nutzung des Systems muss ein regelmäßiges Patrouilleninspektionssystem eingerichtet werden, um Druck, Flüssigkeitsstand, Temperatur und andere wichtige Parameter des Systems in Echtzeit zu überwachen und aufzuzeichnen, den Änderungstrend des Systems zu erkennen und professionelle Techniker rechtzeitig zu benachrichtigen, um ungewöhnliche Probleme zu beheben.
Veröffentlichungszeit: 02.12.2021
