Mit der rasanten Produktionsausweitung des Unternehmens in den letzten Jahren steigt der Sauerstoffverbrauch für die Stahlherstellung kontinuierlich an, wodurch die Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit der Sauerstoffversorgung stetig zunehmen. In der Sauerstoffproduktionshalle befinden sich zwei kleine Sauerstoffproduktionsanlagen mit einer maximalen Produktionskapazität von lediglich 800 m³/h. Dies reicht nicht aus, um den Sauerstoffbedarf in Spitzenzeiten der Stahlherstellung zu decken. Häufig kommt es zu unzureichendem Sauerstoffdruck und -durchfluss. Während der Produktionspausen kann ein Großteil des Sauerstoffs ungenutzt abgelassen werden. Dies ist nicht nur mit dem aktuellen Produktionsmodus unvereinbar, sondern verursacht auch hohe Sauerstoffkosten und entspricht nicht den Anforderungen an Energieeinsparung, Verbrauchsreduzierung, Kostensenkung und Effizienzsteigerung. Daher muss das bestehende Sauerstofferzeugungssystem verbessert werden.
Die Flüssigsauerstoffversorgung beruht auf der Umwandlung von gespeichertem Flüssigsauerstoff in Sauerstoff durch Druckbeaufschlagung und Verdampfung. Unter Standardbedingungen können 1 m³ Flüssigsauerstoff zu 800 m³ Sauerstoff verdampft werden. Als neues Sauerstoffversorgungsverfahren bietet es im Vergleich zum bestehenden Sauerstoffproduktionssystem in der Sauerstoffproduktionsanlage folgende deutliche Vorteile:
1. Das System kann jederzeit gestartet und gestoppt werden, was für den aktuellen Produktionsmodus des Unternehmens geeignet ist.
2. Die Sauerstoffzufuhr des Systems kann je nach Bedarf in Echtzeit angepasst werden, wobei ein ausreichender Durchfluss und ein stabiler Druck gewährleistet sind.
3. Das System zeichnet sich durch einen einfachen Prozess, geringe Verluste, bequeme Bedienung und Wartung sowie niedrige Sauerstoffproduktionskosten aus.
4. Die Reinheit des Sauerstoffs kann mehr als 99 % erreichen, was zur Reduzierung der Sauerstoffmenge beiträgt.
Prozess und Zusammensetzung des Flüssigsauerstoffversorgungssystems
Das System versorgt hauptsächlich das Stahlwerk mit Sauerstoff für die Stahlerzeugung und das Schmiedewerk mit Sauerstoff für das Gasschneiden. Letzteres benötigt weniger Sauerstoff und kann daher vernachlässigt werden. Die Hauptverbraucher von Sauerstoff im Stahlwerk sind zwei Elektrolichtbogenöfen und zwei Raffinationsöfen, die intermittierend Sauerstoff verbrauchen. Statistiken zufolge liegt der maximale Sauerstoffverbrauch während der Spitzenzeiten der Stahlerzeugung bei ≥ 2000 m³/h. Die Dauer des maximalen Sauerstoffverbrauchs und der erforderliche dynamische Sauerstoffdruck vor dem Ofen müssen ebenfalls ≥ 2000 m³/h betragen.
Für die Auswahl des Systemtyps müssen die beiden Schlüsselparameter Flüssigsauerstoffkapazität und maximale Sauerstoffzufuhr pro Stunde festgelegt werden. Unter Berücksichtigung von Wirtschaftlichkeit, Stabilität und Sicherheit wurde die Flüssigsauerstoffkapazität des Systems auf 50 m³ und die maximale Sauerstoffzufuhr auf 3000 m³/h bestimmt. Darauf aufbauend wurden Prozess und Zusammensetzung des Gesamtsystems ausgelegt und das System anschließend unter optimaler Nutzung der vorhandenen Ausrüstung optimiert.
1. Flüssigsauerstoff-Lagertank
Der Flüssigsauerstoff-Speichertank speichert flüssigen Sauerstoff bei -183℃und dient als Gasquelle des gesamten Systems. Die Konstruktion ist als vertikale Doppelschicht-Vakuum-Pulverisolierung ausgeführt und zeichnet sich durch geringe Stellfläche und gute Isolierleistung aus. Der Speichertank ist für einen bestimmten Druck ausgelegt, hat ein Nutzvolumen von 50 m³ und einen normalen Betriebsdruck von 10–40 m³. Die Flüssigkeitsbefüllung am Boden des Speichertanks entspricht dem Standard für die Befüllung an Bord. Flüssigsauerstoff wird von einem externen Tankwagen eingefüllt.
2. Flüssigsauerstoffpumpe
Die Flüssigsauerstoffpumpe setzt den Flüssigsauerstoff im Vorratstank unter Druck und fördert ihn zum Vergaser. Sie ist die einzige Antriebseinheit des Systems. Um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten und jederzeit Start- und Stoppvorgänge zu ermöglichen, sind zwei identische Flüssigsauerstoffpumpen installiert: eine für den Betrieb und eine als Reserve.Die Flüssigsauerstoffpumpe verwendet eine horizontale Kolben-Kryopumpe, um sich an die Betriebsbedingungen kleiner Durchflussmengen und hoher Drücke anzupassen. Sie hat einen Arbeitsdurchfluss von 2000-4000 l/h und einen Auslassdruck von [Wert fehlt]. Die Arbeitsfrequenz der Pumpe kann in Echtzeit entsprechend dem Sauerstoffbedarf eingestellt werden, und die Sauerstoffversorgung des Systems kann durch Anpassen von Druck und Durchfluss am Pumpenausgang reguliert werden.
3. Verdampfer
Der Verdampfer arbeitet mit einem Luftbadverdampfer, auch Lufttemperaturverdampfer genannt, der aus einem sternförmigen Rippenrohr besteht. Der flüssige Sauerstoff wird durch natürliche Konvektionserwärmung der Luft zu Sauerstoff mit Normaltemperatur verdampft. Das System ist mit zwei Verdampfern ausgestattet. Normalerweise wird nur ein Verdampfer verwendet. Bei niedrigen Temperaturen und unzureichender Verdampfungsleistung eines einzelnen Verdampfers können die beiden Verdampfer umgeschaltet oder gleichzeitig betrieben werden, um eine ausreichende Sauerstoffversorgung zu gewährleisten.
4. Luftspeicher
Der Druckluftspeicher dient als Speicher und Puffer des Systems und dient der Speicherung von verdampftem Sauerstoff. Er kann die momentane Sauerstoffversorgung ergänzen und den Systemdruck ausgleichen, um Druckschwankungen und -spitzen zu vermeiden. Das System nutzt denselben Druckluftspeicher und dieselbe Hauptsauerstoffleitung wie das Standby-Sauerstofferzeugungssystem, wodurch die vorhandene Ausrüstung optimal genutzt wird. Der maximale Druck und das maximale Speichervolumen des Druckluftspeichers betragen 250 m³. Um den Luftdurchsatz zu erhöhen, wurde der Durchmesser der Hauptsauerstoffleitung vom Vergaser zum Druckluftspeicher von DN65 auf DN100 geändert, um eine ausreichende Sauerstoffversorgung des Systems zu gewährleisten.
5. Druckreguliervorrichtung
Das System verfügt über zwei Druckregler. Der erste regelt den Druck des Flüssigsauerstoff-Speichertanks. Ein kleiner Teil des Flüssigsauerstoffs wird durch einen Vergaser am Boden des Speichertanks verdampft und gelangt durch die Öffnung oben in den gasförmigen Teil des Speichertanks. Über die Rücklaufleitung der Flüssigsauerstoffpumpe wird ebenfalls ein Teil des Gas-Flüssigkeits-Gemisches zurück in den Speichertank geleitet, um den Betriebsdruck anzupassen und die Bedingungen am Flüssigkeitsauslass zu verbessern. Der zweite regelt den Sauerstoffzufuhrdruck mithilfe eines Druckregelventils am Luftauslass des ursprünglichen Gasspeichertanks. Dieses Ventil passt den Druck in der Hauptsauerstoffzufuhrleitung entsprechend dem Sauerstoffbedarf an.auf Anfrage.
6.Sicherheitsvorrichtung
Das Flüssigsauerstoffversorgungssystem ist mit mehreren Sicherheitsvorrichtungen ausgestattet. Der Vorratstank verfügt über Druck- und Füllstandsanzeigen, und die Auslassleitung der Flüssigsauerstoffpumpe ist mit Druckanzeigen versehen, um dem Bediener die jederzeitige Überwachung des Systemzustands zu ermöglichen. Temperatur- und Drucksensoren sind in der Zwischenleitung zwischen Vergaser und Sauerstoffvorrat installiert. Sie liefern die Druck- und Temperatursignale des Systems und tragen zur Systemsteuerung bei. Bei zu niedriger Sauerstofftemperatur oder zu hohem Druck schaltet sich das System automatisch ab, um Unfälle durch Unter- oder Überdruck zu verhindern. Jede Leitung des Systems ist mit Sicherheitsventilen, Entlüftungsventilen, Rückschlagventilen usw. ausgestattet, wodurch ein sicherer und zuverlässiger Betrieb gewährleistet wird.
Betrieb und Wartung des Flüssigsauerstoffversorgungssystems
Als Niedertemperatur-Drucksystem unterliegt die Flüssigsauerstoffversorgung strengen Betriebs- und Wartungsverfahren. Fehlbedienung und unsachgemäße Wartung können zu schweren Unfällen führen. Daher ist der sicheren Verwendung und Wartung des Systems besondere Aufmerksamkeit zu widmen.
Das Betriebs- und Wartungspersonal des Systems kann diese Position nur nach einer speziellen Schulung übernehmen. Es muss die Zusammensetzung und die Eigenschaften des Systems beherrschen, mit der Funktionsweise der verschiedenen Systemkomponenten vertraut sein und die Sicherheitsvorschriften kennen.
Flüssigsauerstofftank, Verdampfer und Gasspeichertank sind Druckbehälter, deren Betrieb nur nach Erhalt der Sondernutzungsgenehmigung des zuständigen Amtes für Technologie und Qualitätsüberwachung zulässig ist. Manometer und Sicherheitsventile des Systems müssen regelmäßig geprüft werden, ebenso wie Absperrventile und Anzeigegeräte an der Rohrleitung. Diese sind regelmäßig auf ihre Funktionsfähigkeit und Zuverlässigkeit zu überprüfen.
Die Wärmedämmleistung des Flüssigsauerstoff-Speichertanks hängt vom Vakuumgrad der Zwischenschicht zwischen den inneren und äußeren Zylindern ab. Bei einer Beschädigung des Vakuums steigt der Flüssigsauerstoff auf und dehnt sich rasch aus. Daher ist es strengstens verboten, das Vakuumventil des Speichertanks zu demontieren, solange das Vakuum nicht beschädigt ist oder kein erneutes Nachfüllen von Perlitsand zur Vakuumierung erforderlich ist. Während des Betriebs kann die Vakuumleistung des Flüssigsauerstoff-Speichertanks durch Beobachtung der verdampften Sauerstoffmenge beurteilt werden.
Während der Nutzung des Systems ist ein regelmäßiges Kontrollsystem einzurichten, um Druck, Flüssigkeitsstand, Temperatur und andere wichtige Systemparameter in Echtzeit zu überwachen und aufzuzeichnen, die Veränderungstendenzen des Systems zu verstehen und rechtzeitig Fachtechniker zu benachrichtigen, damit diese sich um etwaige Störungen kümmern können.
Veröffentlichungsdatum: 02.12.2021
