Mit der rasanten Ausweitung der Stahlproduktion in den letzten Jahren ist der Sauerstoffverbrauch bei der Stahlerzeugung kontinuierlich gestiegen. Gleichzeitig werden immer höhere Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit der Sauerstoffversorgung gestellt. In der Stahlproduktionshalle gibt es zwei kleine Sauerstofferzeugungssysteme. Die maximale Sauerstoffproduktion beträgt lediglich 800 m³/h, sodass der Sauerstoffbedarf in Spitzenzeiten der Stahlerzeugung kaum gedeckt werden kann. Oftmals kommt es zu unzureichendem Sauerstoffdruck und -durchfluss. Während der Stahlerzeugungspause kann eine große Menge Sauerstoff nur abgelassen werden. Dies ist nicht nur nicht mit dem aktuellen Produktionsmodus vereinbar, sondern verursacht auch hohe Sauerstoffkosten und erfüllt nicht die Anforderungen hinsichtlich 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 umfassender 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 Prozess und Zusammensetzung des gesamten Systems entworfen. Anschließend wird das System unter voller Ausnutzung 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 Vakuumpulverisolierung mit geringer Grundfläche und guter Dämmleistung. 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 jederzeit die Start- und Stopp-Anforderungen 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 entsprechend dem Sauerstoffbedarf in Echtzeit eingestellt werden und die Sauerstoffversorgung des Systems kann durch Einstellen von Druck und Durchfluss am Pumpenauslass angepasst werden.
3. Verdampfer
Der Verdampfer verwendet einen Luftbadverdampfer, auch Lufttemperaturverdampfer genannt, mit einer sternförmigen Rippenrohrstruktur. Der flüssige Sauerstoff wird durch natürliche Konvektionserwärmung der Luft zu normal temperiertem Sauerstoff 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 Luftspeicher dient als Speicher- und Pufferspeicher des Systems und dient zur Speicherung von verdampftem Sauerstoff. Er ergänzt die Sauerstoffversorgung und gleicht den Systemdruck aus, um Schwankungen und Druckschwankungen zu vermeiden. Das System nutzt einen gemeinsamen Gasspeicher und eine Hauptsauerstoffleitung mit dem Standby-Sauerstofferzeugungssystem und nutzt so die Originalausrüstung voll aus. Der maximale Gasspeicherdruck und die maximale Gasspeicherkapazität des Gasspeichers betragen 250 m³. Um den Luftstrom zu erhöhen, wurde der Durchmesser der Hauptsauerstoffleitung vom Vergaser zum Luftspeicher von DN65 auf DN100 geändert, um eine ausreichende Sauerstoffversorgung des Systems zu gewährleisten.
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 verfügt über Druck- und Füllstandsanzeigen, und die Auslassleitung der Flüssigsauerstoffpumpe ist mit Druckanzeigen ausgestattet, damit der Bediener den Systemstatus jederzeit überwachen kann. Temperatur- und Drucksensoren befinden sich in der Zwischenleitung vom Vergaser zum Luftspeichertank. Sie erfassen die Druck- und Temperatursignale des Systems und beteiligen sich an der Systemsteuerung. Bei zu niedriger Sauerstofftemperatur oder zu hohem Druck stoppt das System automatisch, um Unfälle durch Untertemperatur und Überdruck zu vermeiden. Jede Rohrleitung des Systems ist mit Sicherheitsventilen, Entlüftungsventilen, Rückschlagventilen usw. ausgestattet, um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb des Systems zu gewährleisten.
Betrieb und Wartung des Flüssigsauerstoffversorgungssystems
Da es sich bei Flüssigsauerstoffsystemen um Niedertemperaturdrucksysteme handelt, gelten strenge Betriebs- und Wartungsverfahren. 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 übernehmen. Sie müssen den Aufbau und die Eigenschaften der Anlage beherrschen, mit der Bedienung der einzelnen Anlagenteile und den Sicherheitsvorschriften vertraut sein.
Flüssigsauerstoffspeicher, Verdampfer und Gasspeicher sind Druckbehälter, die nur nach Erhalt einer speziellen Gerätebescheinigung des örtlichen Amtes für Technologie und Qualitätsüberwachung verwendet werden dürfen. Das Manometer und das Sicherheitsventil im System müssen regelmäßig überprüft werden. 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 beurteilt 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.
Beitragszeit: 02.12.2021
