KDON4500/4500型空分增容改造的实践

2006年第4期30METALLURGICAL POWER总第116期KDON4500/4500型空分增容改造的实践费维民,李必华(马钢合肥)钢铁有限责任公司动力厂,安徽合肥230011)【摘要】马钢合钢)动力厂KDON4500mh型空分设备为板式自清除工艺,通过相应的改造措施,使空分的产品产量得以提高,尤其是氮气产量,取得了显著的经济效益【关键词】空分;改造;实践;效果【中图分类号】TB66【文献标识码】B【文章编号】1006-6764(200604-000-02Expansion Reconstruction of KDoN4500/4500 Air Separation MachineFEI Wei-min, LI Bi-hua(Power Plant, Maanshan(Hefei) Iron Steel Co., Ltd, Hefei, Anhui 230011, China)Abstract] KDON4500 m/h air separation machine of the Power Plant, Maashan(Hefei)Iron& steel co. Ltd. used theocess. Correspondeconstructionmeasures made the product yield of the air separation machine increase, especially the nitrogen yield, which obtained obvious economic benefit[Key words] air separation machine; reconstruction; practice; effect1概述设备年修时间安排,决定改造通过两个阶段实施,边合钢动力厂KDON4500mh型空分设备是开生产边施工18天;停产施工17天,改造计从开始到封设备厂20世纪90年代初生产的设备,为切换板结束出氧一共37天时间式流程。自1992年投产以来,氧气供生产厂冶炼,氮2.2根据现有设备的状況,本着投资少时间短、见气作冶炼的保护气、仪表气源和溅渣护炉等使用,对效快、收益大的原则,在充分利用原有装置和管道的合钢公司生产目标的实现起到了至关重要的作用。前提下进行改造。近几年来,由于公司铁钢等生产采用了一些新的技2.3既要使内部管路简单,布局合理,配管方便,又术和工艺使氮气的用量得以大幅度提高,大大超过要确保设备的运行稳定、操作方便、减少维护以及提了制氧系统的氮气产量。氮气产量的不足已严重制高产品产量。约了公司主业生产和公司的发展。为解决生产矛盾,3改造的主要内容基于设备实际运行状况,我们提出了对KDON4500/3.1空气预冷系统4500型空分设备进行改造,大幅提高其氮气产量的对原有的空冷塔进行了更新,利用原有的水冷设想。塔经改造后成混水器新配备了一台冷冻机。现空气2005年初,合钢公司派出有关专业人员开展对预冷系统处理空气量为27000m沿/h,空气进口温度空分裝置改造的调研,重点是与设备制造厂家开封为100℃,出口温度为10℃。空冷塔为二段冷却的空分设备厂进行交流沟通。通过流程的计算和各整体式填料塔,其下部为热段,填料层厚约6m,该单体设备能力的核算,结合我公司生产实际,在综合处使用中心泵房提供的常温冷却水,将空气温度降分析的基础上,确定了将KDON4500/4500型空分设到30℃;上部为冷段,由8m厚的50Ⅱ聚丙烯鲍备改造为KDON5000/1500型空分设备,随即我单尔环填料层构成,使用冷冻水将空气继续冷却到10位和开封空分设备厂签订了改造合同。改造的设计、℃左右出塔。为了改善传热效果,并防止水分的雾沫施工全部由开封空分设备厂完成。夹带,采用了最新型的列槽式水分布器,不仅大大改2改造的基本原则善了水的分布情况,且增大了空气流通面积,使空气21根据我厂生产实际和KDON4500m沿h型空分流过的阻力大幅下降,其效果十分显著。冷冻机我们第4期总第116期METALLURGICAL POWER则选用了“开利”产225kW制冷量的五头式螺杄冷空气预冷系统和分子筛纯化系统的安装;17天的停水机组,不仅运行可靠,维护工作量小,且设备的自产对分馏塔的改造及塔外的管线改造,再经认真试动化程度高,基本上无需人员操作。压、查漏、保压、裸冷合格后于2005年12月1日联3.2纯化系统动开车投入运行,经过36h冷却、积液、调纯,于增加空气纯化系统选用了开封空分厂提供的成2005年12月3日生产出合格产品氮15000m3/h和套分子筛吸附器,该加热再生系统由二台三组自动产品氧5000m3/h。改造后的KDON5000/1500m/h切换的电加热单元组成,一备一用。分子筛吸附器为型的空分设备不仅满足了我单位的生产用氮而且设立式单床层结构,而分子筛吸附剂,选用上海UOP备工况稳定、操作方便、运行可靠,实践证明,改造是的13X分子筛。很成功的。现将改造前后的性能指标作对比,见表3.3主换热器系统原切换式主换热器系统,由4组换热单元组成表14500mh型空分设备改造前后性能指标对比现根据新工艺下各股物料的温度和流量要求,将原氮气氬气来的3组单元一个通道走仪表空气,均改为走产品时间用量压力产量纯度产量纯度产量纯度氮,并将原走污氮的通道改走产品氮,原走产品氮的(mh")/MPa /(m-h)/% /(mh")/% /(mh)/%通道改走污氮。结合主换热器的通道布置,在保证改造前25000500905950996099.99产品纯度和产量的前提下重新对空气、污氮、产品氮改造后270000.54500099.515000995759999管道进行配管。5改造投资及经济效益3.4精馏塔系统5.1整个空分改造工程的设备费用、安装费用和工要保证氮产品量在15000m/h、氧产量在5000程材料费等一切费用之总和,约为480万元。相对于m沿/h这样的指标,同时也为了节省费用,这次只对原新建符合需要的一套空分设备而言,其投资仅为约上塔的辅塔进行了改造,将原辅塔的筛孔塔板改为16。规整填料塔板,满足了精馏工况要求,原主冷凝蒸发5.2改造后的直接经济效益非常巨大。毎天可多产器在新的工况下,换热面积达不到液氧和气氮的换氧气Vm=(5000-4500)×24=1200m3,价格按一般热要求,故为了保证安全使用的需要,在原主冷凝蒸生产厂家的内部价0.55元/m3计算,每天氧气增加发器外挂了一个单体的辅助冷凝蒸发器,使换热面经济效益6600元。每天可多产氮气Vx2=(15000积有了很大的增加。因原来的氮过冷器和污氮过冷4500)×24=252000m3,价格按一般生产厂家的内部器与现行所生产的产品氮和再生气量不能匹配,故价0.30元/m3计算,每天N2增加的经济效益75600将氮过冷器与污氮过冷器进行了调换,且将氮气管元。每天可多产氩气VA=(75-60)×24=360m,价格道与污氮管道也进行了调换按一般生产厂家的内部价1.0元/m3计算,每天氩气3.5氩系统和空气压缩系统增加经济效益360元。即1个月(按30天计算)可多该部分未做改动,保留了原系统获得利润247.68万元。3.6仪表与阀门系统5.3改造后的间接经济效益情况。由于我公司现存仪控系统保留了原有系统,仅对所改造系统的在的一些情况,改造前往往因缺氮气而影响2"高炉仪表进行了更新改造,为便于管理和操作维修,新増的均压及炉顶的保温,铁水的质量不能稳定;还导致加的仪控部分均采用了PLC系统。原装置上的阀炼钢厂不能溅渣护炉,以前毎月仅增加补炉砖的费门,虽然已使用了十多年,但大部分阀门的阀体处在用就在150万元左右。另外改造后采用分子筛净化冷箱內,且平时保养较好,腐蚀老化情况较轻,可以流程,可使空分装置的运行周期由以前的1年延长继续使用。我们将这批阀门全部拆下解体进行了检到2年,这样两年就可省去1个月的大修及大加温修,并在重新裝配后,逐个进行了研曆和校漏,所以的时间,使钢的产量又能增加除了因流程改动而更换的几个切换阀门外,大部分6改造后的一些体会仍使用了原有的阀门经过一段时间的试生产,在反复细致的调整下,4改造后设备的运行考核情况设备运行工况虽然逐渐稳定,但设计中仍有不足的我单位的KDON4500/4500型空分设备,通过地方,例如再生气量过大,加温温度不能达到要求18天边生产边拆除、分馏塔外的管网的改造以及对如果再生温度符合要求,下转第33页)第4期总第116期METALLURGICAL POWER由于放空阀4~20mA信号到DCS信号受到干扰出参数进行论证,发现该主冷凝蒸发器采用双层主冷现不稳定所致。这种干扰是仪表信号线与电缆线之结构技术,对液位控制要求严格。采用降主冷操作处间距离较近造成的。于是更换该DCS信号卡件通道理,由3250mm降到2550mm操作,并利用液氮后,运行至今一直正常。节流阀Ⅴ3和液氮回流阀Ⅵll的开度配合调节,下3.3分子筛系统冷吹峰值高、充压波动大塔阻力升高到18kPa以上,终于使氮气中氧/氮体分子筛系统使用初期冷吹峰值高达130℃,极积比达到2×10°以下。大影响分子筛的使用寿命。根据分子筛吸附器实际3.5氮压机出口放空阀与本机信号对应不上工作情况,满足冷吹末期最高温度在80℃以上前原氮压机本机自带回流系统,考虑到高压氮气提下,把加温时间由100min减少到80min,冷吹回流时对出空分装置低压氮的冲击,把原设计中回时间由110min增加到130min。同时,把分子筛电流系统的出囗压力信号改接至出口放空阀上。在实炉温度由180℃调整为165℃,也节约了用电。际运行过程中,根据氮气管网压力变化,利用氮压机针对分子筛系统在充压过程中波动大的问题,的电流在160~20A之间设定以控制入口阀与放根据压差和阀门开度,对充压阀Ⅴ1207的动作步骤空阀的开度,可大大降低电耗。实行分程控制,在满足22min充压时间内合理调3.6氧透连锁保护存在很大隐患整,由原先的7步动作改为10步动作(见表1),有氧透在运转过程中,如果出现主油泵停运后,效地减轻了空气对分子筛床层的冲击PLC系统恰逢故障,辅助油泵不能启动,这样就不能表1压差和阀门开度控制断高压电让氧透电机立即停止运转。若出现这种情压差八PV1207开度/%压差八P2V1207开度%况,将造成很严重的设备事故后果不堪设想。发现460该隐患后及时论证整改,新增两路保护线对氧透保370护,一路为当PLC断电后立即断高压电,另一路为320油压过低后绕过PIC断高压电对氧透进行保护,以确保氧透的安全运转。8704结语此套空分设备在承建单位、设计部门和各设备考虑到进空分装置的空气温度等因素,跟踪调制造厂家的大力协助下,气体公司作为业主全程参整并联时间,由原先的5min逐步调整为15min与,保证了制氧机的按期投厂,同时操作员工很快达34调纯时,氧气纯度很快达标,而氮气纯度居高到熟练操作。自2005年9月运行以来,空分设备运不下行安全稳定,不仅保证了公司氧、氮、氩气产品的供在开车不到16h氧气纯度就达标,氮气纯度应,同时氧氮氩液体产量凸现优势。却居高不下,氧/氮体积比始终在1000×106以上。通收稿日期:2006-6-29过连续地跟踪打点调节,并对主冷凝蒸发器的设计作者简介:葛德宝1972-),男,1992年毕业于江苏省南京化工学校工艺专业,助理工程师,现从事制氧专业技术工作。(上接第31页)大的效益。就会造成上塔压力偏高等现象。对于运行中发现的收稿日期:2006-01-25不足之处,我们计划今后有机会逐步将其完善,并准作者简介:费维民194),男,1978年毕业于马鞍山钢铁学院冶金备结合市场需求,进一步挖掘该空分潜力,以产生更机械专业工程师长期从事制氧、煤气给排水、供电高炉风机等专业生产和技术管理工作