配套高炉富氧用低纯度深冷空分与常规深冷空分的能耗比较

产业与科技於2012年第11卷第5期配套高炉富氧用低纯度深冷空分与常规深冷空分的能耗比较口杨伟明邢文伟【摘要】本文介绍了一种满足高炉富氧用气特点的新型空分装置,通过与常规冷空分装置的比较,体现了低純度深冷空分装置先进的能耗指标及推广价值。【关键词】低纯度澴冷空分装置;高炉富氧;节能降耗【作者简介】杨伟明(1976~),男,湖南人;中冶京诚工程技术有限公司能源环保所工程师;研究方向:空分制氧及燃气工程邢文伟,中冶京诚工程技术有限公司在我国,钢铁企业是能源消耗大户,因此,推进钢铁企业(四)氧气需求比较稳定。相比与转炉吹炼,高炉富氧对的节能减排是一项重要的工作。钢铁企业的各道生产工序氧气量需求比较平稳。中均存在节能减排的空间,随著一系列新技术、新产品的运低纯度深冷空分制氧技术原理及对高炉富氧的适应用,烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢等各道工序能耗指标及排放性指标逐年更具先进性。高炉富氧是通过提高高炉进风的富(一)低纯度深冷空分制氧技术原理。常规的外压缩空氧率,从而提高铁水产量,增加煤比的同时降低焦比的一项分,膨胀空气进上塔参与精馏,如果适当增加膨胀空气的流节能技术,虽然对氧气的需求量增大,产生的髙炉煤气也会量,上塔将获得更多的冷量,上塔操作温度随之降低,与此同略有减少,但采用高炉畜氧技术整体的能耗有显著降低,经时上塔底部液氧的氮馏分含量会有所增加,使得氧气产品纯济效益明显,这在实际的生产中得到了证明,也是近年高炉度相应降低。在主冷温差不变的情况下,下塔温度与上塔温富氧技术被迅速普及的最根本助力。高炉富氧技术的普及,度同步降低,因而可以保证压力更低的进下塔空气进行正常使得钢铁企业对氧气的需求迅速增加,空分制氧工序的能耗分馏,这就为降低空压机排气压力提供了条件。这种通过牺也随之加大,因此近年来对配套高炉富氧用的空分制氧工艺牲氧气产品的纯度来降低下塔操作压力,从而降低空压机排及装置的研究及优化也明显加强,其中变压吸附制氧以及低气压力的技术我们可称之为低纯度深冷空分制氧技术,采用纯度深冷法制氧就是其中两种比较成功的新技术。当前,在该技术的空分装置我们可称之为低纯度深冷空分装置。低国家产业政策指导下,淘汰落后产能的执行力度加大,高炉纯度深冷空分装置由于上塔操作温度低,氧的提取率比常规日益大型化、先进化,因而相比单机制氧能力较小的变压吸的空分制氧提取率高。由于空压机排气压力减低,因而减少附装置,低纯度深冷空分装置具有更好的适应性及推广前了空压机能耗,这是低纯度深冷空分装置节能的方面。但是由于其氧气产品纯度较低,因而对于同样的高炉富氧率,氧、高炉用氧特点压机要压缩较多的气体才能满足,这是能耗增加的方面。高炉富氧对氧气的需求具有如下特点:(二)低纯度深冷空分劊氧技术对高炉富戰的适应性。(一)对氧气的品质要求较低。高炉富氧是为了提高铁根据前面的叙述,由于高炉富氧对氧气品质要求较低,这就水产量、降低焦比,从而节省综合能耗,对供氧量并没有严格为低纯度深冷空分装置在高炉富氧领域的利用提供了先决的要求,氧气也是在跟空气混合,形成富氧空气后再送入高条件同时由于高炉富氧需求的氧气压力较低,因此保证了炉的,因此对氧气的纯度没有严格的限制。空压机能耗的减少量大于氧压机能耗的增加量,整体上仍具(二)富氧率弹性范围较大。由于高炉对供氧量没有严备显著的节能效果;此外低纯度深冷空分制氧技术是建立在格要求因而富氧率弹性范围较大,通常富氧率在0%~10%常规深冷制氧技术的基础上的,保持了常规深冷空分制氧量范围,也有个别的高炉富氧率更高。大的优点,完全能够满足大型高炉的对氧气量的需求。(三)需求的氧气压力较低。正常氧气是在高炉鼓风机三、实例中低纯度深冷空分与常规深冷空分的能耗比较后与空气混合的,由于空气量远大于氧气量,因而要求氧气现以3200m3高炉配套的空分装置为例比较低纯度深冷压力高于空气压力能保证氧气进入主流道与空气混合即空分装置(氧气纯度为82%)与常规深冷空分装置的能耗可,目前混合处大多要求氧气压力在0.3~0.5MPa(G)范围。(一)高炉需氧量计算。3200m3高炉利用系数κ按2.4业与科枚论坛2012年第11卷第5期考虑,富氧率5%情况下生产单位产品铁水耗氧量μ为66=23490050kJ=6525kW·h5Nm3,则3200m3高炉的小时需氧量为:(三)氧压机能耗计算。氧压机功耗同样可以通过理想3200x2.4×66气体等温压缩过程并结合压缩机的等温效率来计算每小时Q=21280Nm/h的功耗计算公式如下:分别折算为纯度99.6%、82%的氧气量:Qp·RT;·Lna()≈21365Nm3h(2)T0.82~25950Nm3其中:Q为空气标态下的体积流量;p为空气标态下的密度;R为空气气体常数;T为空气进气温度;P1、P2为压缩机(二)空分配套空压机能耗计算的提取率6为97.进排气压力;为离心空压机等温效率;m为离心空压机机械效率。由于空分装置在分子筛纯化系统中已经基本去4%,低纯度深冷空分装置(氧气纯度为82%)由于同操作压除了CO2、CH等杂质剩余气体中除氧气、氮气外,其余气力下上塔温度较低,氧的提取率0较高,达到98.5%,空气中体含量非常小,因此我们可把空分装置氧气产品中的其他气氧气含量p为20.95%,则两种空分装置配套空压机的排量体均当做氮气来近似计算氧气产品标态下的密度及气体常为数。相关参数计算结果如下:21280104300Nm3/h6·p0.974×0.2095pw.6s=p×0.996+pgx(1-0.995)=1.428kg/m3R氯.6%=Rk×0.996+Rxx(1-0.996)=0.265Qu=e·p"0.985×0.2095-103150m7hPa=p氧×0.82+pxX(1-0.82)=1.397kg/m32.空压机排气压力。设定某同一建设场地,如果氧气纯RB%=Rx0.82+Rx×(1-0.82)=0272度降低到82%,通过流程计算,空气进下塔的压力~0.当前国产离心氧压机等温效率在68%左右,机械效率在35MPa(A),而常规氧气纯度99.6%的空分装置,空气进下98%左右氧气压缩机进口温度取30℃,氧气压缩机排压按塔压力-0.545MPa(A),二者沿程阻损均在40kPa左右,因0.8MPa(A)设计可满足高炉富氧压力需求氧压机进口氧气此氧气纯度82%的低纯度深冷空分装置的空压机排压-0.产品表压为10kPa,因而可计算出两种空分配套的透平氧压395MPa(A),常规空分装置的空压机排压~0.585MPa(A)机单位小时的能耗。3.空压机功耗。空压机功耗可以通过理想气体等温压Q氧.6%p氧v6·R6%T1·Ln(缩过程并结合压缩机的等温效率来计算,每小时的功耗计算公式如下:21365×1.428×0,265×303xLn(8Qp·RT;·Ln(言)0.68*0.98=7293978kJ=2026kW·h其中:Q为空气标态下的体积流量;p为空气标态下的密度;R为空气气体常数;T为空气进气温度;P1、P2为压缩机QK% pass· Ras T·Ln(进排气压力;n为离心空压机等温效率;nn为离心空压机Tr·Ta,T机械效率。当前空分配套的离心空压机等温效率在76%左5950×1397×0.272×3093×Ln(08右,机械效率在98%左右,空气压缩机进口温度取30℃,因而0.68*0.98可计算出两种空分配套的空压机单位小时的能耗。=8896130kJ=247kW·hQp·RT;·In(a)四)整体能耗情况比较及低纯度深冷空分装置的经济7r·TT效益104300×1.293×0.287×303XLn(Q.5851.整体能耗比较。常规的外压缩空分装置与低纯度深0.09冷空分装置在循环水量等其他地方也存在能耗差异,但相0.76*0.98空压机及氧压机环节,几乎可以忽略不计,因此两种空分装=30058580kJ=8350kW·h置的整体能耗比较空压机及氧压机的能耗即可。Q如swp·RT·Ln()对于常规的外压缩空分装置,空压机与氧压机的能耗总和为:W1=W6+Wkw.s=8350+2026=10376kW·h103150×1.293×0,287×303×Ln(035对于低纯度深冷空分装置,空压机与氧压机的能耗总和0.76*0.98为:W2=Wss+Ws%=6525+2471=8996kW·h业与科技论坛2012年第11卷第5期核电站与火电厂汽机房结构设计的区别口段华生闫伟【摘要】本文认为,通过国内在建或巳建核电站汽机房的结构设计现状比较与火电厂汽机房结构设计的区别,可作为同类厂房结构的参考。【关键词】核电厂汽机房;结构性能标准;设计基准期;防甩击结构;抗倒塌【作者单位】段华生,闫伟;中国核电工程有限公司河北分公司、概述满足低压缸进入汽机房的要求,所以局部采用了14m的加大核电站汽机房的结构设计,不同于火力发电厂的汽机柱距。除汽机基座和防甩击结构外,其他部分结构设计采用房。根据在建或已建核电站的布局,核电站汽机房距离核岛中国国家或行业标准规程、规范进行设计。厂房较近,如果汽机房的结构丧失功能或损坏都会危及到核2秦山二期扩建(。(1)汽机为横向布置。汽机房为岛厂房的安全,一些核安全级的系统设备也可能布置在汽机半地下室结构,运转平台标高为8.300m。0米以下采用多边房,在结构设计中都要采取方法或措施来论证汽机房对核岛支撑的钢筋混凝土地下室,地上横向为现浇钢筋混凝土框排厂房没有影响,这就有别于火电厂的汽机房。架结构,纵向为带钢支撑的钢筋混凝土框架结构。汽机房屋二、我国在建核电厂汽机房的结构设计现状架结构采用网架型式。(2)主要技术问题的解决。一是抗震我国正处在核电站建设高速发展的时期,通过比较几个设计的考虑:未进行特殊论证。二是半地下室结构型式主厂已建及在建核电站常规岛厂房的设计经验,可以了解核电站房的计算分析。厂房地下部分承受土压力半地下室结构分汽机房的结构布置方案、结构型式、地基基础方案(与上部结析方法的研究和应用及计算程序的选用。按平面或空间模构关联)、设计原则、结构设计规范和标准、结构静力分析和型进行计算分析。动力分析的方法和标准。3.祸清一期工程。。福清一期常规岛汽机房经过地上(一)各工程结构简介。方案和半地下方案比较确定为半地下结构,运转平台标高为1.岭澳二期(。常规岛采用地上布置方案,基础型式根8.500m。0米以下采用多边支撑的钢筋混凝土地下室,地上据地下情况采用桩基础、独立基础、柱下条形基础。运转平横向为现浇钢筋混凝土框排架结构,纵向为带钢支撑的钢筋台标高为16.200m。由于汽机外形尺寸很大,常规柱距不能混凝土框架结构。汽机房屋面采用钢屋架。主厂房采用因此,两种空分装置的能耗差为:由此可见,低纯度深冷空分装置的经济效益也非常可△W=W,-W,=10376-8996=1380kW·h从计算结果可以看出,低纯度深冷空分装置的节能效果四、结语明显,折算成单位纯氧,低纯度深冷空分装置综合单位纯氧目前,杭氧已经开发出低纯度深冷空分装置,并即将在能耗(包括制氧能耗、压氧能耗以及配套的循环水等公用工实际项目中投用。通过上述章节的分析及比较,低纯度深冷程能耗)约0.52kWh/Nm3O2,与变压吸附制氧的综合单位纯空分装置完全能够满足高炉富氧的用气需求,能起到良好的氧能耗相当。节能减排以及企业增效效果,低纯度深冷制氧技术非常值得2.低纯度深冷空分装置的经济效益。低纯度深冷空分推广使用。装置,虽然氧压机的处理能力要相应增大,投资会有所增加但由于空压机排气压力减小,空压机的投资会相应减小【参考文献】此整体上看,低纯度深冷空分装置与常规的外压缩空分装置1.曾丹芩,敖越,张新铭,刘朝.工程热力学[M].北京:高等的建设成本差别不大。配套3200m3高炉的空分装置,如采教育出版社,2002,第3版用低纯度深冷制氧技术,能过比常规的外压缩空分节省能耗2.陈光明,陈国邦.制冷与低溫原理[M].北京;机械工业出1380kWh,如果电价按0.55元/度考虑,每年节省的运行成版社,2010本如下:3.宋阳升.高炉富氧喷煤技术的新进展[M].北京:冶金工业E=1380×0,5×24×350%638万元出版社,1995I0000