Металургійний завод

Застосування блоків поділу повітря на металургійних заводах

 

Виробництво сталі вимагає великих обсягів промислових газів для підтримки ефективних і стабільних металургійних процесів. Кисень, азот і аргон необхідні для виробництва чавуну, рафінування сталі, лиття та термічної обробки.

Блоки поділу повітря (ASU) розділяють атмосферне повітря на гази високої-чистості за допомогою передової кріогенної технології, що дозволяє металургійним заводам досягати безперервної подачі газу та оптимізувати продуктивність.

Як досвідчений виробник, NEWTEK пропонує надійні рішення для розділення повітря, розроблені спеціально для вимогливих умов експлуатації сучасних металургійних заводів.

01

Подача кисню для виробництва чавуну в доменній печі

Кисень із систем ASU підвищує ефективність спалювання доменної печі, зменшує споживання коксу, стабілізує роботу та збільшує потужність виробництва чавуну.

02

Застосування кисню у виробництві сталі в кисневих печах (BOF).

Кисень-високої чистоти сприяє видаленню домішок у конвертерному виробництві сталі, забезпечуючи швидші реакції очищення, точний контроль складу та постійну якість сталі.

03

Використання аргону у вторинній металургії та ковшовому рафінуванні

Перемішування аргоном покращує однорідність розплавленої сталі, видаляє вкраплення, запобігає окисленню, підвищує чистоту сталі та механічні властивості.

04

Застосування азоту на металургійному заводі

Азот забезпечує інертний захист, запобігання окисленню, продувку трубопроводу та підтримку безпеки, забезпечуючи стабільну та безпечну роботу сталеливарного заводу.

3 Інженерні особливості повітророзділення

3.1 Хід процесу
1) Блок поділу повітря використовує технологічний процес: повна адсорбція очищення молекулярним ситом під низьким{1}}тиском, охолодження розширювального механізму турбіни повітряного підсилювача, виробництво аргону-без водню повною дистиляцією, внутрішнє стиснення продукту киснем, зовнішнє стиснення азоту продукту та внутрішнє стиснення аргону. Він має надійну роботу, вдосконалений процес, зручну роботу, розумну конфігурацію обладнання, безпеку та низьке споживання.

2) Система попереднього охолодження повітря використовує брудний азот і азотну охолоджуючу циркулюючу воду, яка має хорошу робочу гнучкість і повністю використовує сухий брудний азот і надлишок азоту. Конструкція башти повітряного охолодження використовує необхідні та надійні заходи проти-затоплення рідиною, щоб запобігти потраплянню води без туману в систему адсорбції на молекулярному ситі.

3) Адсорбційна система на основі молекулярного сита використовує вертикально активований оксид алюмінію + молекулярне сито з подвійною-структурою молекулярного сита адсорбера з довгостроковим-перемиканням. Адсорбент і перемикаючий клапан мають тривалий термін служби, втрати на перемикання в системі невеликі, опір шару невеликий, і існують заходи для запобігання продування молекулярного сита та можливі-заходи з очищення. Регенераційний нагрівач використовує-енергозберігаючий паровий нагрівач (електричний нагрівач є запасним).

4) Верхня вежа (башта низького -тиску) та аргонова вежа дистиляційної вежі використовують структуровані пакувальні вежі, що зменшує опір вежі та додатково покращує швидкість вилучення кисню й аргону.
5) Турборозширювач використовує процес гальмування прискорювачем, таким чином зменшуючи кількість розширеного повітря та роблячи верхню башту дистиляційної башти стабільною.
6) Відновлення випарованого газу аргону з резервуара для зберігання рідкого аргону атмосферного тиску враховується при проектуванні блоку поділу повітря. Випарований газ аргон у резервуарі для зберігання надходить у пристрій відновлення конденсатора аргону, і після конденсації рідким азотом повертається до резервуара для зберігання рідкого аргону як продукт рідкого аргону; випарований азот повертається до трубопроводу брудного азоту холодної камери для відновлення холодної потужності.

3.2 Проектування та вибір основного обладнання
1) Обладнання для розділення повітря використовує технологію виробництва аргону без водню-повної дистиляції, скасовує процеси гідрування та деоксигенації, значно спрощує компонування установки бічного прольоту в основній установці виробництва кисню в заводському проекті та економить площу установки. Надійна робота, вдосконалений процес, зручна робота, розумна конфігурація обладнання, безпека та низьке споживання.
2) Ключове обладнання — це всі міжнародні та національні відомі бренди, головний повітряний компресор вибрано від Atlas, повітряний підсилювач — від Siemens, азотний компресор — від Atlas, а кисневий підсилювач — від Hangyang, що забезпечує надійну роботу обладнання.
3) Потужність двигуна головного повітряного компресора становить 2x30000 кВт, з використанням двигуна зі змінною частотою, а інші використовують плавний пуск для зменшення впливу на основну електромережу. І відповідно приймається -режим роботи на стороні машини/централізований, який може реалізувати дистанційне керування запуском і зупинкою обладнання та моніторинг стану роботи.
4) Кисневий бустер використовує турбінний кисневий компресор, який є технічно надійним і безпечним.
5) Молекулярне сито має вертикальну структуру, а трубопровід має дво-кілець. Перепад висот між нижнім кільцевим трубопроводом і верхнім кільцевим трубопроводом становить 18 м, а температура і тиск газового середовища в трубопроводі змінюються по черзі. У проекті використовується програмне забезпечення CAESARII для виконання аналізу напруги в трубопроводі та встановлення прийнятних пружинних кронштейнів і фіксованих кронштейнів.

6) Циркулююча охолоджуюча вода, необхідна для двигуна, використовує замкнуту -систему циркуляції без зовнішнього розряду. Житлова та очисна вода різних будівель на території заводу централізовано збирається та обробляється для досягнення нульового скиду стічних вод.
7) Основний охолоджувач і конденсатори сирого аргону в пристрої реалізують 1% скидання рідини, щоб запобігти накопиченню небезпечних домішок, таких як вуглеводні.
8) Пристрій має можливість працювати в змінних умовах для досягнення найбільш економічних умов експлуатації пристрою.

3.3 Особливості конструкції автоматики
Відповідно до виробничих і технологічних вимог, одна система DCS встановлюється для кожної з двох систем поділу повітря 60000 м/год для завершення централізованого моніторингу та керування основною компресорною установкою та системою поділу повітря, системою циркуляції води та зовнішнім інтегрованим процесом трубопроводу. Система автоматизації складається з операторської станції, DCS і станції введення/виведення2. DCS і робочі станції оператора з’єднані Ethernet, а DCS і станції вводу-виводу – шиною. З’єднання між станцією вводу/виводу або РСУ та польовими компонентами з’єднується кабелями керування. Операторська станція зосереджена в диспетчерській виробництва кисню.

3.3.1 Станція оператора
Станція оператора та станція польового керування спілкуються одна з одною для виконання наступних функцій:

1) Відображення параметрів виробничого процесу, екран блок-схеми, екран сигналізації та відображення історичної кривої тенденції.

2) Вибір режиму роботи керування: ручне керування на машині, ручне керування HMI та автоматичне керування.

3) Змінюйте встановлене значення або безпосередньо керуйте роботою контрольного обладнання за допомогою людського-комп’ютерного діалогу.

4) Друк звіту про виробництво та друк сигналізації тощо.

3.3.2 DCS і станція введення/виведення

Польова станція управління є основним обладнанням для здійснення управління процесом. Він забезпечує інтерфейс вводу/виводу з виробничим процесом, виконує керування процесом, збір даних, обчислення параметрів тощо, а потім виводить обчислений керуючий сигнал на польовий привод через модуль вводу/виводу, таким чином реалізуючи ПІД-регулювання, керування послідовністю, логічне блокування тощо виробничого процесу. Функції контролю DCS цього проекту в основному включають: збір та обробку температури процесу, тиску, потоку, рівня, аналізу та інших даних; контроль температури, тиску, витрати, рівня рідини, опору тощо; контроль блокування та анти-контроль від перенапруг повітряного компресора; управління градирнею; контроль часу очищення молекулярних сит; управління пуском і зупинкою компресора кисневої турбіни; контроль блокування та анти{6}}контроль від перенапруги азотного компресора тощо; контроль роботи кожного насоса.

4 Ефект операції
Обладнання працює стабільно, з моменту введення в експлуатацію повітророзділювальної установки не було збоїв і зупинок. Енергоспоживання обладнання знижується, а еквівалентна одиниця споживання енергії виробництва кисню (внутрішнє стиснення) становить 0,55 кВт·год/м. Експлуатаційні витрати знижуються, а киснева установка має постійний штат у 30 осіб.

5 Висновок
Завдяки раціональному розробці складу сталі введення азоту було використано в печі TSR для здійснення легування азотом для отримання нержавіючої сталі 20Cr13N. Процес виробництва простий, низька вартість, висока чистота та стабільний склад. Усі експлуатаційні показники розробленої гарячекатаної смуги 20Cr13N-відповідають вимогам дослідного виробництва. Завдяки легуванню азотом здатність до гартування та корозійна стійкість виробу значно покращуються.