钢厂应用空分装置的配套.pdf

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1、40中空能源设备有限公司(浙江杭州310051)蒋旭丁友胜厉彦忠赵小莹【摘要】对钢厂应用冶炼工艺流程和发展进行了简述，对钢厂用气特点进行了研究和探讨。结合国内外发展状况，提出了配套空分装置的具体流程组织方案并进行了详细阐述，希望能促进空气分离这一行业的发展进步。【关键词】钢厂空分装置配套生产工艺系统一．前言钢铁企业冶炼生产工艺中需大量使用氧气、氮气及氩气等工业气体。氧气主要用于高炉、熔融还原炼炉、转炉、电炉冶炼；氮气主要用于炉子密封、保护气、炼钢精炼、转炉溅渣护炉、保安气体、传热介质及系统吹扫等；氩气主要用于炼钢精炼等。为适应生产要求，保证生产安

2、全稳定运行，大型钢厂均配置有专供的制氧站和氧氮氩动GM遵用卸麓H1t1{tetyjx．c01112013年第，llgl力管网系统。大型全流程钢铁企业目前配置的常规流程为：焦炉、烧结、高炉炼铁、转炉电炉炼钢、轧钢工序等。因强调环境保护，简化工艺流程，国际钢铁行业近来开发出铁前区域短流程工艺——熔融还原炼铁(COREX工艺)，在一个冶炼炉中直接将铁矿原料还原为铁液。两种不同冶炼工艺流程需要的工业气体有较大差别，常规冶炼高炉需要氧气量占钢厂总需氧量28％，炼钢需要的氧气量占钢厂的总需用量的40％；而熔融还原工艺炼铁生产需要氧气量占钢厂总需用量的78％，

3、炼钢需用的氧气量占钢厂总需用氧气量的13％。上述两种流程尤其熔融还原炼铁工艺在我国已经开始推广。目前钢厂配套炼钢的空分装置，普遍存在这样的问题，由于炼钢吹炼周期问题，一般40～50min一炉，或者更少，每次吹氧大概13～16min不等，其余时间是不用氧气的，这对于空分厂来说是不利的，存在一个产、送不平衡问题，另外氧气的放散率也要相对较高。尤其对于商业运行的气体公司来说是一种损失，因此，一般投资时更关心氧气的放散率，产送差值以及总的运行能耗和产品外销收益。二、钢厂用气要求1．高炉工艺高炉冶炼的供氧的主要作用是冶炼中保证一定的炉内高温，而不是直接参与

4、冶炼反应。氧气混入高炉鼓风中，参混为富氧空气进入高炉。以前工艺提出的鼓风富氧效率一般在3％以下，随着高炉工艺的改进，为了节约焦炭，采用大喷煤工艺后，以及为满足高炉生产提升产量，要求鼓风富氧率提高N5％～6％，用氧(标准状态，下同)单耗达N60m3／t。因高炉用氧参混的是富氧空气，所以氧气纯度可为低纯度。高炉鼓风的空气压力一般为0．6MPa，配置有空气鼓风机，氧气混入高炉鼓风系统有两种方式：机前富氧、机后富氧。机前富氧要求的氧气压力达到10kPa以上，机后富氧要求的氧气压力接近0．6MPa。高炉系统正常使用的密封、吹扫用氮气的压力要求为0．4MPa

5、，喷煤系统中需要的事故保安用氮，为确保瞬间的供应量要求，一般采用高压罐贮存保安氮气。2．COREX工艺熔融还原炼钢工艺中氧气需要参与冶炼反应，其用氧量与炼钢产量直接成等比关系，COREX炉每It铁用氧单耗为528m3，是高炉流程用氧量的10倍。COREX炉要求维持生产的最小供氧量为正常生产用量的42％。COREX炉要求的氧气纯度大于95％以上，氧气压力为0．8～1．0MPa，压力波动范围要求控制在0．8MPa±5％，氧气必须确保有一定时间连续量的供应，例如对于COREX一3000炉，需考虑液氧贮备550t。COREX炉要求的氮气供应压力为1．0～

6、1．2MPa，压力波动范围要求控制在1．0MPa±10％，并且要求氮气的供应压力大于氧气供气压力的0．IMPa以上。COREX炉要求氮气系统保证连续不间断供应，COREX一3000炉正常用氮量12000m3／h，COREX一3000炉停车时要求氮气必须在3s内达到35000m3／h。3．炼钢工艺与高炉、COREX炉冶炼方式不同，转炉炼钢用氧为间断使用，吹氧时负荷大，并且氧气参与冶炼反应，其需要氧量与炼钢产量有直接的等比关系，用氧单耗约为60m3／tN，要求的氧气压力大干1．4MPa，氧气纯度≥99．5％。为了提高转炉使用年限，目前钢厂普遍采用氮气

7、溅渣护炉工艺技术，氮气为间断使用，使用时负荷大，要求的氮气压力大于1．4MPa。炼钢精炼需要氩气，随着产钢品种提升，精炼要求更高，用氩量逐步增加。4．冷轧冷轧机组用氮量要求单耗达N50～67m3／t，随着钢厂轧钢区域冷轧机组的增建，钢厂的用氮量提升很快。三、钢厂用氧特点1．氧气放散炼钢生产作业模式对放散率的影响：35转炉的作业模式表明了吹炼时间以及中间停隔(等候)时间，停隔次数越多，说明生产越不均衡，均衡程度由高到低的顺序是3、2、l号炉，各台转炉在同一时间段存在空缺的概率越大，用氧越不均衡，例如在第28h：至lj第30h之间，总用氧量约为最大值

8、的1，3，这是十分不合理的现象，用氧越不均衡，越容易导致放散。2．用氧调峰正是由于钢厂用氧的不连续性，导致用气量时大时小，所以对空分装置