oceliareň

Aplikácie vzduchovej separačnej jednotky v oceliarňach

 

Výroba ocele vyžaduje veľké objemy priemyselných plynov na udržanie efektívnych a stabilných metalurgických procesov. Kyslík, dusík a argón sú nevyhnutné pri výrobe železa, rafinácii ocele, odlievaní a tepelnom spracovaní.

Jednotky na separáciu vzduchu (ASU) rozdeľujú atmosférický vzduch na plyny vysokej{0}}čistoty pomocou pokročilej kryogénnej technológie, čo umožňuje oceliarňam dosahovať nepretržitú dodávku plynu a optimalizovaný výkon výroby.

NEWTEK ako skúsený výrobca poskytuje spoľahlivé riešenia na separáciu vzduchu navrhnuté špeciálne pre náročné prevádzkové podmienky moderných oceliarní.

01

Prívod kyslíka pre vysokopecnú výrobu železa

Kyslík zo systémov ASU zvyšuje účinnosť spaľovania vo vysokej peci, znižuje spotrebu koksu, stabilizuje prevádzku a zvyšuje kapacitu výroby železa.

02

Aplikácia kyslíka v základnej kyslíkovej peci (BOF) pri výrobe ocele

Kyslík vysokej{0}}čistoty podporuje odstraňovanie nečistôt pri výrobe konvertorovej ocele, čo umožňuje rýchlejšie rafinačné reakcie, presnú kontrolu zloženia a konzistentnú kvalitu ocele.

03

Použitie argónu v sekundárnej metalurgii a panvovej rafinácii

Miešanie argónu zlepšuje rovnomernosť roztavenej ocele, odstraňuje inklúzie, zabraňuje oxidácii a zlepšuje čistotu ocele a mechanické vlastnosti.

04

Aplikácie dusíka v prevádzkach oceliarní

Dusík poskytuje inertnú ochranu, prevenciu oxidácie, čistenie potrubia a bezpečnostnú podporu, čím zaisťuje stabilnú a bezpečnú prevádzku oceliarní.

3 Konštrukčné konštrukčné prvky na separáciu vzduchu

3.1 Priebeh procesu
1) Jednotka na separáciu vzduchu využíva procesný tok úplnej nízkotlakovej-purifikačnej adsorpcie na molekulových sitách, chladenie expanzným mechanizmom turbíny posilňovača vzduchu, výrobu argónu bez{2}}plnej destilácie, vnútornú kompresiu produktového kyslíka, vonkajšiu kompresiu produktového dusíka a vnútornú kompresiu argónu. Má spoľahlivú prevádzku, pokročilý proces, pohodlnú obsluhu, rozumnú konfiguráciu zariadenia, bezpečnosť a nízku spotrebu.

2) Systém predchladenia vzduchu využíva špinavý dusík a chladiacu cirkulujúcu vodu dusíka, ktorá má dobrú prevádzkovú flexibilitu a plne využíva suchý špinavý dusík a prebytočný dusík. Konštrukcia vzduchovej chladiacej veže využíva potrebné a spoľahlivé opatrenia proti-zaplaveniu kvapalinou, aby sa zabránilo vniknutiu vody bez hmly do adsorpčného systému molekulového sita.

3) Adsorpčný systém s molekulovým sitom využíva vertikálny aktivovaný adsorbér s dvojitou -vrstvovou štruktúrou molekulového sita a oxid hlinitý s molekulovým sitom s dlhodobým-prepínaním. Adsorbent a prepínací ventil majú dlhú životnosť, spínacia strata systému je malá, odpor lôžka je malý a existujú opatrenia na zabránenie prefúknutiu molekulového sita a možné opatrenia na úpravu-prefúknutia. Regeneračný ohrievač využíva energiu-úsporný parný ohrievač (elektrický ohrievač je náhradný).

4) Horná veža (nízkotlaková veža) a argónová veža destilačnej veže využívajú štruktúrované baliace veže, ktoré znižujú odpor veže a ďalej zlepšujú rýchlosť extrakcie kyslíka a argónu.
5) Turbo expandér využíva proces posilňovacieho brzdenia, čím sa znižuje množstvo expandovaného vzduchu a horná veža destilačnej veže je stabilná.
6) Rekuperácia odpareného plynného argónu zo zásobníka kvapalného argónu pri atmosférickom tlaku sa zvažuje pri projektovaní jednotky na separáciu vzduchu. Vyparený plynný argón v zásobnej nádrži vstupuje do zariadenia na regeneráciu argónového kondenzátora a po skondenzovaní kvapalným dusíkom sa vracia do zásobnej nádrže na kvapalný argón ako kvapalný argónový produkt; odparený dusík sa vracia do potrubia špinavého dusíka chladiaceho boxu, aby sa obnovila kapacita chladenia.

3.2 Návrh a výber hlavného zariadenia
1) Zariadenie na separáciu vzduchu využíva technológiu výroby argónu s úplnou destiláciou -bez vodíka, ruší proces hydrogenácie a deoxygenácie, výrazne zjednodušuje usporiadanie závodu s bočným rozpätím v hlavnom závode na výrobu kyslíka v továrenskom dizajne a šetrí plochu závodu. Spoľahlivá prevádzka, pokročilý proces, pohodlná obsluha, primeraná konfigurácia zariadenia, bezpečnosť a nízka spotreba.
2) Kľúčovým vybavením sú všetky medzinárodne a domáce renomované značky, hlavný vzduchový kompresor je vybraný od spoločnosti Atlas, posilňovač vzduchu je vybraný od spoločnosti Siemens, dusíkový kompresor je vybraný od spoločnosti Atlas a kyslíkový zosilňovač je vybraný od spoločnosti Hangyang, čo zaisťuje spoľahlivú prevádzku zariadenia.
3) Výkon motora hlavného vzduchového kompresora je 2x30000 kW, používa motor s premenlivou frekvenciou a ostatné používajú mäkký štart na zníženie dopadu na hlavnú elektrickú sieť. Aplikuje sa režim-strany stroja/centralizovaný prevádzkový režim, ktorý umožňuje diaľkové ovládanie spustenia a zastavenia zariadenia a monitorovanie prevádzkového stavu.
4) Posilňovač kyslíka využíva turbínový kyslíkový kompresor, ktorý je technicky spoľahlivý a bezpečný.
5) Molekulové sito má vertikálnu štruktúru a potrubie má usporiadanie dvoch-kruhov. Výškový rozdiel medzi spodným prstencom a horným prstencom je 18 m a striedavo sa mení teplota a tlak plynného média v potrubí. Návrh používa softvér CAESARII na vykonanie analýzy napätia potrubia a nastavenie primeraných pružinových konzol a pevných konzol.

6) Cirkulačná chladiaca voda, ktorú vyžaduje motor, využíva uzavretý systém cirkulácie-bez vonkajšieho vypúšťania. Živá a čistiaca voda rôznych budov v areáli závodu sa centrálne regeneruje a spracováva tak, aby sa dosiahlo nulové vypúšťanie odpadových vôd.
7) Hlavné chladenie a kondenzátory surového argónu v zariadení využívajú 1% kvapalný výboj, aby sa zabránilo hromadeniu nebezpečných nečistôt, ako sú uhľovodíky.
8) Zariadenie má schopnosť pracovať v premenlivých podmienkach, aby sa dosiahli čo najhospodárnejšie prevádzkové podmienky zariadenia.

3.3 Funkcie návrhu automatizácie
Podľa výrobných a procesných požiadaviek je pre každý z dvoch systémov separácie vzduchu 60 000 m/h nastavený jeden systém DCS na dokončenie centralizovaného monitorovania a riadenia hlavného závodu kompresora a systému separácie vzduchu, systému cirkulačnej vody a procesu externého integrovaného potrubia. Automatizačný systém pozostáva z operátorskej stanice, DCS a I/O stanice2. DCS a pracovné stanice operátora sú prepojené cez Ethernet a DCS a I/O stanice sú prepojené zbernicou. Spojenie medzi I/O stanicou alebo DCS a poľnými komponentmi je prepojené riadiacimi káblami. Operátorské stanovište je sústredené v kontrolnej miestnosti výroby kyslíka.

3.3.1 Stanovisko operátora
Operátorská stanica a poľná kontrolná stanica spolu komunikujú, aby dosiahli nasledujúce funkcie:

1) Zobrazenie parametrov výrobného procesu, obrazovka vývojového diagramu, obrazovka alarmu a zobrazenie historickej trendovej krivky.

2) Výber režimu ovládania: manuálne ovládanie na stroji, manuálne ovládanie HMI a automatické ovládanie.

3) Upravte nastavenú hodnotu alebo priamo ovládajte činnosť ovládacieho zariadenia prostredníctvom dialógu medzi človekom-počítačom.

4) Tlač výrobných správ a tlač alarmov atď.

3.3.2 DCS a I/O stanica

Poľná riadiaca stanica je hlavným zariadením na realizáciu riadenia procesov. Poskytuje vstupno-výstupné rozhranie s výrobným procesom, vykonáva riadenie procesu, zber dát, výpočet parametrov atď., a potom odošle vypočítaný riadiaci signál do akčného člena cez I/O modul, čím sa realizuje PID riadenie, sekvenčné riadenie, logické blokovacie riadenie, atď. výrobného procesu. Riadiace funkcie DCS tohto projektu zahŕňajú najmä: zber a spracovanie procesnej teploty, tlaku, prietoku, hladiny, analýzy a iných údajov; kontrola teploty, tlaku, prietoku, hladiny kvapaliny, odporu atď.; blokovacie ovládanie a ovládanie-prepätia vzduchového kompresora; riadenie chladiacej veže; časová kontrola čistenia molekulovým sitom; riadenie spustenia a zastavenia kompresora kyslíkovej turbíny; blokovacie ovládanie a ovládanie-prepätia dusíkového kompresora atď.; riadenie prevádzky každého čerpadla.

4 Prevádzkový efekt
Zariadenie pracuje stabilne a jednotka na separáciu vzduchu nezaznamenala od uvedenia do prevádzky žiadnu poruchu ani odstavenie. Spotreba energie zariadenia je znížená a ekvivalentná jednotková spotreba energie na výrobu kyslíka (vnútorná kompresia) je 0,55 kW·h/m. Prevádzkové náklady sú znížené a závod na výrobu kyslíka má stálych 30 ľudí.

5 Záver
Racionálnym návrhom zloženia ocele sa v peci TSR použilo vstrekovanie dusíka na legovanie dusíkom na vývoj nehrdzavejúcej ocele 20Cr13N. Výrobný proces je jednoduchý, lacný, má vysokú čistotu a stabilné zloženie. Všetky výkonnostné ukazovatele vyvinutého 20Cr13N za tepla-valcovaného oceľového pásu spĺňajú požiadavky skúšobnej výroby. Prostredníctvom legovania dusíkom sa výrazne zlepšuje kaliteľnosť a odolnosť produktu proti korózii.