泵阀仪表
冷冻大全
填料辅料
备品配件
 
关于变压吸附制氧设备现状与应用
关键字:制氧设备
编制单位:武汉汴京空气分离设备有限公司    贾冰  www.ebkongfen.com
编制时间:二O一〇·七
一、变压吸附制氧简介
    变压吸附制氧以其启动快-能耗低、操作简单、负荷运转调整范围大及维修简单等特点,已经广泛应用于有色金属冶炼(炼铜、炼锌、炼铅、炼金、炼镍、钛白粉等)、黑色金属冶炼(高炉富氧喷煤炼铁、电炉炼钢等)、富氧燃烧(工业锅炉、玻璃炉窑、电解铝)、化工造气(合成氨、甲醇、乙烯、乙二醇生产等)、医疗领域和污水处理(富氧爆气)、纸浆漂白、双氧水生产、化学中各种氧化、水泥工业铁氧水泥、耐火砖制造、臭氧发生器、水产养殖、碳黑生产、医用保健等。
    变压吸附制氧已经被广泛推广和应用。特别是在今天国家对产业经济下决心宏观调控的大气候下,企业要生存要发展,就要节约能耗、降低成本。而变压吸附制氧在节省总体投资、减少占地面积、节约能耗、降低成本上有他独特的优势。八十年代以来,随着变压吸附制富氧技术的成熟,在无须高纯氧气的场合,变压吸附法已成为世界上获取低成本氧气的主要方法。国内变压吸附制氧的发展,虽然起步晚,但发展速度却很快,短短的时间已经完成了装置从小型化到大型化的发展,并且技术成熟、稳定、先进。随着新型高效变压吸附制氧分子筛吸附剂的研制成功和国外新型吸附剂的引进,使国产变压吸附制氧装置的能耗指标达到了≤0.35kwh/ m³,接近和达到了国外先进装置的水平。国内已经先后有上百套变压吸附VPSA制氧装置投产使用或在签约制造中,设计和制造能力也已达到35000m³/h纯氧,纯度≥90%。已经成功运行的最大装置12000NM³/hO2,能耗是0.35KWh/ M³O2,运行平稳可靠,并可变工况调节运行,如产量(大中型装置)可做多工况调量运行、纯度可在65%∽93%之间调整,并且产量调量运行时能耗基本不增加。
    变压吸附制氧分高压吸附常压解吸(PSA)和常压吸附真空解吸(VSA)及低压吸附真空解吸(VPSA)三种工艺流程。其实三种工艺流程只是操作压力稍有差异,本质都是一样的。而低压吸附真空解吸的VPSA流程能耗标准又是最低的,并且装置稳定、可靠、经济、工艺先进,代表着PSA发展的趋势,所以现在采用的和通常所说的变压吸附制氧装置一般都是VPSA装置。本公司推荐和采用的也是这种VPSA装置。
本公司依托原在国营制氧机龙头企业长期工作所掌握的制氧机技术,并经技术人员的进一步开发研究,兼纳并容,吸取其他制氧机企业的经验和教训,形成了自己的一套新技术、新工艺,技术先进、工艺可靠。 VPSA制氧工艺的研究与开发已经成为公司发展的主要方向和重点。公司着力研发新型高效径向流吸附塔和脱氩工艺,以求VPSA工艺更上一层楼,进一步降低能耗,提高装置的性价比,提高市场竞争力。
二、变压吸附制氧的应用
1.变压吸附制氧在黑色冶炼中的应用
1.1变压吸附制氧在电炉炼钢中的应用
    变压吸附制氧在电炉炼钢方面已经有许多成功的经验和实例。
    台湾和日本约60%∽70%的电炉炼钢企业在用变压吸附制氧法炼钢。
    在中国用变压吸附制氧法电炉炼钢已经非常普及(如西林钢铁公司阿城钢厂、贵阳特殊钢厂和江苏淮阴钢厂等)
    我们分析一下电炉炼钢的特点:电炉炼钢本身是在用废钢为主原料来炼钢,电炉炼钢主要是靠电弧来熔化废钢,氧气只是在电炉冶炼过程中助熔和停电吹氧脱碳过程中产生化学热,来提高冶炼温度,因为主要是靠电弧熔化,氧气只是辅助,因此对氧气纯度要求就不高(实际上电炉炼钢不用氧气也能炼钢)。转炉炼钢则不同,主要材料是高炉铁水,高炉铁水进入转炉后必须吹入高纯度的氧气充分燃烧除去铁水的中Si、S、P、Mn等杂质,才能还原成钢水。由此可见在转炉炼钢中氧气的作用非常大,所以对氧气纯度要求相对较高。有资料显示,转炉炼钢要有99.2%纯度(合格品)的氧气(一般深冷制氧机把氧气纯度都做到了优质品级99.6%)。但是没有任何资料显示电炉炼钢必须要有99.2%纯度的氧气。本公司常年从事制氧机方面的制造供应和安装调试工作,与全国多家钢铁设计院都有密切的工作联系,对于这个问题,本公司咨询过有关专家,得到的答案是变压吸附可以进行电炉炼钢,同相关的理论资料一样,没有说必须用99.2%纯度的氧气才能电炉炼钢。实际上多家在用变压吸附制氧炼钢的厂家,现场使用的氧气纯度都是91%~93%之间。
有投资者提出:“变压吸附制氧纯度较低,能不能炼特钢?”
    电炉炼特钢和炼普钢前面的过程都是一样的,都是在电炉中靠电弧融化废钢,吹氧助融和断电吹氧脱碳,吹氧的过程是在电炉中完成。精炼这道工序不需要吹氧。在电炉中加入其他配料,以改变钢的成分,获取需要的钢种。所以电炉炼特钢与炼普钢本质上对氧气的要求是一样的。
    有投资者说,我们的炼钢品种中有船舶用钢,用低纯度氧冶炼含氮量可能要超标,引起钢质发脆。变压吸附能产生93%以上的氧气,4%的氩气,还有1~3%的氮气,氩气对炼钢是没有坏处的,这1~3%的氮气含量对某些品牌的特种钢可能会造成含氮量超标。国家对耐低温冲击用钢比如船舶用钢和油井管的含氮量有明确规定,要≤70ppm,对常温状态使用的合金钢如弹簧钢、轴承钢、无缝钢管等都没有明确的规定(对普钢更没有规定)。而我们的电炉炼钢厂大多是不炼耐低温冲击用钢的,因此变压吸附冶炼特钢的范围应该是很广阔的。即便是企业根据市场需要要冶炼一部分耐低温冲击用钢,担心含氮量超标,也可以把原有的准备用于“火切”的低温制氧机或低温液槽切换一部分氧气过来,完成临时冶炼任务。实际上控制含氮量超标很大程度上是在生产工序控制上,而不在氧气纯度上。比如炉料清理的干净程度、生铁块(或铁水热装)的添加量大小等。本人曾到过我国某家大型的电炉炼钢厂,这家钢厂一直在用变压吸附制氧设备做为主打机组冶炼特钢,使用氧气纯度≥92%。该厂所炼特钢(比如17Cr2Ni2H、GCr15、40MMoV等)含氮量一直控制在80ppm左右,比较理想,产品也一直占据着全国相当大的市场份额。该厂生产技术部门告诉我们,他们主要在生产工序控制上做的比较好,并不存在为了提升氧气纯度而采取了什么特殊的措施。实际上大多数电炉炼钢厂冶炼特钢的份额比较多,普钢据少,特钢冶炼重视数量的同时更注重品质,主要是注重产品的附加值,多数厂家也是按单量产,因此它的特点决定了多以间断生产为主,这种状况下采用变压吸附制氧设备经济性显得尤为突出。
1.2高炉富氧喷煤炼铁
    实际上早期使用变压吸附制氧装置最多的就是高炉炼铁。包括国外的变压吸附制氧装置打入中国最早的领域就是电炉炼钢和高炉炼铁,比如韶关钢厂和邯钢就是最早最先采用国外变压吸附制氧装置来进行电炉炼钢和高炉炼铁。高炉炼铁采用大喷煤和富氧至23%~24%能显著提高焦炉比,节省焦炭,提高炼铁效益。高炉富氧喷煤炼铁采用的氧气纯度要求不高,80%的氧气再通过鼓风机鼓风混氧至23%~24%,形成富氧空气,就满足了富氧喷煤的要求。如果采用深冷制氧机用于高炉富氧喷煤炼铁就要加大鼓风机功率,加大鼓风量,把99.6%的氧气通过鼓风机鼓风混氧至23%~24%,同样达到了富氧喷煤的目的,但是加大的鼓风机功率就白白浪费掉了,显得经济性就差一些。
1.3关于变压吸附制氧炼钢的氧气用量探讨
    我们再讨论一下投资者关心的用变压吸附制氧炼钢氧气用量的问题。
实际上,只要保持氧气量供应充足,保持氧枪输出压力稳定不波动,对炼钢速度和氧枪消耗都没有与使用深冷法制氧明显的不同。这是本公司调研了多家电炉炼钢厂获得到的反溃资料。只是纯度低了一些,单位用氧量比深冷法要稍微大一些。这个增大的气量,也是93%纯度的氧折合到100%纯度的氧而需要多加的量,即与深冷法近乎等同规格装置须增加的量,而多加的气量因为属于氧枪喷嘴调节的范围也不会使吹氧速度降低,进而满足与深冷法同样的炼钢速度要求。以6000NM³/hO2空分为例,深冷法纯度是99.6%,产量是6000NM³/hO2,变压吸附纯度是93%,气量就要做到6500 NM³/hO2,折合成99.6%的纯度氧后,产量就是与深冷法等同的6000NM³/hO2。
2.变压吸附制氧在有色冶炼中的应用
    随着国家产业结构的调整,有色冶炼在近几年发展很快。在采用氧气底吹炼铅、炼铜、炼锌、炼锑的工艺流程中和氧气浸出炼金、炼镍工艺的冶炼厂中不少厂家已经开始使用变压吸附制氧机。
    钛白粉生产线也可以采用富氧在高温高压下与TICL4反应生产钛白粉PIO2(使用氧气纯度≥90%)。
下面着重谈谈变压吸附制氧机在富氧底吹炼铅工艺上的应用
    设计院在四年前的富氧底吹炼铅工艺中关于制氧机提出的要求是95%纯度的氧气,95%纯度的氮气。这个95%纯度的氧气正是现阶段变压吸附制氧机的极限。这个门坎的设定限制了变压吸附制氧机的使用范围。通过多年来的实践,现在设计院提的参数是85%纯度的氧气,90%纯度的氮气。这个纯度试验已经在一些冶炼厂的实际操作中得到佐证。说明设计院对变压吸附制氧机的态度已经是务实和认可。笔者四年前在某家炼铅公司看到设计院关于制氧机的推荐:“深冷机运转可靠;变压吸附<
= 下载阅读 =
请下载安装阅读工具
相同关键字文章列表: 浏览人数:5707 打印 关闭
·关于变压吸附制氧设备现状与应用