Ocelárna

Aplikace vzduchové separační jednotky v ocelárnách

 

Výroba oceli vyžaduje velké objemy technických plynů pro udržení účinných a stabilních metalurgických procesů. Kyslík, dusík a argon jsou nezbytné při výrobě železa, rafinaci oceli, odlévání a tepelném zpracování.

Jednotky ASU (Air Separation Unit) rozdělují atmosférický vzduch na plyny vysoké{0}}čistoty pomocí pokročilé kryogenní technologie, což umožňuje ocelárnám dosahovat nepřetržité dodávky plynu a optimalizovaného výrobního výkonu.

Jako zkušený výrobce poskytuje NEWTEK spolehlivá řešení separace vzduchu navržená speciálně pro náročné provozní podmínky moderních oceláren.

01

Zásobování kyslíkem pro výrobu vysokých pecí

Kyslík ze systémů ASU zvyšuje účinnost spalování ve vysokých pecích, snižuje spotřebu koksu, stabilizuje provoz a zvyšuje kapacitu výroby železa.

02

Aplikace kyslíku při výrobě oceli v základní kyslíkové peci (BOF).

Kyslík vysoké{0}}čistoty podporuje odstraňování nečistot při výrobě konvertorové oceli, což umožňuje rychlejší rafinační reakce, přesnou kontrolu složení a konzistentní kvalitu oceli.

03

Použití argonu v sekundární metalurgii a pánvové rafinaci

Míchání argonu zlepšuje stejnoměrnost roztavené oceli, odstraňuje vměstky, zabraňuje oxidaci a zlepšuje čistotu oceli a mechanické vlastnosti.

04

Aplikace dusíku v provozech oceláren

Dusík poskytuje inertní ochranu, prevenci oxidace, čištění potrubí a bezpečnostní podporu, čímž zajišťuje stabilní a bezpečný provoz ocelárny.

3 Konstrukční konstrukční prvky pro separaci vzduchu

3.1 Průběh procesu
1) Jednotka pro separaci vzduchu využívá procesní tok plné nízkotlaké-čištění adsorpcí na molekulárním sítu, chlazení expanzního mechanismu turbíny s posilovačem vzduchu, plně destilační výroby argonu bez -vodíku, vnitřní komprese produktového kyslíku, vnější komprese produktového dusíku a vnitřní komprese argonu. Má spolehlivý provoz, pokročilý proces, pohodlný provoz, rozumnou konfiguraci zařízení, bezpečnost a nízkou spotřebu.

2) Systém předchlazení vzduchu využívá špinavý dusík a cirkulační chladící vodu s dusíkem, která má dobrou provozní flexibilitu a plně využívá suchý špinavý dusík a přebytečný dusík. Konstrukce vzduchové chladicí věže přijímá nezbytná a spolehlivá opatření proti-zaplavení kapalinami, aby se zabránilo pronikání vody bez mlhy do adsorpčního systému molekulárního síta.

3) Adsorpční systém na molekulárním sítu využívá vertikálně aktivovaný adsorbér molekulárního síta s dvojitou-vrstvou strukturou a molekulárním sítkem s dlouhodobým-přepínáním. Adsorbent a přepínací ventil mají dlouhou životnost, spínací ztráta systému je malá, odpor lože je malý a existují opatření, která zabraňují přefouknutí molekulárního síta a případná opatření pro úpravu-over. Regenerační ohřívač využívá energeticky-úsporný parní ohřívač (elektrický ohřívač je náhradní).

4) Horní věž (níz
5) Turboexpandér využívá proces posilovacího brzdění, čímž snižuje množství expandovaného vzduchu a činí horní věž destilační věže stabilní.
6) Rekuperace odpařeného plynného argonu ze zásobníku kapalného argonu za atmosférického tlaku je uvažována při návrhu separační jednotky vzduchu. Odpařený plynný argon ve skladovací nádrži vstupuje do regeneračního zařízení argonového kondenzátoru a po kondenzaci kapalným dusíkem se vrací do skladovací nádrže kapalného argonu jako kapalný argonový produkt; odpařený dusík se vrací do potrubí špinavého dusíku chladicího boxu, aby se obnovila kapacita chladu.

3.2 Návrh a výběr hlavního zařízení
1) Zařízení na separaci vzduchu využívá plně destilační technologii výroby argonu bez -vodíku, ruší proces hydrogenace a deoxygenace, značně zjednodušuje uspořádání závodu s bočním rozpětím v hlavním závodě na výrobu kyslíku v továrním designu a šetří plochu závodu. Spolehlivý provoz, pokročilý proces, pohodlné ovládání, rozumná konfigurace zařízení, bezpečnost a nízká spotřeba.
2) Klíčovým vybavením jsou všechny mezinárodně i v tuzemsku renomované značky, hlavní vzduchový kompresor je vybrán od společnosti Atlas, posilovač vzduchu je vybrán od společnosti Siemens, dusíkový kompresor je vybrán od společnosti Atlas a kyslíkový zesilovač je vybrán od společnosti Hangyang, což zajišťuje spolehlivý provoz zařízení.
3) Výkon motoru hlavního vzduchového kompresoru je 2x30000 kW, používá motor s proměnnou frekvencí a ostatní používají měkký start ke snížení dopadu na hlavní rozvodnou síť. A je přijat režim-bočního/centralizovaného provozu, který umožňuje dálkové ovládání spouštění a zastavování zařízení a monitorování provozního stavu.
4) Kyslíkový posilovač využívá turbínový kyslíkový kompresor, který je technicky spolehlivý a bezpečný.
5) Molekulární síto má vertikální strukturu a potrubí má uspořádání se dvěma -kruhy. Výškový rozdíl mezi spodním a horním prstencovým potrubím je 18m a střídavě se mění teplota a tlak plynného média v potrubí. Návrh využívá software CAESARII k provedení analýzy napětí potrubí a nastavení přiměřených pružinových držáků a pevných držáků.

6) Cirkulační chladicí voda požadovaná motorem využívá uzavřený-cirkulační systém bez vnějšího vypouštění. Živá a čistící voda různých budov v areálu závodu je centrálně regenerována a zpracovávána tak, aby bylo dosaženo nulového vypouštění odpadních vod.
7) Hlavní chlazení a kondenzátory surového argonu v zařízení využívají 1% vypouštění kapaliny, aby se zabránilo hromadění nebezpečných nečistot, jako jsou uhlovodíky.
8) Zařízení má schopnost pracovat za proměnlivých podmínek pro dosažení nejhospodárnějších provozních podmínek zařízení.

3.3 Prvky návrhu automatizace
Podle požadavků výroby a procesu je pro každý ze dvou systémů separace vzduchu 60 000 m/h nastaven jeden systém DCS, aby se dokončilo centralizované monitorování a řízení hlavního závodu kompresoru a systému separace vzduchu, systému cirkulační vody a procesu externího integrovaného potrubí. Automatizační systém se skládá z operátorské stanice, DCS a I/O stanice2. DCS a operátorské pracovní stanice jsou propojeny Ethernetem a DCS a I/O stanice jsou propojeny sběrnicí. Spojení mezi I/O stanicí nebo DCS a polními komponenty je propojeno řídicími kabely. Operátorské stanoviště je soustředěno v velínu výroby kyslíku.

3.3.1 Stanoviště operátora
Operátorská stanice a polní řídicí stanice spolu komunikují za účelem dosažení následujících funkcí:

1) Zobrazení parametrů výrobního procesu, obrazovka vývojového diagramu, obrazovka alarmu a zobrazení historické trendové křivky.

2) Výběr provozního režimu ovládání: ruční ovládání na stroji, ruční ovládání HMI a automatické ovládání.

3) Upravte nastavenou hodnotu nebo přímo ovládejte ovládání ovládacího zařízení prostřednictvím dialogu mezi člověkem-počítačem.

4) Tisk výrobních zpráv a tisk alarmů atd.

3.3.2 DCS a I/O stanice

Polní řídicí stanice je základním zařízením pro realizaci řízení procesu. Poskytuje I/O rozhraní s výrobním procesem, provádí procesní řízení, sběr dat, výpočet parametrů atd., a poté předává vypočítaný řídicí signál do akčního členu pole přes I/O modul, čímž realizuje PID řízení, sekvenční řízení, logické řízení provázanosti atd. výrobního procesu. Řídicí funkce DCS tohoto projektu zahrnují zejména: sběr a zpracování procesní teploty, tlaku, průtoku, hladiny, analýzy a dalších dat; kontrola teploty, tlaku, průtoku, hladiny kapaliny, odporu atd.; propojené ovládání a ovládání-přepětí vzduchového kompresoru; řízení chladicí věže; časová kontrola čištění molekulárním sítem; řízení spouštění a vypínání kompresoru kyslíkové turbíny; blokovací ovládání a regulace-přepěťové ochrany dusíkového kompresoru atd.; řízení provozu každého čerpadla.

4 Provozní efekt
Zařízení pracuje stabilně a jednotka na separaci vzduchu nezaznamenala od svého uvedení do provozu žádnou poruchu ani odstavení. Spotřeba energie zařízení je snížena a ekvivalentní jednotková spotřeba energie na produkci kyslíku (vnitřní komprese) je 0,55 kW·h/m. Provozní náklady jsou sníženy a závod na výrobu kyslíku má stálý personál 30 lidí.

5 Závěr
Racionálním navržením složení oceli bylo v peci TSR použito vstřikování dusíku k legování dusíkem za účelem vývoje nerezové oceli 20Cr13N. Výrobní proces je jednoduchý, levný, má vysokou čistotu a stabilní složení. Všechny výkonnostní ukazatele vyvinutého za tepla-válcovaného ocelového pásu 20Cr13N splňují požadavky zkušební výroby. Prostřednictvím legování dusíkem se výrazně zlepšuje kalitelnost a odolnost produktu proti korozi.