《YPON-2400／2200型氧氮液化设备进气系统管路改造》由会员分享，可在线阅读，更多相关《YPON-2400／2200型氧氮液化设备进气系统管路改造（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2013年第4期 南钢科技与管理 59 YPON一24002200型氧氮液化设备进气系统管路改造 符守英 (制氧厂) 摘 要：简要介绍了YPON一24002200型氧氮液化设备进气管路工艺流程及液化设备进气系统主要参数，分 析了该系统运行中压力波动和能耗浪费问题，详细叙述了系统稳压调节改造、节能改造的可行性和过程，提出 了管路改造后系统操作的注意事项。 关键词：氧氮液化进气管路稳压调节 节能改造 Improvement on Inlet Piping System of Type YPON-24002200 Oxygen and Nitrogen Liquefaction Equipment
2、Fu shouying (Oxygen-making Plant) Abstract：The paper introduces the process flow of inlet piping system and main pammeters of type YPON-24002200 oxygen and nitrogen liquefaction equipment，analyzing the problem of pressure fluctuation and waste of energy comsump- tion in operation，introducing the fea
3、sibility of the reconstruction on voltage regulation，energy-saving and piping trans- formation process，calculating energy saving costs and proposing the operation precautions after reconstruction Key words：oxygen and nitrogen liquefaction；inlet piping system；voltage regulation；energy saving and reco
4、nstruction 前言 的一台中压氮压机提供，原料氧气分别由1#制氧氧 制氧厂现有大型制氧机4套，总产能 90000 m h(以每小时产氧气计)，其中气态产品为 氧、氮、氩气，通过压缩机送入管网保供南钢用户。 液氧、液氮、液氩产品直接送人液体贮槽贮存、直接 销售或经气化系统气化送入管网。 氧氮液化设备作为制氧机的附属装置，用于管 网氧气出现放散或液体销售价格可观时运行，将产 品氮气或氧气进行液化，以减少氧气放散率，增加液 体产量。制氧厂随着2003年1#制氧的建设和2010 年4#制氧的建设，先后各配备了一套YPON一 24002200型液化设备，其原料氮气由各自机组配置 压机、氧气管网提
5、供。 2003年，在1#制氧液化设备运行中技术人员发 现，原流程设计使得液化设备进气压力受氮气管网 压力波动的影响较大，液化膨胀机效率得不到有效 发挥，甚至影响其使用寿命和安全，因此制氧厂在系 统进气管路加装稳压阀组，进行了稳压改造；201 1年 4#制氧液化设备投运后进行了同样改造，但在两套 液化设备的运行中，技术人员发现中压氮压机做功 耗能严重浪费，为此，制氧厂对两套并行系统实施了 节能改造。本文就液化设备进气管路系统的稳压改 造和节能改造过程进行分析和介绍。 南钢科技与管理 2013年第4期 1 液化设备系统工艺流程及主要参数 11 工艺流程 氧氮液化系统进气由中压氮气透平压缩机提 供，
6、经增压透平膨胀机增压和膨胀制冷提供冷量，通 过换热将产品氮气或产品氧气液化。设计院提供的 原设计进气管路如图1所示： 卜中压甄压机：2一腰化设首 3一虱J盘机出1：3lI埘：4一噩LJ盘机出口止叫嗍 图1 液化设备氮气进气管路流程 12液化设备主要参数 型号：YPON一24002200型 工况：(1)第一工况只产液氮产品 产量2200 m h(折合成气态) (2)第二工况只产液氧产品 产量2400 m h(折合成气态) (3)同时生产液氮、液氧 用户供氮气：流量 12500 m h 压力 25 MPa 用户供氧气：流量 2400 in h 压力 1530 MPa 2管路改造 21 单套液化设备
7、的稳压调节改造 211 问题分析 2003年1#制氧投运后，在液化设备的运行过程 中发现，由于钢铁企业生产吹炼时氮气为间断性使 用，氮气管网压力波动较大，变化幅度高达05 MPa 以上，导致液化设备进气压力波动，膨胀机气量不 稳，易造成膨胀机超速，影响使用寿命，严重时可能 导致膨胀机损坏。操作中为保证液化设备安全，不 得不远离最佳负荷生产，效率得不到发挥，影响液体 产品产量。 212解决过程 为保证液化设备进气压力稳定，技术人员经过 分析研究，于2004年在氮气送入管网的管道上增加 一套调压阀组5(如图2所示)，对液化设备进气管 路压力进行恒压控制，保证压力稳定。 考 3一 ：4：卜二： +二
8、5 诺 l一中压氰压机，2一液化设备：3一压力变送器：4一压力调节器5一调压阀组(手 动阀8、自动阀6、旁通阀7)：9-氟压机出口阀；1O一氨压机出口止回阀 图2单台液化设备氮气进气管路恒压控制流程 改造后，液化设备2进气压力信号通过压力变送 器3转换成电信号，传送给压力调节器4，经过PID调 节输出电信号来控制自动调压阀6的开度，实现液化 膨胀机进气管路自动恒压控制，保证压力稳定可调， 对发挥液化设备2的生产潜力，保证安全运行有很大 帮助，同时减少氮压机1出口压力波动，对压缩机的稳 定运行也带来较大的好处。其中，旁通阀7与自动调 节阀6和手动阀8关联连接，调节阀6故障或检修时， 通过旁通阀7
9、供气，不造成氮气供应中断。 213改造效果 稳压改造后，经过调试跟踪，1#制氧液化膨胀机 进气压力波动明显变小，稳定性显著增强，液化的氧 气量由1800 m h增加到2200 m h左右，液化系统 效率得到充分发挥。因此，2010年4制氧配置液化 设备后，参照1制氧的液化设备对进气管路进行了 同样改造。 22两套液化设备联合进行节能改造 221节能改造前状况 2010年4#制氧配置液化设备进行稳压改造后， 两套液化设备的进气管路如图3所示。 2013年第4期 南钢科技与管理 61 来自甜空分 低压氮气 来自1 空分 低压氮气 5 14#制氧中压氮压机 1 -1#制氧中压氮压机 24#制氧液化膨
10、胀机 2 -1#制氧液化膨胀机 3-1#制氧和4#制氧氮气联通阀 4 一氮压机后氮气去管网和液化设备的分支点 54#制氧中压氮气送管网调压阀组 5 一1#制氧中压氮气送管网调压阀组 图3 节能改造前两套液化设备进气管路流程圈 此状况下，两套液化设备运行为平行方式。其 中，每台中压氮压机实际排气量可达21000 m h，压 力控制在22 MPa，单套液化设备氮气进气实际流量 为10000 m h左右，进气压力22 MPa，而氮气管网 压力范围在1522 MPa，且通常多数情况维持在 1618 MPa。因此，氮压机后氮气去管网和液化 设备的分支点4 前后气体参数如图4所示。 222问题分析 (1)
11、由图4可知，若无调压阀组5，中压氮压机后 送入管网的一10000 m h氮气，只被压缩至16 18 MPa即可，正是由于液化设备进口压力的要求及 氮气来自中 压氮压机 2lOoom 10000m ，h 一 5一一 送入氮气管网 16I_8 MPa 送入液化设备 图4分支点4 前后气体参数图 调压阀组5的加装，该部分氮气压力被压缩至 22 MPa，再经节流至1618 MPa送人管网，造成 氮压机做功部分浪费，耗能增加。尤其是两台液化 设备同时运行时，中压氮压机1和1 必须都运行，同 时出现上述情况，能源浪费严重。 那么，如何能让其中一台中压氮压机充分发挥 其压缩氮气至22 MPa的能力，同时带动
12、液化设备2 和2 运行，而另一台氮压机只用于向管网供应16 18 MPa的氮气呢? (2)根据制氧厂液体销售现状，每日医用液态氧 的销售供不应求，而1#制氧机是制氧厂唯一一个具 备医用氧生产资质的机组，因此1#制氧机组的液化 设备(即图3中的液化设备2 )大部分时间需正常运 行，即中压氮压机1 必须运行。 表1、表2分别是中压氮压机1和中压氮压机1 的主要参数。 表1 (4#制氧)中压氮压机1的主要参数 表2 (1制氧)中压氮压机1 的主要参数 62 南钢科技与管理 2013年第4期 由表1、2对比发现，排气量同为20000 rn h的 中压氮压机1比中压氮压机1 明显节约能耗，压缩 效率高。
13、可计算出每小时节电781kW。 那么，如何让能耗低的中压氮压机1带液化设 备2 运行呢? 223改造实施及发展 来自甜空分 低压氮气 来自l 空分 低压氮气 综合以上两个问题，技术人员分析讨论后，对进 气管路进行了改造，在液化设备2和2 的进口管路 上加装了联通阀9及管道(如图5所示)，如此一来， 能耗低的中压氮压机1可以为任何一台或同时为两 台液化设备运行提供气源，中压氮压机1 的压缩氮 气全部送入管网，很大程度上降低了能耗。 送入氮气管网 送入氮气管网 5 l4#制氧中压氮压机 1 一l#制氧中压氮压机 24制氧液化膨胀机 2 一l制氧液化膨胀机 54#制氧中压氮气送管网调压阀组 5 -1
14、#制氧中压氮气送管网调压阀组 3 一1#制氧和4撑制氧氮气联通阀 9一液化设备2和2 进口联通阀 图5改造后两台液化设备进气管路流程图 近年来，随着公司和制氧厂生产形势的变化，尤 其是随着制氧厂“一拖二”(一套空分带两台或三台 氮压机，见图3或图5中联通阀3 及管道)运行模式 改造技术的成熟和低压氮管网的逐步建立，中压氮 管网氮气明显富余，一部分中压氮压机将停运作备 机使用，届时，已与液化设备2 无直接连接的且能耗 高的中压氮压机1 必将成为首选。 224节能改造后注意事项 1)改造后，两套液化设备是并联方式，若其中一 台突然停机对另一台有很大的干扰和影响，因此，制 氧厂仪控人员已对连通阀组5
15、和5 的自动阀及中压 氮压机1和1 的放空阀进行了PID调节，提高阀门 启闭的灵敏度，保证一套液化设备突然停机时这些 阀门能快速开启卸压，避免憋压造成另一套液化装 置的损坏，经过跟踪实践，在运行操作中已完全可以 实现。 2)4#制氧产品氮气纯度将直接影响两套液化设 备的液氮产品甚至液氮贮槽的质量，因此，在膨胀机 启动、工况调节时，注意1#制氧和4#制氧操作人员 的沟通协调，同时技术人员应按改造后的流程对岗 位操作规程进行重新修订。 3 结束语 制氧厂液化设备进气管路的节能改造，基于进 气管路系统中含有稳压调节阀，同时结合了南钢氮 气管网现在的状况和将来的布局，节能效果明显。 改造后，两套液化设备机组的运行，需要进一步从操 作协调、规程修订、工艺调整、管理提升等多方面改 进，并在实践中不断完善。
