Stålverk

Bruksområder for luftseparasjonsenheter i stålverk

 

Stålproduksjon krever store volumer industrigasser for å opprettholde effektive og stabile metallurgiske prosesser. Oksygen, nitrogen og argon er essensielle gjennom jernfremstilling, stålraffinering, støping og varmebehandling.

Air Separation Units (ASU-er) separerer atmosfærisk luft i høy-gasser ved hjelp av avansert kryogen teknologi, noe som gjør det mulig for stålverk å oppnå kontinuerlig gasstilførsel og optimalisert produksjonsytelse.

Som en erfaren produsent tilbyr NEWTEK pålitelige luftseparasjonsløsninger designet spesielt for de krevende driftsforholdene til moderne stålverk.

01

Oksygenforsyning for masovnsjernfremstilling

Oksygen fra ASU-systemer forbedrer masovnens forbrenningseffektivitet, reduserer koksforbruket, stabiliserer driften og øker jernproduksjonskapasiteten.

02

Oksygenapplikasjon i Basic Oxygen Furnace (BOF) stålproduksjon

Oksygen med høy-renhet støtter fjerning av urenheter i BOF-stålproduksjon, noe som muliggjør raskere raffineringsreaksjoner, presis sammensetningskontroll og jevn stålkvalitet.

03

Argonbruk i sekundær metallurgi og øseraffinering

Argonrøring forbedrer jevnheten i smeltet stål, fjerner inneslutninger, forhindrer oksidasjon og forbedrer stålets renhet og mekaniske ytelse.

04

Nitrogenapplikasjoner på tvers av stålverksdrift

Nitrogen gir inert beskyttelse, oksidasjonsforebygging, rensing av rørledninger og sikkerhetsstøtte, noe som sikrer stabil og sikker drift av stålverket.

3 Luftseparasjonstekniske designfunksjoner

3.1 Prosessflyt
1) Luftseparasjonsenheten tar i bruk en prosessstrøm av full-lavtrykks molekylsiktrenseadsorpsjon, kjøling av luftboosterturbinekspansjonsmekanismen, full destillasjonshydrogen-fri argonproduksjon, produktoksygen intern kompresjon, produktnitrogen ekstern kompresjon og argon intern kompresjon. Den har pålitelig drift, avansert prosess, praktisk drift, rimelig utstyrskonfigurasjon, sikkerhet og lavt forbruk.

2) Luftforkjølingssystemet bruker skittent nitrogen og nitrogenkjølende sirkulasjonsvann, som har god driftsfleksibilitet og utnytter tørt skittent nitrogen og overflødig nitrogen fullt ut. Luftkjøletårnstrukturen vedtar nødvendige og pålitelige anti-væskeoversvømmelsestiltak for å forhindre tåkefritt vann fra å trenge inn i molekylsiktens adsorpsjonssystem.

3) Molekylsiladsorpsjonssystemet tar i bruk en vertikal aktivert aluminiumoksyd + molekylsikt dobbel-lagsstruktur molekylsiktadsorber med lang-bytte. Adsorbenten og koblingsventilen har lang levetid, systemets koblingstap er lite, sjiktmotstanden er liten, og det finnes tiltak for å hindre at molekylsilen blåser over og mulige-blåse behandlingstiltak. Regenereringsvarmeren bruker en energibesparende-dampvarmer (elektrisk varmeapparat er reserve).

4) Det øvre tårnet (lav-trykktårnet) og argontårnet i destillasjonstårnet tar i bruk strukturerte pakketårn, som reduserer motstanden til tårnet og forbedrer oksygen- og argonekstraksjonshastighetene ytterligere.
5) Turbo-ekspanderen bruker en forsterkningsbremseprosess, og reduserer dermed mengden ekspandert luft og gjør det øvre tårnet i destillasjonstårnet stabilt.
6) Gjenvinning av fordampet argongass fra lagringstanken for flytende argon ved atmosfærisk trykk vurderes ved utforming av luftseparasjonsenheten. Den fordampede argongassen i lagringstanken kommer inn i argonkondensatorgjenvinningsanordningen, og etter å ha blitt kondensert av flytende nitrogen, går den tilbake til lagringstanken for flytende argon som et flytende argonprodukt; det fordampede nitrogenet går tilbake til kjøleboksens skitne nitrogenrørledning for å gjenvinne kaldkapasiteten.

3.2 Design og valg av hovedutstyr
1) Luftseparasjonsutstyret tar i bruk full destillasjonshydrogen-fri argonproduksjonsteknologi, kansellerer hydrogenerings- og deoksygeneringsprosessen, forenkler utformingen av sidespennanlegget i hovedoksygenproduksjonsanlegget i fabrikkdesignet og sparer anleggsområdet. Pålitelig drift, avansert prosess, praktisk drift, rimelig utstyrskonfigurasjon, sikkerhet og lavt forbruk.
2) Nøkkelutstyr er alle internasjonalt og innenlands kjente merker, hovedluftkompressoren er valgt fra Atlas, luftforsterkeren er valgt fra Siemens, nitrogenkompressoren er valgt fra Atlas, og oksygenforsterkeren er valgt fra Hangyang, som sikrer pålitelig drift av utstyret.
3) Motoreffekten til hovedluftkompressoren er 2x30000 kW, ved bruk av en motor med variabel frekvens, og de andre bruker mykstart for å redusere påvirkningen på hovednettet. Og maskin-siden/sentralisert driftsmodus tas i bruk henholdsvis, som kan realisere fjernstart- og stoppkontroll av utstyret og driftsstatusovervåking.
4) Oksygenforsterkeren bruker en turbinoksygenkompressor, som er teknisk pålitelig og sikker.
5) Molekylsilen har en vertikal struktur, og rørledningen har en to-ring-layout. Høydeforskjellen mellom den nederste ringrørledningen og den øverste ringrørledningen er 18m, og temperaturen og trykket på gassmediet i rørledningen endres vekselvis. Designet bruker CAESARII-programvare for å utføre rørledningsspenningsanalyse, og sette rimelige fjærbraketter og faste braketter.

6) Det sirkulerende kjølevannet som kreves av motoren, bruker et lukket-sløyfesirkulasjonssystem uten ekstern utslipp. Leve- og rensevannet til ulike bygninger i anleggsområdet gjenvinnes sentralt og behandles for å oppnå null kloakkutslipp.
7) Hovedkjøle- og råargonkondensatorene i enheten implementerer 1 % væskeutslipp for å forhindre akkumulering av farlige urenheter som hydrokarboner.
8) Enheten har evnen til å operere under variable forhold for å oppnå de mest økonomiske driftsforholdene til enheten.

3.3 Automatiseringsdesignfunksjoner
I henhold til produksjons- og prosesskrav er det satt opp ett DCS-system for hvert av de to 60000 m/t luftseparasjonssystemene for å fullføre den sentraliserte overvåkingen og kontrollen av kompressorens hovedanlegg og luftseparasjonssystem, sirkulerende vannsystem og ekstern integrert rørledningsprosess. Automatiseringssystemet består av en operatørstasjon, DCS og I/O-stasjon2. DCS- og operatørarbeidsstasjonene er koblet sammen med Ethernet, og DCS- og I/O-stasjonene er koblet sammen med buss. Forbindelsen mellom I/O-stasjonen eller DCS og feltkomponentene kobles sammen med styrekabler. Operatørstasjonen er konsentrert i kontrollrommet for oksygenproduksjon.

3.3.1 Operatørstasjon
Operatørstasjonen og feltkontrollstasjonen kommuniserer med hverandre for å oppnå følgende funksjoner:

1) Visning av produksjonsprosessparametere, flytskjemaskjerm, alarmskjerm og historisk trendkurvevisning.

2) Valg av kontrolldriftsmodus: manuell kontroll på maskinen, HMI manuell kontroll og automatisk kontroll.

3) Endre den innstilte verdien eller direkte drift av kontrollutstyret gjennom menneskelig-datamaskindialog.

4) Utskrift av produksjonsrapport og alarmutskrift mv.

3.3.2 DCS og I/O-stasjon

Feltkontrollstasjonen er kjerneutstyret for å realisere prosesskontroll. Den gir I/O-grensesnitt med produksjonsprosessen, utfører prosesskontroll, datainnsamling, parameterberegning, etc., og sender deretter ut det beregnede styresignalet til feltaktuatoren gjennom I/O-modulen, og realiserer derved PID-kontroll, sekvenskontroll, logisk forriglingskontroll, etc. av produksjonsprosessen. Kontrollfunksjonene til DCS i dette prosjektet inkluderer hovedsakelig: innsamling og behandling av prosesstemperatur, trykk, strømning, nivå, analyse og andre data; kontroll av temperatur, trykk, strømning, væskenivå, motstand osv.; forriglingskontroll og anti-overspenningskontroll av luftkompressor; kjøletårn kontroll; timing kontroll av molekylær sikt rensing; start og stopp kontroll av oksygenturbinkompressor; forriglingskontroll og anti-overspenningskontroll av nitrogenkompressor, etc.; driftskontroll av hver pumpe.

4 Driftseffekt
Utstyret fungerer stabilt, og luftseparasjonsenheten har ikke opplevd svikt eller stans siden den ble satt i drift. Energiforbruket til utstyret reduseres, og den ekvivalente enhetens energiforbruk for oksygenproduksjon (intern kompresjon) er 0,55 kW·h/m. Driftskostnaden reduseres, og oksygenproduksjonsanlegget har en fast bemanning på 30 personer.

5 Konklusjon
Ved rasjonell utforming av stålsammensetningen ble nitrogeninjeksjon brukt i TSR-ovnen for å utføre nitrogenlegering for å utvikle 20Cr13N rustfritt stål. Produksjonsprosessen er enkel, lav pris, høy renhet og stabil sammensetning. Alle ytelsesindikatorer for den utviklede 20Cr13N varmvalsede stålstrimmelen oppfyller kravene til prøveproduksjon. Gjennom nitrogenlegering er herdbarheten og korrosjonsbestandigheten til produktet betydelig forbedret.