Stalownia

Zastosowania jednostek separacji powietrza w hutach stali

 

Produkcja stali wymaga dużych ilości gazów przemysłowych do utrzymania wydajnych i stabilnych procesów metalurgicznych. Tlen, azot i argon są niezbędne w procesach produkcji żelaza, rafinacji stali, odlewania i obróbki cieplnej.

Jednostki separacji powietrza (ASU) oddzielają powietrze atmosferyczne od-gazów o wysokiej czystości przy użyciu zaawansowanej technologii kriogenicznej, dzięki czemu huty mogą zapewnić ciągłe dostawy gazu i optymalizację wydajności produkcji.

Jako doświadczony producent NEWTEK dostarcza niezawodne rozwiązania w zakresie separacji powietrza zaprojektowane specjalnie z myślą o wymagających warunkach pracy nowoczesnych hut stali.

01

Dostawa tlenu do produkcji żelaza w wielkim piecu

Tlen z systemów ASU zwiększa wydajność spalania w wielkim piecu, zmniejsza zużycie koksu, stabilizuje operacje i zwiększa wydajność produkcji żelaza.

02

Zastosowanie tlenu w produkcji stali w podstawowym piecu tlenowym (BOF).

Tlen o wysokiej-czystości wspomaga usuwanie zanieczyszczeń przy produkcji stali BOF, umożliwiając szybsze reakcje rafinacji, precyzyjną kontrolę składu i stałą jakość stali.

03

Zastosowanie argonu w metalurgii wtórnej i rafinacji kadzi

Mieszanie argonem poprawia jednorodność stopionej stali, usuwa wtrącenia, zapobiega utlenianiu oraz poprawia czystość stali i jej właściwości mechaniczne.

04

Zastosowania azotu w hutach stali

Azot zapewnia obojętną ochronę, zapobieganie utlenianiu, oczyszczanie rurociągów i wsparcie bezpieczeństwa, zapewniając stabilną i bezpieczną pracę huty stali.

3 Cechy konstrukcyjne technologii separacji powietrza

3.1 Przebieg procesu
1) Jednostka separacji powietrza wykorzystuje przebieg procesu obejmujący pełną nisko-ciśnieniową adsorpcję oczyszczającą na sitach molekularnych, chłodzenie mechanizmu rozprężającego turbiny wspomagającej powietrze, produkcję wolnego argonu-z pełnej destylacji, wewnętrzne sprężanie tlenu produktu, zewnętrzne sprężanie azotu produktu i wewnętrzne sprężanie argonu. Charakteryzuje się niezawodnym działaniem, zaawansowanym procesem, wygodną obsługą, rozsądną konfiguracją sprzętu, bezpieczeństwem i niskim zużyciem energii.

2) Układ wstępnego chłodzenia powietrza wykorzystuje brudny azot i obiegową wodę chłodzącą azot, która charakteryzuje się dobrą elastycznością działania i w pełni wykorzystuje suchy, brudny azot i nadmiar azotu. W konstrukcji wieży chłodniczej zastosowano niezbędne i niezawodne środki zapobiegające-zalaniu cieczą, aby zapobiec przedostawaniu się wody wolnej od mgły do ​​systemu adsorpcji z użyciem sit molekularnych.

3) System adsorpcji z użyciem sit molekularnych wykorzystuje pionowy aktywowany tlenek glinu + dwuwarstwowy adsorber z sitami molekularnymi o strukturze-sita molekularnego z długotrwałym-przełączaniem. Adsorbent i zawór przełączający mają długą żywotność, straty przełączania systemu są niewielkie, opór złoża jest niewielki i istnieją środki zapobiegające przedmuchaniu sita molekularnego oraz ewentualne środki-przedmuchu. W grzałce regeneracyjnej zastosowano-energooszczędny podgrzewacz parowy (zapasowy podgrzewacz elektryczny).

4) W górnej wieży (wieża niskiego-ciśnienia) i wieży argonowej wieży destylacyjnej zastosowano strukturalne wieże wypełniające, co zmniejsza opór wieży i dodatkowo poprawia szybkość ekstrakcji tlenu i argonu.
5) Turborozprężarka przyjmuje proces hamowania wspomagającego, zmniejszając w ten sposób ilość rozprężanego powietrza i zapewniając stabilność górnej wieży wieży destylacyjnej.
6) Przy projektowaniu jednostki separacji powietrza uwzględnia się odzyskiwanie odparowanego argonu ze zbiornika magazynującego ciekły argon pod ciśnieniem atmosferycznym. Odparowany argon w zbiorniku magazynującym wchodzi do urządzenia do odzyskiwania skraplacza argonu i po skropleniu przez ciekły azot powraca do zbiornika magazynującego ciekły argon jako produkt w postaci ciekłego argonu; odparowany azot powraca do rurociągu brudnego azotu w komorze chłodniczej w celu odzyskania wydajności zimnej.

3.2 Projektowanie i dobór wyposażenia głównego
1) Urządzenia do separacji powietrza wykorzystują technologię produkcji wolnego argonu-z pełną destylacją, eliminują proces uwodornienia i odtleniania, znacznie upraszczają rozplanowanie instalacji bocznej w głównej instalacji produkcji tlenu w projekcie fabryki i oszczędzają powierzchnię fabryki. Niezawodne działanie, zaawansowany proces, wygodna obsługa, rozsądna konfiguracja sprzętu, bezpieczeństwo i niskie zużycie energii.
2) Wszystkie kluczowe urządzenia to marki znane na arenie międzynarodowej i w kraju, główna sprężarka powietrza została wybrana przez firmę Atlas, wzmacniacz powietrza został wybrany przez firmę Siemens, sprężarka azotu została wybrana przez firmę Atlas, a wzmacniacz tlenu został wybrany przez firmę Hangyang, co zapewnia niezawodne działanie sprzętu.
3) Moc silnika głównej sprężarki powietrza wynosi 2x30000 kW przy zastosowaniu silnika o zmiennej częstotliwości, a pozostałe korzystają z miękkiego rozruchu, aby zmniejszyć wpływ na główną sieć energetyczną. Przyjmowany jest odpowiednio -tryb pracy po stronie maszyny/scentralizowany, który umożliwia zdalne sterowanie uruchamianiem i zatrzymywaniem sprzętu oraz monitorowanie stanu pracy.
4) Wzmacniacz tlenu wykorzystuje turbinową sprężarkę tlenu, która jest technicznie niezawodna i bezpieczna.
5) Sito molekularne przyjmuje strukturę pionową, a rurociąg ma układ dwóch-pierścieni. Różnica wysokości pomiędzy dolnym i górnym rurociągiem pierścieniowym wynosi 18 m, a temperatura i ciśnienie czynnika gazowego w rurociągu zmieniają się naprzemiennie. W projekcie wykorzystano oprogramowanie CAESARII do przeprowadzenia analizy naprężeń rurociągu i dobrania odpowiednich wsporników sprężynowych i stałych.

6) Cyrkulująca woda chłodząca wymagana przez silnik przyjmuje system cyrkulacji w zamkniętej pętli-bez zewnętrznego odprowadzania. Woda życiowa i oczyszczająca z różnych budynków na terenie zakładu jest centralnie odzyskiwana i przetwarzana w celu osiągnięcia zerowego odprowadzania ścieków.
7) Główne skraplacze chłodzące i surowego argonu w urządzeniu wykorzystują 1% wypływu cieczy, aby zapobiec gromadzeniu się niebezpiecznych zanieczyszczeń, takich jak węglowodory.
8) Urządzenie posiada możliwość pracy w zmiennych warunkach w celu osiągnięcia najbardziej ekonomicznych warunków pracy urządzenia.

3.3 Cechy konstrukcyjne automatyki
Zgodnie z wymaganiami produkcyjnymi i procesowymi, dla każdego z dwóch systemów separacji powietrza o wydajności 60 000 m3/h skonfigurowano jeden system DCS w celu uzupełnienia scentralizowanego monitorowania i sterowania główną instalacją sprężarek i systemem separacji powietrza, systemem wody obiegowej i zewnętrznym zintegrowanym procesem rurociągowym. System automatyki składa się ze stacji operatorskiej, DCS i stacji I/O2. Stacje DCS i operatorskie są połączone siecią Ethernet, natomiast stacje DCS i I/O są połączone magistralą. Połączenie między stacją we/wy lub systemem DCS a komponentami obiektowymi odbywa się za pomocą kabli sterujących. Stanowisko operatora zlokalizowane jest w sterowni produkcji tlenu.

3.3.1 Stanowisko operatora
Stacja operatorska i terenowa stacja sterowania komunikują się ze sobą w celu realizacji następujących funkcji:

1) Wyświetlanie parametrów procesu produkcyjnego, ekran schematu blokowego, ekran alarmów i wyświetlanie krzywej trendu historycznego.

2) Wybór trybu pracy sterowania: sterowanie ręczne na maszynie, sterowanie ręczne HMI i sterowanie automatyczne.

3) Zmodyfikuj ustawioną wartość lub bezpośrednio steruj działaniem sprzętu sterującego za pomocą dialogu człowiek-komputer.

4) Drukowanie raportów produkcyjnych i drukowanie alarmów itp.

3.3.2 DCS i stacja we/wy

Stanowisko kontroli terenowej jest podstawowym wyposażeniem realizującym kontrolę procesu. Zapewnia interfejs we/wy z procesem produkcyjnym, wykonuje sterowanie procesem, zbieranie danych, obliczanie parametrów itp., a następnie wysyła obliczony sygnał sterujący do siłownika polowego poprzez moduł we/wy, realizując w ten sposób sterowanie PID, sterowanie sekwencyjne, sterowanie blokadą logiczną itp. procesu produkcyjnego. Funkcje kontrolne DCS tego projektu obejmują głównie: gromadzenie i przetwarzanie temperatury procesu, ciśnienia, przepływu, poziomu, analizy i innych danych; kontrola temperatury, ciśnienia, przepływu, poziomu cieczy, oporu itp.; sterowanie blokujące i sterowanie-przeciwprzepięciowe sprężarki powietrza; sterowanie wieżą chłodniczą; kontrola czasu oczyszczania na sitach molekularnych; sterowanie uruchamianiem i zatrzymywaniem sprężarki turbiny tlenowej; sterowanie blokujące i sterowanie-przeciwprzepięciowe sprężarki azotu itp.; kontrola pracy każdej pompy.

4 Efekt działania
Sprzęt pracuje stabilnie, a separator powietrza od momentu uruchomienia nie uległ żadnej awarii ani wyłączeniu. Zużycie energii przez sprzęt jest zmniejszone, a równoważne jednostkowe zużycie energii na produkcję tlenu (sprężanie wewnętrzne) wynosi 0,55 kW·h/m. Koszty operacyjne są obniżone, a wytwórnia tlenu zatrudnia na stałe 30 osób.

5 Wniosek
Racjonalnie projektując skład stali, zastosowano wtrysk azotu w piecu TSR w celu przeprowadzenia stopowania azotu w celu opracowania stali nierdzewnej 20Cr13N. Proces produkcji jest prosty, tani, o wysokiej czystości i stabilnym składzie. Wszystkie wskaźniki wydajności opracowanej-walcowanej na gorąco taśmy stalowej 20Cr13N spełniają wymagania produkcji próbnej. Dzięki dodatkowi azotu znacznie poprawia się hartowność i odporność na korozję produktu.