Con la rapida espansione della scala produttiva dell'azienda negli ultimi anni, il consumo di ossigeno per la siderurgia continua ad aumentare e, di conseguenza, i requisiti di affidabilità ed economicità dell'approvvigionamento di ossigeno sono sempre più stringenti. Nell'officina di produzione di ossigeno sono presenti due piccoli impianti, la cui capacità produttiva massima è di soli 800 m³/h, insufficienti a soddisfare la domanda di ossigeno nei momenti di picco della siderurgia. Si verificano spesso problemi di pressione e flusso di ossigeno inadeguati. Durante le pause tra le fasi di siderurgia, si assiste a un consumo eccessivo di ossigeno, il che non solo non è compatibile con l'attuale modello produttivo, ma comporta anche elevati costi di consumo e non soddisfa i requisiti di risparmio energetico, riduzione dei consumi, riduzione dei costi e aumento dell'efficienza. Pertanto, è necessario migliorare l'attuale sistema di generazione di ossigeno.
La fornitura di ossigeno liquido consiste nel trasformare l'ossigeno liquido immagazzinato in ossigeno gassoso dopo averlo pressurizzato e vaporizzato. In condizioni standard, 1 m³ di ossigeno liquido può essere vaporizzato in 800 m³ di ossigeno gassoso. Rispetto ai sistemi di produzione di ossigeno attualmente in uso negli impianti, questo nuovo processo di fornitura di ossigeno presenta i seguenti evidenti vantaggi:
1. Il sistema può essere avviato e arrestato in qualsiasi momento, il che si adatta perfettamente all'attuale modalità di produzione dell'azienda.
2. L'apporto di ossigeno del sistema può essere regolato in tempo reale in base alla domanda, con un flusso sufficiente e una pressione stabile.
3. Il sistema presenta i vantaggi di un processo semplice, perdite ridotte, funzionamento e manutenzione agevoli e bassi costi di produzione dell'ossigeno.
4. La purezza dell'ossigeno può raggiungere oltre il 99%, il che contribuisce a ridurre la quantità di ossigeno.
Processo e composizione del sistema di fornitura di ossigeno liquido
Il sistema fornisce principalmente ossigeno per la produzione di acciaio nell'acciaieria e ossigeno per il taglio a gas nell'officina di forgiatura. Quest'ultimo processo consuma meno ossigeno e può essere trascurato. Le principali apparecchiature che consumano ossigeno nell'acciaieria sono due forni ad arco elettrico e due forni di raffinazione, che utilizzano ossigeno in modo intermittente. Secondo le statistiche, durante il picco di produzione dell'acciaio, il consumo massimo di ossigeno è ≥ 2000 m³/h, e per tutta la durata di tale picco è richiesta una pressione dinamica di ossigeno a monte del forno pari a ≥ 2000 m³/h.
Per la selezione del tipo di sistema, è necessario determinare i due parametri chiave: la capacità di ossigeno liquido e la massima erogazione oraria di ossigeno. Sulla base di una valutazione complessiva di razionalità, economicità, stabilità e sicurezza, la capacità di ossigeno liquido del sistema è stata determinata in 50 m³ e la massima erogazione di ossigeno in 3000 m³/h. Pertanto, sono stati progettati il processo e la composizione dell'intero sistema, che è stato poi ottimizzato sfruttando appieno le apparecchiature esistenti.
1. Serbatoio di stoccaggio dell'ossigeno liquido
Il serbatoio di stoccaggio dell'ossigeno liquido immagazzina ossigeno liquido a - 183°Ce costituisce la fonte di gas dell'intero sistema. La struttura adotta un isolamento in polvere sottovuoto a doppio strato verticale, con una superficie ridotta e buone prestazioni di isolamento. La pressione di progetto del serbatoio di stoccaggio, il volume effettivo di 50 m³, la pressione di esercizio normale e il livello del liquido di esercizio sono compresi tra 10 m³ e 40 m³. L'orifizio di riempimento del liquido sul fondo del serbatoio di stoccaggio è progettato secondo lo standard di riempimento a bordo e l'ossigeno liquido viene riempito tramite un'autocisterna esterna.
2. Pompa per ossigeno liquido
La pompa per ossigeno liquido pressurizza l'ossigeno liquido nel serbatoio e lo invia al carburatore. È l'unica unità di potenza del sistema. Per garantire il funzionamento affidabile del sistema e soddisfare le esigenze di avvio e arresto in qualsiasi momento, sono configurate due pompe per ossigeno liquido identiche, una per l'utilizzo e una di riserva.La pompa per ossigeno liquido adotta una pompa criogenica a pistone orizzontale per adattarsi alle condizioni di lavoro di flusso ridotto e alta pressione, con un flusso di lavoro di 2000-4000 L/h e una pressione di uscita. La frequenza di lavoro della pompa può essere impostata in tempo reale in base alla richiesta di ossigeno e l'apporto di ossigeno al sistema può essere regolato modificando la pressione e il flusso all'uscita della pompa.
3. Vaporizzatore
Il vaporizzatore adotta un vaporizzatore a bagno d'aria, noto anche come vaporizzatore a temperatura d'aria, che presenta una struttura a tubo alettato a stella. L'ossigeno liquido viene vaporizzato in ossigeno a temperatura ambiente tramite il riscaldamento per convezione naturale dell'aria. Il sistema è dotato di due vaporizzatori. Normalmente, ne viene utilizzato uno solo. Quando la temperatura è bassa e la capacità di vaporizzazione di un singolo vaporizzatore è insufficiente, è possibile alternare l'utilizzo dei due vaporizzatori o utilizzarli contemporaneamente per garantire un apporto di ossigeno sufficiente.
4. Serbatoio di accumulo dell'aria
Il serbatoio di accumulo dell'aria immagazzina ossigeno vaporizzato e funge da dispositivo di stoccaggio e tamponamento del sistema, integrando l'apporto istantaneo di ossigeno e bilanciando la pressione del sistema per evitare fluttuazioni e sbalzi. Il sistema condivide il serbatoio di accumulo del gas e la tubazione principale di alimentazione dell'ossigeno con il sistema di generazione di ossigeno di riserva, sfruttando appieno le apparecchiature originali. La pressione massima di stoccaggio del gas e la capacità massima di stoccaggio del gas del serbatoio sono di 250 m³. Per aumentare il flusso di alimentazione dell'aria, il diametro della tubazione principale di alimentazione dell'ossigeno dal carburatore al serbatoio di accumulo dell'aria è stato modificato da DN65 a DN100 per garantire una capacità di alimentazione dell'ossigeno sufficiente al sistema.
5. Dispositivo di regolazione della pressione
Nel sistema sono installati due gruppi di dispositivi di regolazione della pressione. Il primo gruppo è costituito dal dispositivo di regolazione della pressione del serbatoio di stoccaggio dell'ossigeno liquido. Una piccola parte dell'ossigeno liquido viene vaporizzata da un piccolo carburatore posto sul fondo del serbatoio e passa nella fase gassosa all'interno del serbatoio attraverso la parte superiore. Anche la tubazione di ritorno della pompa dell'ossigeno liquido riporta una parte della miscela gas-liquido al serbatoio, in modo da regolare la pressione di esercizio del serbatoio e migliorare le condizioni ambientali in uscita del liquido. Il secondo gruppo è costituito dal dispositivo di regolazione della pressione di alimentazione dell'ossigeno, che utilizza la valvola di regolazione della pressione all'uscita dell'aria del serbatoio di stoccaggio del gas originale per regolare la pressione nella tubazione principale di alimentazione dell'ossigeno in base alla quantità di ossigeno presente.su richiesta.
6.Dispositivo di sicurezza
Il sistema di alimentazione dell'ossigeno liquido è dotato di molteplici dispositivi di sicurezza. Il serbatoio di stoccaggio è provvisto di indicatori di pressione e di livello del liquido, e la tubazione di uscita della pompa dell'ossigeno liquido è dotata di indicatori di pressione per consentire all'operatore di monitorare lo stato del sistema in qualsiasi momento. Sensori di temperatura e pressione sono installati sulla tubazione intermedia che va dal carburatore al serbatoio di stoccaggio dell'aria, in grado di fornire un feedback sui segnali di pressione e temperatura del sistema e di partecipare al suo controllo. Quando la temperatura dell'ossigeno è troppo bassa o la pressione è troppo alta, il sistema si arresta automaticamente per prevenire incidenti causati da basse temperature e sovrapressione. Ogni tubazione del sistema è dotata di valvola di sicurezza, valvola di sfiato, valvola di non ritorno, ecc., garantendo efficacemente un funzionamento sicuro e affidabile del sistema.
Funzionamento e manutenzione del sistema di fornitura di ossigeno liquido
Essendo un sistema a bassa temperatura e pressione, il sistema di alimentazione di ossigeno liquido è soggetto a rigorose procedure di funzionamento e manutenzione. Un utilizzo improprio e una manutenzione inadeguata possono causare gravi incidenti. Pertanto, è necessario prestare particolare attenzione all'uso e alla manutenzione sicuri del sistema.
Il personale addetto alla gestione e alla manutenzione del sistema può assumere l'incarico solo dopo aver ricevuto una formazione specifica. Deve padroneggiare la composizione e le caratteristiche del sistema, avere familiarità con il funzionamento delle varie parti del sistema e con le norme di sicurezza operative.
I serbatoi di stoccaggio dell'ossigeno liquido, i vaporizzatori e i serbatoi di stoccaggio del gas sono recipienti a pressione, il cui utilizzo è consentito solo dopo aver ottenuto il certificato di autorizzazione speciale dall'ufficio locale per la supervisione della tecnologia e della qualità. Il manometro e la valvola di sicurezza del sistema devono essere sottoposti a ispezione periodica, mentre la valvola di intercettazione e lo strumento di indicazione sulla tubazione devono essere ispezionati regolarmente per verificarne la sensibilità e l'affidabilità.
Le prestazioni di isolamento termico del serbatoio di ossigeno liquido dipendono dal grado di vuoto dello strato intermedio tra il cilindro interno e quello esterno del serbatoio. Se il grado di vuoto viene compromesso, l'ossigeno liquido tenderà a salire ed espandersi rapidamente. Pertanto, quando il grado di vuoto non è compromesso o non è necessario ripristinare il vuoto con sabbia perlitica, è severamente vietato smontare la valvola del vuoto del serbatoio. Durante l'utilizzo, le prestazioni di vuoto del serbatoio di ossigeno liquido possono essere valutate osservando la quantità di ossigeno liquido che evapora.
Durante l'utilizzo del sistema, è necessario predisporre un sistema di ispezione periodica per monitorare e registrare in tempo reale la pressione, il livello del liquido, la temperatura e altri parametri chiave del sistema, al fine di comprenderne l'andamento e avvisare tempestivamente i tecnici specializzati in caso di anomalie.
Data di pubblicazione: 2 dicembre 2021
