Stålverk

Luftseparationsenhetsapplikationer i stålverk

 

Stålproduktion kräver stora volymer industrigaser för att upprätthålla effektiva och stabila metallurgiska processer. Syre, kväve och argon är väsentliga vid järntillverkning, stålraffinering, gjutning och värmebehandling.

Air Separation Units (ASU) separerar atmosfärisk luft till hög-gaser med hjälp av avancerad kryogenteknik, vilket gör det möjligt för stålverk att uppnå kontinuerlig gastillförsel och optimerad produktionsprestanda.

Som en erfaren tillverkare tillhandahåller NEWTEK tillförlitliga luftseparationslösningar som utformats specifikt för de krävande driftsförhållandena för moderna stålverk.

01

Syretillförsel för masugnsjärntillverkning

Syre från ASU-system förbättrar masugnsförbränningseffektiviteten, minskar koksförbrukningen, stabiliserar driften och ökar järnproduktionskapaciteten.

02

Syreapplikation i Basic Oxygen Furnace (BOF) ståltillverkning

Syre med hög -renhet stöder borttagning av föroreningar vid BOF-ståltillverkning, vilket möjliggör snabbare raffineringsreaktioner, exakt sammansättningskontroll och konsekvent stålkvalitet.

03

Argonanvändning i sekundär metallurgi och skänkraffinering

Argonomrörning förbättrar det smälta stålets enhetlighet, tar bort inneslutningar, förhindrar oxidation och förbättrar stålets renhet och mekaniska prestanda.

04

Kvävetillämpningar i stålverksverksamheter

Kväve ger inert skydd, förebyggande av oxidation, rensning av rörledningar och säkerhetsstöd, vilket säkerställer stabil och säker drift av stålverket.

3 Luftseparationstekniska designfunktioner

3.1 Processflöde
1) Luftseparationsenheten antar ett processflöde av full-lågtrycksmolekylsilreningsadsorption, kylning av luftboosterturbinexpansionsmekanismen, full destillation av vätefritt -argonproduktion, inre kompression av produktens syre, extern kompression av produktkväve och intern kompression av argon. Den har tillförlitlig drift, avancerad process, bekväm drift, rimlig utrustningskonfiguration, säkerhet och låg förbrukning.

2) Luftförkylningssystemet använder smutsigt kväve och kväve kylande cirkulerande vatten, som har god driftflexibilitet och utnyttjar torrt smutsigt kväve och överskott av kväve. Luftkyltornets struktur antar nödvändiga och pålitliga anti-vätskeöversvämningsåtgärder för att förhindra dimfritt vatten från att komma in i molekylsilens adsorptionssystem.

3) Molekylsiladsorptionssystemet antar en vertikal aktiverad aluminiumoxid + molekylsiktsadsorberare med dubbel-skiktstruktur med lång-växling. Adsorbenten och växlingsventilen har lång livslängd, systemets kopplingsförlust är liten, bäddmotståndet är litet och det finns åtgärder för att förhindra att molekylsilen blåser omkull och eventuella blåsningsåtgärder-. Regenereringsvärmaren använder en energibesparande-ångvärmare (elektrisk värmare är reserv).

4) Det övre tornet (låg-tryckstornet) och argontornet i destillationstornet använder strukturerade packningstorn, vilket minskar tornets motstånd och ytterligare förbättrar syre- och argonextraktionshastigheterna.
5) Turboexpandern använder en boosterbromsprocess, vilket minskar mängden expanderad luft och gör det övre tornet av destillationstornet stabilt.
6) Återvinningen av förångad argongas från lagringstanken för flytande argon vid atmosfärstryck beaktas vid utformningen av luftseparationsenheten. Den förångade argongasen i lagringstanken kommer in i argonkondensorns återvinningsanordning, och efter att ha kondenserats av flytande kväve, återgår den till lagringstanken för flytande argon som en flytande argonprodukt; det förångade kvävet återgår till kylboxens smutsiga kväveledning för att återvinna kylkapaciteten.

3.2 Design och val av huvudutrustning
1) Luftseparationsutrustningen använder teknik för produktion av väte-fri argon, avbryter hydrering och deoxygeneringsprocessen, förenklar avsevärt layouten av sidospannanläggningen i huvudanläggningen för syreproduktion i fabriksdesignen och sparar anläggningsområdet. Pålitlig drift, avancerad process, bekväm drift, rimlig utrustningskonfiguration, säkerhet och låg förbrukning.
2) Nyckelutrustning är alla internationellt och inhemskt kända varumärken, huvudluftkompressorn är vald från Atlas, luftförstärkaren är vald från Siemens, kvävekompressorn är vald från Atlas och syrgasförstärkaren är vald från Hangyang, vilket säkerställer tillförlitlig drift av utrustningen.
3) Motoreffekten för huvudluftkompressorn är 2x30000 kW, med en motor med variabel frekvens, och de andra använder mjukstart för att minska påverkan på huvudnätet. Och maskin-sidan/centraliserat driftläge används respektive, vilket kan realisera fjärrstart- och stoppstyrning av utrustningen och driftstatusövervakning.
4) Syreboostern använder en turbinsyrekompressor, som är tekniskt pålitlig och säker.
5) Molekylsilen antar en vertikal struktur och rörledningen antar en layout med två-ringar. Höjdskillnaden mellan den nedre ringledningen och den övre ringledningen är 18 m, och gasmediets temperatur och tryck i rörledningen ändras växelvis. Konstruktionen använder programvaran CAESARII för att utföra rörledningsspänningsanalys och ställa in rimliga fjäderfästen och fasta konsoler.

6) Det cirkulerande kylvattnet som krävs av motorn antar ett sluten-cirkulationssystem utan extern urladdning. Boende- och reningsvattnet i olika byggnader i anläggningsområdet återvinns centralt och bearbetas för att uppnå noll avloppsutsläpp.
7) De viktigaste kylnings- och råargonkondensatorerna i enheten implementerar 1% vätskeutsläpp för att förhindra ansamling av farliga föroreningar som kolväten.
8) Enheten har förmågan att fungera under varierande förhållanden för att uppnå de mest ekonomiska driftsförhållandena för enheten.

3.3 Automationsdesignfunktioner
Enligt produktions- och processkrav är ett DCS-system inrättat för vart och ett av de två 60 000 m/h luftseparationssystem för att slutföra den centraliserade övervakningen och styrningen av kompressorns huvudanläggning och luftseparationssystem, cirkulerande vattensystem och extern integrerad rörledningsprocess. Automationssystemet består av en operatörsstation, DCS och I/O-station2. DCS- och operatörsarbetsstationerna är anslutna via Ethernet, och DCS- och I/O-stationerna är anslutna via buss. Anslutningen mellan I/O-stationen eller DCS och fältkomponenterna ansluts med styrkablar. Operatörsstationen är koncentrerad till kontrollrummet för syrgasproduktion.

3.3.1 Förarplats
Operatörsstationen och fältkontrollstationen kommunicerar med varandra för att uppnå följande funktioner:

1) Visning av produktionsprocessparametrar, flödesdiagramskärm, larmskärm och historisk trendkurvavisning.

2) Val av styrdriftläge: manuell styrning vid maskinen, manuell styrning av HMI och automatisk styrning.

3) Ändra det inställda värdet eller styr styrutrustningens funktion direkt genom mänsklig-datordialog.

4) Produktionsrapportutskrift och larmutskrift m.m.

3.3.2 DCS och I/O-station

Fältkontrollstationen är kärnutrustningen för att realisera processkontroll. Den tillhandahåller I/O-gränssnitt med produktionsprocessen, utför processkontroll, datainsamling, parameterberäkning, etc., och matar sedan ut den beräknade styrsignalen till fältställdonet genom I/O-modulen, och realiserar därigenom PID-styrning, sekvensstyrning, logisk förreglingsstyrning, etc. av produktionsprocessen. Kontrollfunktionerna för DCS i detta projekt inkluderar huvudsakligen: insamling och bearbetning av processtemperatur, tryck, flöde, nivå, analys och andra data; kontroll av temperatur, tryck, flöde, vätskenivå, motstånd, etc.; förreglingskontroll och anti-överspänningskontroll av luftkompressor; kontroll av kyltorn; tidsstyrning av molekylsiktsrening; start- och stoppstyrning av syrgasturbinkompressor; förreglingskontroll och anti-överspänningskontroll av kvävekompressor, etc.; driftstyrning av varje pump.

4 Driftseffekt
Utrustningen fungerar stabilt och luftseparationsenheten har inte upplevt något fel eller avstängning sedan den togs i drift. Utrustningens energiförbrukning reduceras och den ekvivalenta enhetens energiförbrukning för syreproduktion (intern kompression) är 0,55 kW·h/m. Driftskostnaden minskar och syrgasproduktionsanläggningen har en fast personal på 30 personer.

5 Slutsats
Genom att rationellt utforma stålsammansättningen användes kväveinjektion i TSR-ugnen för att utföra kvävelegering för att utveckla 20Cr13N rostfritt stål. Produktionsprocessen är enkel, låg kostnad, hög renhet och stabil sammansättning. Alla prestandaindikatorer för det utvecklade 20Cr13N varmvalsade stålbandet uppfyller kraven för provproduktion. Genom kvävelegering förbättras produktens härdbarhet och korrosionsbeständighet avsevärt.