Stålværk

Anvendelse af luftseparationsenheder i stålværker

 

Stålproduktion kræver store mængder industrigasser for at opretholde effektive og stabile metallurgiske processer. Ilt, nitrogen og argon er essentielle i jernfremstilling, stålraffinering, støbning og varmebehandling.

Air Separation Units (ASU'er) adskiller atmosfærisk luft til gasser med høj-renhed ved hjælp af avanceret kryogen teknologi, hvilket gør det muligt for stålværker at opnå kontinuerlig gasforsyning og optimeret produktionsydelse.

Som en erfaren producent leverer NEWTEK pålidelige luftseparationsløsninger designet specielt til de krævende driftsforhold for moderne stålværker.

01

Iltforsyning til højovnsjernfremstilling

Ilt fra ASU-systemer forbedrer højovnens forbrændingseffektivitet, reducerer koksforbruget, stabiliserer driften og øger jernproduktionskapaciteten.

02

Oxygenanvendelse i Basic Oxygen Furnace (BOF) stålfremstilling

Oxygen med høj-renhed understøtter fjernelse af urenheder i BOF-stålfremstilling, hvilket muliggør hurtigere raffineringsreaktioner, præcis sammensætningskontrol og ensartet stålkvalitet.

03

Argonanvendelse i sekundær metallurgi og slevraffinering

Argon-omrøring forbedrer smeltet ståls ensartethed, fjerner indeslutninger, forhindrer oxidation og forbedrer stålets renhed og mekaniske ydeevne.

04

Nitrogenanvendelser på tværs af stålværksdrift

Nitrogen giver inert beskyttelse, oxidationsforebyggelse, rensning af rørledninger og sikkerhedsstøtte, hvilket sikrer stabil og sikker drift af stålværket.

3 Luftseparationstekniske designfunktioner

3.1 Procesflow
1) Luftseparationsenheden anvender et procesflow med fuld-lavtryks-molekylsigterensningsadsorption, køling af luftboosterturbineekspansionsmekanisme, fuld destillation af hydrogen-fri argonproduktion, produktilt intern kompression, produktnitrogen ekstern kompression og argon intern kompression. Det har pålidelig drift, avanceret proces, bekvem betjening, rimelig udstyrskonfiguration, sikkerhed og lavt forbrug.

2) Luftforkølersystemet anvender snavset nitrogen og nitrogenkølende cirkulerende vand, som har god driftsfleksibilitet og udnytter tørt snavset nitrogen og overskydende nitrogen fuldt ud. Luftkøletårnets struktur vedtager nødvendige og pålidelige anti-væskeoversvømmelser for at forhindre tågefrit vand i at trænge ind i molekylsigtens adsorptionssystem.

3) Molekylsigte-adsorptionssystemet anvender en vertikal aktiveret aluminiumoxid + molekylsigte-dobbelt-lagstruktur molekylsigte-adsorber med lang-omskiftning. Adsorbenten og omskiftningsventilen har en lang levetid, systemets omskiftningstab er lille, lejemodstanden er lille, og der er foranstaltninger til at forhindre molekylsigten i at blæse omkuld og mulige blæsebehandlingsforanstaltninger-. Regenereringsvarmeren anvender en energibesparende-dampvarmer (elektrisk varmelegeme er reserve).

4) Det øvre tårn (lav-trykstårn) og argontårnet i destillationstårnet anvender strukturerede pakketårne, som reducerer tårnets modstand og forbedrer ilt- og argonudvindingshastighederne yderligere.
5) Turbo-ekspanderen anvender en booster-bremseproces, hvorved mængden af ​​ekspanderet luft reduceres og det øverste tårn i destillationstårnet bliver stabilt.
6) Genvinding af fordampet argongas fra den flydende argonlagertank ved atmosfærisk tryk tages i betragtning ved design af luftseparationsenheden. Den fordampede argongas i lagertanken kommer ind i argonkondensatorgenvindingsanordningen, og efter at være blevet kondenseret af flydende nitrogen vender den tilbage til flydende argonlagertanken som et flydende argonprodukt; det fordampede nitrogen vender tilbage til køleboksens beskidte nitrogenrørledning for at genvinde den kolde kapacitet.

3.2 Design og valg af hovedudstyr
1) Luftseparationsudstyret anvender fuld destillationsbrint-fri argonproduktionsteknologi, annullerer hydrogenerings- og deoxygeneringsprocessen, forenkler i høj grad layoutet af sidespændingsanlægget i hovediltproduktionsanlægget i fabriksdesignet og sparer anlægsområdet. Pålidelig drift, avanceret proces, bekvem betjening, rimelig udstyrskonfiguration, sikkerhed og lavt forbrug.
2) Nøgleudstyr er alle internationalt og indenlandsk kendte mærker, hovedluftkompressoren er valgt fra Atlas, luftboosteren er valgt fra Siemens, nitrogenkompressoren er valgt fra Atlas, og oxygenboosteren er valgt fra Hangyang, hvilket sikrer en pålidelig drift af udstyret.
3) Hovedluftkompressorens motoreffekt er 2x30000 kW, ved brug af en motor med variabel frekvens, og de andre bruger blød start for at reducere påvirkningen af ​​hovedstrømnettet. Og maskinens-side/centraliserede driftstilstand er henholdsvis vedtaget, som kan realisere fjernstart- og stopstyring af udstyret og overvågning af driftsstatus.
4) Iltboosteren anvender en turbine-iltkompressor, som er teknisk pålidelig og sikker.
5) Molekylsigten antager en lodret struktur, og rørledningen anvender et layout med to-ringe. Højdeforskellen mellem den nederste ringrørledning og den øverste ringrørledning er 18m, og gasmediets temperatur og tryk i rørledningen ændres skiftevis. Designet bruger CAESARII-software til at udføre rørledningsspændingsanalyse og indstille rimelige fjederbeslag og faste beslag.

6) Det cirkulerende kølevand, der kræves af motoren, anvender et lukket-kredsløbscirkulationssystem uden ekstern udledning. Leve- og rensevandet fra forskellige bygninger i anlægsområdet genvindes centralt og behandles for at opnå nul spildevandsudledning.
7) Hovedkøle- og råargonkondensatorerne i enheden implementerer 1 % væskeudledning for at forhindre ophobning af farlige urenheder såsom kulbrinter.
8) Enheden har evnen til at fungere under variable forhold for at opnå de mest økonomiske driftsforhold for enheden.

3.3 Automatiseringsdesignfunktioner
I henhold til produktions- og proceskrav er der opsat et DCS-system for hvert af de to 60.000 m/t luftseparationssystemer for at fuldføre den centraliserede overvågning og kontrol af kompressorens hovedanlæg og luftseparationssystem, cirkulerende vandsystem og ekstern integreret rørledningsproces. Automatiseringssystemet består af en operatørstation, DCS og I/O station2. DCS- og operatørarbejdsstationerne er forbundet med Ethernet, og DCS- og I/O-stationerne er forbundet med bus. Forbindelsen mellem I/O-stationen eller DCS og feltkomponenterne er forbundet med styrekabler. Operatørstationen er koncentreret i kontrolrummet for iltproduktion.

3.3.1 Operatørplads
Operatørstationen og feltkontrolstationen kommunikerer med hinanden for at opnå følgende funktioner:

1) Visning af produktionsprocesparametre, flowdiagramskærm, alarmskærm og historisk trendkurvevisning.

2) Valg af kontroldriftstilstand: manuel styring på maskinen, manuel HMI-styring og automatisk styring.

3) Rediger den indstillede værdi eller betjen betjeningen af ​​kontroludstyret direkte gennem menneskelig-computerdialog.

4) Produktionsrapportudskrivning og alarmudskrivning mv.

3.3.2 DCS og I/O Station

Feltkontrolstationen er kerneudstyret til at realisere processtyring. Den giver I/O-interface til produktionsprocessen, udfører processtyring, dataindsamling, parameterberegning osv., og udsender derefter det beregnede styresignal til feltaktuatoren gennem I/O-modulet, hvorved der realiseres PID-styring, sekvensstyring, logisk sammenlåsningsstyring osv. af produktionsprocessen. Kontrolfunktionerne i dette projekts DCS omfatter hovedsageligt: ​​indsamling og behandling af procestemperatur, tryk, flow, niveau, analyse og andre data; kontrol af temperatur, tryk, flow, væskeniveau, modstand osv.; sammenlåsende kontrol og anti-overspændingskontrol af luftkompressor; køletårn kontrol; timing kontrol af molekylær sigte oprensning; start og stop kontrol af oxygenturbinekompressor; sammenlåsningskontrol og anti-overspændingskontrol af nitrogenkompressor osv.; driftsstyring af hver pumpe.

4 Driftseffekt
Udstyret fungerer stabilt, og luftseparationsenheden har ikke oplevet fejl eller nedlukning, siden den blev sat i drift. Udstyrets energiforbrug reduceres, og det tilsvarende enhedsforbrug af iltproduktionsenergi (intern kompression) er 0,55 kW·h/m. Driftsomkostningerne reduceres, og iltproduktionsanlægget har en fast stab på 30 personer.

5 Konklusion
Ved rationelt at designe stålsammensætningen blev nitrogeninjektion brugt i TSR-ovnen til at udføre nitrogenlegering for at udvikle 20Cr13N rustfrit stål. Produktionsprocessen er enkel, lav pris, høj renhed og stabil sammensætning. Alle præstationsindikatorer for det udviklede 20Cr13N varmvalsede-stålbånd opfylder kravene til prøveproduktion. Gennem nitrogenlegering forbedres produktets hærdbarhed og korrosionsbestandighed væsentligt.