张 婷

（山东省莱芜天元气体有限公司，山东莱芜 271100）

0 引言

莱芜天元气体有限公司为莱钢提供氧、氮和氩气供应。莱钢热线生产对氮气的需求量超过天元气体公司的氮气生产量。增大在运机组的污氮（纯氮）气取出量，送入出空分装置低压氮气管网，经氮气压缩机压缩后送至各用户，才能满足热线生产不断增长的氮气需求。为增大氮气供应量，经研讨确定对林德12 000 m3/h制氧机进行适应性改造。

1 制氧机改造依据

（1）相关的设计参数。空冷塔所需激冷水流量32 m3/h，实际28 m3/h；进水冷塔的污氮气气量10 000 m3/h，实际9000 m3/h）；进水冷塔的氮气气量12 500 m3/h；水冷塔进水温度32℃；水冷塔出水温度15℃；水冷塔冷水效果17℃（温降）。在实际运行中，外供氮气量低于设计值，使得进入水冷塔的氮气量较多时，水冷塔冷水的出水温度可以达到设计指标。

（2）加大产品氮气取出外供后，进入冷水塔的气量大幅减少，冷水效果将受到较大的影响，因此，必须新安装1台冷冻机组来补偿其冷量损失。加大产品氮气取出后对水冷塔冷水效果的影响：水冷塔减少氮气量12 500 m3/h；减少的冷水效果9.4℃。

（3）冷冻机组制冷量的确定。水的比热4.184 kJ/（kg·℃）；冷冻机制冷量=冷冻水水流量×减少的冷水效果×水的比热=1 258 547.2 kJ。所需冷冻机的最小制冷量为1 255 200 kJ。冷冻机实际运行时，一般按额定能力的50%～75%计算，即（1 673 600～2 510 400）kJ。因此，应选用制冷量为 2 510 400 kJ的制冷机组，也可折中选用2 092 000 kJ的制冷机组。冷冻机使用双压缩机，能够实现自动变负荷调节，调节范围：25%，50%，75%和100%。

2 制氧机改造方案

2.1 氮气管道的连接

从出冷箱产品氮气去水冷塔的DN500 mm管道上T接出DN500 mm管道，安装1只气动调节阀，并将流量、压力、温度测量元件移至新加阀门的后面。再分为2条DN350的管道，与去氮压机进口的氮气管网相连接，并入公司的产品氮气（污氮）管网（已连接完成）。原气动调节蝶阀保留，以便切断产品氮气进入水冷塔。

2.2 冷冻机组及所属管道、设备的安装

冷冻机组安装位置拟安装于12 000 m3/h制氧机主控室北部，分子筛区域西侧的空地上。冷冻机的冷凝器，使用来自12 000 m3/h制氧机水泵房的循环水，经过滤器去除机械杂质进入冷凝器，而后通过回水管道返回12 000 m3/h制氧机水泵房的水池。

来自12 000 m3/h制氧机水冷塔底部的冷水，在过滤器中去除机械杂质和粘泥，经泵加压进入冷冻机的蒸发器，降温后返回水冷塔底部。循环水和冷水过滤器均为1用1备，切换使用。12 000 m3/h制氧机组增设冷冻机及氮气取出管路工艺流程见图1，其中，虚线框内为增设的冷冻机组及其管路，以及氮气取出管路。

图1 氮气取出管路工艺流程

3 改造效果

改造后，机组可以取出10 000 m3/h污氮气，送入系统的产品氮气管网。有效缓解了热线对氮气的需求，提升了制氧机组的经济效益。