段兴力，李翔时，王 波

（四川省达州钢铁集团有限责任公司，四川 达州635002）

1 引言

达钢5#15000空分KDONAr－15000／12000／480于2005年末建成投产，由开元空分厂整体设计提供。采用分子筛常温吸附，增压透平膨胀机制冷，全精馏无氢制氩，外压缩流程。空压机选用的沈鼓DH90－15型，配套电机由上海电机厂提供（额定功率为7 800kW／h）。为了降低机组建设成本，本套空分设备未配备自动变负荷系统软件。

空分变负荷操作是一个复杂的工艺调整过程，同时受到空分设备负荷设计控制范围、空压机的负荷设计工作区间、膨胀机性能等诸多因素的制约。稍有不慎或者操作不当极易造成氧氮气纯度、系统压力以及精馏工况的波动。由于氩系统的工况难建易垮，主塔工况的波动轻则引起精氩系统的波动，重则造成粗氩塔的氮塞，造成整个氩系统工况破坏。因此在变负荷操作过程中要始终遵循稳中求变，变中求稳的原则。在此结合同行企业积累的丰富操作经验，针对此次本厂降负荷操作的具体情况进行分析阐述。

2 降负荷操作实施背景

一方面由于制氧机组生产的连续性与转炉炼钢间断性用氧之间的供需矛盾突出；另一方面由于高炉计划性检修，造成原有的氧气供需平衡打破，造成氧气放散量的进一步加大。

在努力与生产部和下工序做好沟通衔接、合理调配好制氧机组的运行方式的同时对5#15000制氧机组进行变负荷操作降低气体生产成本已迫在眉睫。

3 理论分析与操作步骤

3．1 降负荷调整方向

对于5#15000机组所采用的流程，空压机电机是在整个机组中最大的耗能设备，也是降负荷过程中主要的调整对象，空压机在一定气量和环境温度下能耗与出口压力进口压力比的对数成正比；在一定压力下又与加工空气量成正比。

（1）可以通过关小空压机进口导叶开度和降低出口压力来达到降低能耗的目的。

（2）调节空压机进口导叶的同时适当降低主塔工作压力也是降低空压机电机能耗的手段之一。主塔工作压力调整是在下塔液空能够顺利通过液空节流进上塔中部阀V1、液空节流进粗氩塔顶部冷凝器阀V3节流到上塔中部和氩塔顶部的前提下进行的调节。

3．2 理论分析

降负荷操作涉及到出塔产品氧、氮、污氮气取出量，以及氩馏分流量的调整；膨胀空气量的改变；下塔液氮回流阀V11，上塔液氮回流阀V2改变。为了保证主塔工况的相对稳定，在减负荷的过程中需要通过若干次操作来完成调节过程。具体每一次调节量的把控要根据每套机组的具体情况灵活把握，原则上每次调节量控制在设备设计负荷的0．5%至1%之间。新的平衡的建立需要一定的时间过程，同时在线监测仪表有一定的滞后性，每次调节过程要有一定的时间间隔，让空分设备有足够的时间消化上一次改变气量造成的影响。充分利用好电脑记录的各项指标数据，分析各项参数的变化趋势，一旦有工况恶化的迹象，要及时地改变调整方向。减负荷操作原则上从氩系统到空压机逐步操作调整气量，在产品纯度不产生较大波动、工况稳定运行的大前提下进行调整。

3．3 降负荷操作中的具体步骤

（1）减少氧气产品的取出量，按照1∶2的比例减少出塔氮气量，污氮出冷箱压力自动控制保持原有给定出塔压力。

（2）根据氧气的减少量，按照1∶5的比例减少加工空气量（关小空压机进口导叶开度）。

（3）微关下塔液氮回流阀V11保持下塔底部工作压力基本不发生变化。

（4）上塔液氮节流阀V2适当调整，保证下塔液空纯度基本不变即保证原有回流比。

（5）根据主冷液位和液体取出量以及氧氮纯度调节膨胀空气量。

（6）根据工艺氩氧含量变化，调整粗氩塔冷凝器负荷，同时适量降低工艺氩流量，确保氩气产品质量。

4 减负荷操作所达成的效果

空压机进口节流操作受到空压机运行的最小工况等工艺条件的制约，不能因为节能将空压机带入喘振区运行，经过连续的调整和不断的观察分析后，最终5#15000机组的空压机进口导叶在相同外界条件下从平时的63%节流到48%，空压机加工空气量从设计满负荷时的80000Nm3／h，较少到了65000Nm3／h。实际氧产量从15000m3／h降到12500m3／h，约减少16．7%。氩馏分抽取流量从原有的16800Nm3／h减少到13600Nm3／h。

通过降负荷操作氧气放散率从原来最大时20%左右，下降到5%以内。空压机电机实际功率从7 200kW下降到6 100kW，约降低15．3%左右。5#机组减负荷后平均每天可以节约26400万度电，按每度电0．6元计算，每月可节约电耗47．5万元。

5 结语

空分装置能耗的降低与产品氧气的减少量并不是成正比关系，如何让空分装置处于一个最佳的工作位置是我们下一步将要开展的工作，即通过对各个运行状态数据的统计和计算找到空分设备最优的工作状态。目前钢铁行业处于微利时代甚至不少企业徘徊于亏损的边缘，“深挖内潜、降本增效”是每一个钢铁行业赖以生存的法宝。由于自身水平有限，技术上还有不成熟的地方，在今后的生产过程中我们还将进一步大胆摸索，不断总结经验，努力挖掘制氧机的节能潜力，降低制氧机组的运行成本，以实现长周期低成本经济运行。

［1］李化治．制氧技术［M］．北京：冶金工业出版社，2009．

［2］杜仲友．空分变负荷操作探讨［M］．中国气体，2006．