摘要：钢铁行业是当前较为重要产业，随着我国经济的不断发展与供给侧改革的深入，我国钢铁工业为了满足绿发展的长远目标，也加大了电炉炼钢工业技术的发展应用，而在电炉炼钢过程中，出现了加大氧气的需求，但是同样制氧系统在运行过程中的耗能也是一个亟待解决的问题。目前钢铁企业采用的大多是VPSA制氧技术，在整个制氧系统中采用的是变压吸附制氧装置，但其必须要消耗大量的电能与水才能运行巨大的装置，也会增加企业的成本支出，并缩减了企业的利润空间。基于此，本文就钢铁企业如何实现制氧系统的节能降耗进行了分析，以期能够为当前的企业降低生产成本，扩大利润空间等提供一定的参考依据。 关键词：V磁悬浮鼓风机原理PSA制氧系统；节能降耗；钢铁企业
引言
据不完全统计，当前钢铁企业在生产过程中所应用的制氧系统消耗电能约占该企业总生产电耗量的22%，因此必须要实现制氧系统的节能降耗，以便可以减少钢铁企业的生产成本，同时也能够进一步扩大企业的利润空间，具有较高的经济效益。在制氧系统的运行过程中，其
主要就是通过消耗电能生产出氧气、氮气等重要的能源介质供下一道环节使用，因此实现节能降耗也可以说是提高氧气、氨气等资源的利用效率，使其可以提高钢铁企业的生产效率与质量，进一步提高其经济效益，这对促进现代钢铁企业的健康、稳定以及可持续发展也有着十分重要的现实意义。
一、VPSA制氧技术概述
VPSA制氧是利用变压吸附法，以空气为原料制取氧气的一种新型气体分离技术，其主要是对气体混合物进行提纯，它以多孔性固体物质（吸附剂）内表面对气体分子的物理吸附为基础，在两种压力状态之间可逆的物理吸附、脱附。主要原理是因为吸附剂对于混合气中不同的组分吸附能力不同，而且吸附质在吸附剂上的吸附量随着吸附压力上升而增加，随着吸附压力下降而减少，因此在高压下，增加吸附质分压以便将其尽量多地吸附于吸附剂上，从而达到高的产品纯度，在低压下，减少吸附质分压，实现吸附剂的再生，从而实现从空气中制取氧气[1]。
VPSA制氧的过程与空气变压吸附分离制氮流程相似，一定压力（约常压）的空气经空气预处理系统除去油、尘及大部分的汽态水分后，洁净空气进入VPSA系统吸附塔，吸附塔装有
吸附性能较好的分子筛（如今市场上常用的是锂基分子筛），洁净空气中大部分的氮气、二氧化碳、残余水分被分子筛吸附，氧气则被分离出来。当吸附塔内被吸附的杂质成分达到设定控制值时，通过真空脱附解吸，使该吸附塔的制氧吸附剂再生。由两塔组成的吸附分离系统在PLC系统的控制下通过程控阀门的起闭而循环切换完成连续制氧[2]。
二、制氧系统在钢铁企业中的应用现状
在当前钢铁企业的生产过程中采用的制氧系统主要是由动力系统（鼓风机、真空泵）、切换系统（同PLC控制）、吸附系统等组成，涉及到的设备器械也比较多。其在实际运行过程中需要经过以下过程，首先原料空气会通过吸入口过滤器除掉灰尘颗粒，然后进入到罗茨鼓风机中进行增压后仔进入其中一只吸附塔内；在吸附塔内会装填吸附剂，并以此除掉空气中的水分、二氧化碳及少量其他气体组分，其中的氮气工会直接被变压吸附专用分子筛所吸附，氧气（包括氩气）则会从吸附器顶部出口处作为产品气，排至氧气缓冲罐，之后就可以用于生产过程中。在该环节中，吸附剂对氧气的纯度有着直接的影响，一般情况下，吸附塔中的吸附剂在一段时间的工作后会达到饱和状态，这时候就需要操作人员通过切换阀，利用真空泵对之进行抽真空（与吸附方向相反），然后吸附剂中已吸附的水分、 二氧化碳、氮气及少量其他气体组分被抽出并排至大气，吸附剂得到再生。该装置具有能耗低、维护成本低、自动化程度高、开停方便等诸多优势，并且可以生产纯度高达93%的氧气，因此，变压吸附装置应用于电炉冶炼特钢的前景广阔[3]。
三、钢铁企业实现制氧系统节能降耗的措施
（一）选择节能降耗的制氧设备与制氧技术
在制氧系统的运行过程中，能耗的发生会出现在各个环节当中，这时需要对节能降耗的方法进行规划，进而使得其融入到生产的整个环节中，比如作业的工艺规划以及设备的选择上，要求企业的技术人员能够综合考虑设备成本、能耗以及性能等多方面的因素，并结合企业的实际生产情况选择节能降耗的制氧设备与制氧技术，从而可以全面降低生产能耗。在制氧工艺技术的选择上，企业方面应该适当地加大投入，选择噪音低能耗低的增压和真空动力设备；引进国际上较为先进的新型的外压缩分子筛，对当前的无氢制作氧气的作业工艺进行不断调整吸附，实现回收稀有气体，相关设备的配备也需要是最先进的；同时也有必要配备液化装置来降低氧气放散率，以及也要配置液体储槽来回收空分排放的液体。在制氧系统中，其中能耗最大的机械设备是需要升压的鼓风机和解析设备真空泵，关于这
一设备可以采用报价高但电耗最小噪音较小的磁悬浮风机，该设备虽然价格较高，但是利用磁悬浮轴承技术和高速永磁同步电机技术,使用智能触摸屏控制系统,比传统罗茨风机的效率提升30%,噪音低于85分贝,无机械摩擦,无接触、无润滑油、使用寿命长；再就是循环冷却塔的选择，无动力喷雾冷却新进技术的效益更好，还能够避免使用耗能较高的动力冷却风扇。由此可见，制氧设备以及制氧技术的选择能够从根本上降低电能的消耗，实现企业节能降耗的目标[4]。
（二）加强制氧设备的维护管理并提高设备的工作效率
在制氧系统工作过程中会涉及大量的设备，而设备在长时间的运行过程中不可避免的也会出现一些故障问题，假如出现故障使其停机，必须要进行重新的启动，这样就会出现浪费大约3个小时左右的情况，也会造成对能源的消耗，继而影响相关的生产作业。期间所浪费的能源对企业来说也是一个重大的损失，因此在钢铁企业的日常运行管理中必须要加强对制氧设备的维护管理，以便可以进一步提高设备的工作效率。关于制氧设备的维护管理需要从设备运行之前开始，相关检查人员应该在作业开始之前严格按照作业规范进行各个设备的运行检查，明确对制氧系统能源消耗的影响因素等方面，从而全面保障设备的运行质
量。除此以外，在生产过程中，相关技术人员也可以按照设备的运行情况以及生产过程实际，适当调整相应的工况；并对压缩机的开停系统进行有效管理，进而使得生产使用中的电能消耗获得降低，以此不仅可以实现节能降耗的目标还能够延长设备的使用寿命，进一步降低企业的成本支出[5]。
（三）控制制氧系统的气体放散率
制氧系统在钢铁企业的运行过程中虽然要消耗大量的电能，但是其本身最重要的作用就是产生有用的能源气体，只有将其产生的能源进行合理的利用才能够从另一个角度上实现该系统的节能降耗，同时也有利于提高企业的生产效益。具体可以从以下几个方面开展工作。
1、采集制氧系统的排放液体
相关工艺规定要求制氧系统在运行过程中必须要定期排放1.0%的液氧，其主要目的就是确保空分设备能够始终保持在正常稳定的运行过程中，保障其安全性。在传统的钢铁企业生产中，大多数企业会使用蒸汽喷射器让液氧直接排放到外部环境，因此造成了极大的能源
浪费。而如今的PSA制氧工艺中采用的设备更加先进，即采用液体储槽将制氧系统产生的液体进行回收处理，而且处理后的能源还可以进行市场销售，既提高了钢铁企业液体回收销售收入，也实现了节能降耗，而且还增加了钢铁企业的经济收益[6]。
2、回收系统放散的氧气、氮气
在炼铁机前富氧以及炼钢维修阶段都会产生大量的放散气体，包括氧气、氮气，这一部分放散出去无疑是巨大的浪费，对其进行回收也是制氧系统实现节能降耗的重要措施。因此在制氧系统中可以配备液化装置，该装置能够将多余的氧气与氮气进行液化，液化后的液体既能够当做后备系统的备用液体使用，还可以将其直接排入市场进行销售。因此这一操作能够有效地降低氧气、氮气的放散率，还能够为制氧系统提供能源使用，这一部分收入也非常可观，有利于扩大企业的非钢产业收入，现如今很多钢铁企业也会以此来扩大自身的利润空间。
3、回收制氧系统低温储槽中的稀有气体
在制氧系统的运行过程中，其中的低温储槽会有一定的气化率，一般这一环节产生的气体
会直接通过排放管道排放出来，其中还含有一定量的稀有气体——氩气，氩气性质较不活泼，通过对其研究可以发现，氩气能够作为很多金属焊接的保护气来避免焊接器件被氧化，而且氩气还能够吹炼出优质钢，平均吹炼每吨钢则需要消耗氩气1～3m3，由此可见，氩气的排放会造成较大的浪费，这就需要在制氧系统中设置氩气回收装置，并且需要借助压缩机将制氧系统低温储槽排放出的氩气送入到管网中，收集后氩气可以进行加工处理再进行利用，而且实现氩气的0排放率也是促进企业节能降耗的重要手段[7]。
4、最大可能地采用变负荷操作
就目前来看，我国钢铁企业采用的制氧系统以及相关设备由于受到技术性的限制而存在缺乏变负荷的能力的问题，但是钢铁企业的生产线大多会处于长时间的运行过程中，如果缺乏变负荷的能力就会影响设备的运行质量，甚至导致各种故障问题的出现，不利于生产线的有序运行。因此还应该最大可能地采用变负荷操作。比如使用双膨胀机操作的技术，本技术的优势在于，需要在氧气充足的情况下进行，使其产生更多的液体；假如出现氧气不足的情况，主要的方法便是对空气量进行增强、对设备的操作参数进行优化等措施，进而使得氧气产量获得提升。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议