מפעל פלדה

יישומי יחידת הפרדת אוויר במפעלי פלדה

 

ייצור פלדה דורש כמויות גדולות של גזים תעשייתיים כדי לשמור על תהליכים מתכתיים יעילים ויציבים. חמצן, חנקן וארגון חיוניים בכל פעולות ייצור ברזל, זיקוק פלדה, יציקה וטיפול בחום.

יחידות הפרדת אוויר (ASUs) מפרידות אוויר אטמוספרי לגזים בטוהר- גבוה באמצעות טכנולוגיה קריוגנית מתקדמת, המאפשרת למפעלי פלדה להשיג אספקת גז רציפה וביצועי ייצור מיטביים.

כיצרנית מנוסה, NEWTEK מספקת פתרונות הפרדת אוויר אמינים שתוכננו במיוחד עבור תנאי ההפעלה התובעניים של מפעלי פלדה מודרניים.

01

אספקת חמצן לייצור ברזל בתנור פיצוץ

חמצן ממערכות ASU משפר את יעילות הבעירה של כבשני הפיצוץ, מפחית את צריכת הקוקס, מייצב את הפעילות ומגדיל את יכולת ייצור הברזל.

02

יישום חמצן בייצור פלדה בתנורי חמצן בסיסיים (BOF).

חמצן בטוהר- גבוה תומך בהסרת זיהומים בייצור פלדה BOF, ומאפשר תגובות זיקוק מהירות יותר, בקרת הרכב מדויקת ואיכות פלדה עקבית.

03

שימוש בארגון במטלורגיה משנית ובזיקוק מצקת

ערבוב ארגון משפר את אחידות הפלדה המותכת, מסיר תכלילים, מונע חמצון ומשפר את ניקיון הפלדה והביצועים המכניים.

04

יישומי חנקן בכל פעילות מפעלי פלדה

חנקן מספק הגנה אינרטית, מניעת חמצון, טיהור צינורות ותמיכה בבטיחות, מה שמבטיח פעילות יציבה ומאובטחת של מפעל פלדה.

3 תכונות עיצוב הנדסיות להפרדת אוויר

3.1 זרימת תהליך
1) יחידת הפרדת האוויר מאמצת זרימת תהליך של ספיחת טיהור מסננת מולקולרית בלחץ נמוך-מלאה, קירור מנגנון הרחבת טורבינת מאיץ אוויר, ייצור מימן-חופשי בזיקוק מלא, דחיסה פנימית של חמצן מוצר, דחיסה חיצונית של חנקן מוצר ודחיסה פנימית של ארגון. יש לו פעולה אמינה, תהליך מתקדם, תפעול נוח, תצורת ציוד סבירה, בטיחות וצריכה נמוכה.

2) מערכת קירור אוויר מקדים משתמשת בחנקן מלוכלך ובמי קירור חנקן מלוכלכים, בעלי גמישות פעולה טובה ועושה שימוש מלא בחנקן מלוכלך יבש ובעודפי חנקן. מבנה מגדל קירור האוויר נוקט באמצעים נחוצים ואמינים נגד הצפת נוזלים- כדי למנוע כניסת מים נקיים לערפל למערכת ספיחת המסננת המולקולרית.

3) מערכת ספיחת המסננת המולקולרית מאמצת אלומינה מופעלת אנכית + מסננת מולקולרית כפולה -שכבתית סופחת מסננת מולקולרית עם מיתוג- לטווח ארוך. לספוח ולשסתום המיתוג יש חיי שירות ארוכים, אובדן מיתוג המערכת קטן, התנגדות המיטה קטנה, ויש אמצעים למניעת התפוצצות המסננת המולקולרית ואפשרויות{5}}טיפול. מחמם ההתחדשות מאמץ דוד קיטור-חוסך באנרגיה (מחמם חשמלי הוא חילוף).

4) המגדל העליון (מגדל לחץ-נמוך) ומגדל הארגון של מגדל הזיקוק מאמצים מגדלי אריזה מובנים, מה שמפחית את ההתנגדות של המגדל ומשפר עוד יותר את שיעורי מיצוי החמצן והארגון.
5) מרחיב הטורבו מאמץ תהליך בלימת דחף, ובכך מפחית את כמות האוויר המורחב והופך את המגדל העליון של מגדל הזיקוק ליציב.
6) שחזור גז ארגון אידוי ממיכל האחסון של ארגון נוזלי בלחץ אטמוספרי נלקח בחשבון בעת ​​תכנון יחידת הפרדת האוויר. גז הארגון המאוד במיכל האגירה נכנס למכשיר השחזור של מעבה הארגון, ולאחר עיבוי על ידי חנקן נוזלי, הוא חוזר למיכל האגירה של הארגון הנוזלי כמוצר ארגון נוזלי; החנקן המאוד חוזר לצינור החנקן המלוכלך של הקופסה הקרה כדי לשחזר את הקיבולת הקרה.

3.2 עיצוב ובחירת הציוד העיקרי
1) ציוד הפרדת האוויר מאמץ טכנולוגיית ייצור של מימן-ללא ארגון, מבטל את תהליך ההידרוגנציה ופיזור החמצן, מפשט מאוד את הפריסה של מפעל הצדדיים במפעל ייצור החמצן הראשי בתכנון המפעל, וחוסך את שטח המפעל. תפעול אמין, תהליך מתקדם, תפעול נוח, תצורת ציוד סבירה, בטיחות וצריכה נמוכה.
2) ציוד המפתח הוא כולם מותגים בעלי שם בינלאומי ומקומית, מדחס האוויר הראשי נבחר מאטלס, מדחס האוויר נבחר מסימנס, מדחס החנקן נבחר מאטלס, ומגבר החמצן נבחר מ- Hangyang, מה שמבטיח את פעולתו האמינה של הציוד.
3) הספק המנוע של מדחס האוויר הראשי הוא 2x30000 קילוואט, באמצעות מנוע בתדר משתנה, והאחרים משתמשים בהתחלה רכה כדי להפחית את ההשפעה על רשת החשמל הראשית. ומצב ההפעלה-צד/מרכזי של המכונה מאומץ בהתאמה, שיכול לממש את בקרת ההפעלה והעצירה מרחוק של הציוד ואת ניטור מצב הפעולה.
4) מאיץ החמצן מאמץ מדחס חמצן בטורבינה, שהוא אמין ובטוח מבחינה טכנית.
5) המסננת המולקולרית מאמצת מבנה אנכי, והצינור מאמץ פריסת שתי-טבעות. הפרש הגובה בין צינור הטבעת התחתון לצינור הטבעת העליון הוא 18 מ', והטמפרטורה והלחץ של מדיום הגז בצנרת משתנים לסירוגין. התכנון משתמש בתוכנת CAESARII כדי לבצע ניתוח מתח בצנרת, ולהגדיר סוגריים קפיציים סבירים וסוגריים קבועים.

6) מי הקירור במחזור הנדרש על ידי המנוע מאמצים מערכת מחזור-סגורה ללא פריקה חיצונית. מי החיים והניקיון של מבנים שונים בשטח המפעל מוחזרים ומעובדים באופן מרכזי להשגת אפס הזרמת שפכים.
7) מעבי הקירור והארגון הגולמי העיקריים במכשיר מיישמים פריקת נוזלים של 1% כדי למנוע הצטברות של זיהומים מסוכנים כגון פחמימנים.
8) למכשיר יש יכולת לפעול בתנאים משתנים להשגת תנאי ההפעלה החסכוניים ביותר של המכשיר.

3.3 תכונות עיצוב אוטומציה
בהתאם לדרישות הייצור והתהליך, מערכת DCS אחת מוקמה עבור כל אחת משתי מערכות הפרדת האוויר של 60000 מ"ש כדי להשלים את הניטור והבקרה המרוכזים של המפעל הראשי של המדחס ומערכת הפרדת האוויר, מערכת המים במחזור ותהליך הצינור המשולב החיצוני. מערכת האוטומציה מורכבת מתחנת מפעיל, DCS ותחנת I/O2. תחנות העבודה של ה-DCS ותחנות המפעיל מחוברות באמצעות Ethernet, ותחנות ה-DCS וה-I/O מחוברות באמצעות אפיק. החיבור בין תחנת ה-I/O או DCS לרכיבי השדה מחובר באמצעות כבלי בקרה. עמדת המפעיל מרוכזת בחדר הבקרה של ייצור החמצן.

3.3.1 תחנת מפעיל
תחנת המפעיל ותחנת הבקרה בשטח מתקשרים זה עם זה כדי להשיג את הפונקציות הבאות:

1) הצגת פרמטרים של תהליך הייצור, מסך תרשים זרימה, מסך אזעקה ותצוגת עקומת מגמה היסטורית.

2) בחירת מצב פעולת בקרה: בקרה ידנית במכונה, בקרה ידנית של HMI ובקרה אוטומטית.

3) שנה את הערך שנקבע או הפעל ישירות את פעולת ציוד הבקרה באמצעות דיאלוג אנושי-במחשב.

4) הדפסת דוחות ייצור והדפסת אזעקה וכו'.

3.3.2 תחנת DCS ו-I/O

תחנת בקרת השטח היא ציוד הליבה למימוש בקרת תהליכים. הוא מספק ממשק I/O עם תהליך הייצור, מבצע בקרת תהליכים, איסוף נתונים, חישוב פרמטרים וכו', ולאחר מכן מוציא את אות הבקרה המחושב למפעיל השדה דרך מודול ה-I/O, ובכך מימוש בקרת PID, בקרת רצף, בקרת שלובים לוגיים וכו' של תהליך הייצור. פונקציות הבקרה של DCS של פרויקט זה כוללות בעיקר: איסוף ועיבוד של טמפרטורת התהליך, לחץ, זרימה, רמה, ניתוח ונתונים אחרים; שליטה בטמפרטורה, לחץ, זרימה, רמת נוזל, התנגדות וכו'; בקרה משתלבת ובקרה נגד-נחשולים של מדחס אוויר; בקרת מגדל קירור; בקרת תזמון של טיהור מסננת מולקולרית; בקרת התחלה והפסקה של מדחס טורבינת חמצן; בקרה משתלבת ובקרה נגד-נחשולים של מדחס חנקן וכו'; בקרת תפעול של כל משאבה.

4 אפקט הפעולה
הציוד פועל ביציבות, ויחידת הפרדת האוויר לא חוותה כל תקלה או השבתה מאז שהופעלה. צריכת האנרגיה של הציוד מצטמצמת, וצריכת האנרגיה של ייצור חמצן ביחידה המקבילה (דחיסה פנימית) היא 0.55 קילוואט לשעה/מ'. עלות התפעול מופחתת, ולמפעל לייצור חמצן יש צוות קבוע של 30 איש.

5 מסקנה
על ידי תכנון רציונלי של הרכב הפלדה, נעשה שימוש בהזרקת חנקן בכבשן TSR לביצוע סגסוגת חנקן לפיתוח פלדת אל חלד 20Cr13N. תהליך הייצור פשוט, עלות נמוכה, טוהר גבוה והרכב יציב. כל מדדי הביצועים של רצועת הפלדה החמה- שפותחה 20Cr13N עומדים בדרישות של ייצור ניסיון. באמצעות סגסוגת חנקן, יכולת ההתקשות ועמידות המוצר בפני קורוזיה משתפרים משמעותית.