蔣小林，袁 苑，石成軍

（安徽馬鋼氣體科技有限公司，安徽馬鞍山 243000）

引言

汽化裝置因設(shè)備少、工藝流程簡單、操作方便，保供介質(zhì)反應(yīng)速度快等特點(diǎn)而作為氧氣保供設(shè)備系統(tǒng)廣泛運(yùn)用。

隨著某鋼廠高爐大富氧及煉鋼大量廢鋼技術(shù)的應(yīng)用，氧氣需求缺口較大、且時(shí)間緊，急需建1 套1.5 萬m3/h 液氧氣化裝置，進(jìn)行管網(wǎng)供氣能力補(bǔ)充。要求項(xiàng)目設(shè)計(jì)在“安全、可靠、先進(jìn)、低成本”的原則下，盡可能縮短時(shí)間、減少占地、節(jié)省投資。決定在一所高爐相近處建立1 套獨(dú)立氧汽化裝置，與原先的氧管網(wǎng)相連，以增強(qiáng)氧氣保供能力。

1 流程簡介

液氧通過低溫汽車槽車運(yùn)至新建液氧氣化站，槽車通過卸車增壓器對槽車儲(chǔ)罐增壓，利用壓差將液氧送至站內(nèi)50 m3×3 液氧真空儲(chǔ)罐。工作條件下，儲(chǔ)罐內(nèi)的液氧經(jīng)中壓液氧泵增壓至1.8 MPa 進(jìn)入蒸汽水浴式氣化器，與熱水換熱后轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氧氣并升高溫度，出口溫度約20 ℃，汽化器內(nèi)水溫由蒸汽直接加熱，通過調(diào)閥維持水溫約50 ℃，出汽化器的中壓氧氣，最后經(jīng)調(diào)壓閥組調(diào)壓至1.6 MPa，進(jìn)入用氣管網(wǎng)其工藝流程圖見圖1。

圖1 工藝流程圖

2 流程工藝特點(diǎn)

（1）3×50 m3儲(chǔ)罐采用并聯(lián)供液方式，供應(yīng)液氧氣化泵連續(xù)使用。

（2）每臺(tái)儲(chǔ)罐出液管線設(shè)置快速切斷閥和手動(dòng)截止閥。

（3）槽車充液至儲(chǔ)槽，進(jìn)液方式采用頂部進(jìn)液或底部進(jìn)液方式。

（4）儲(chǔ)槽設(shè)置自增壓系統(tǒng)，增壓系統(tǒng)由空溫式增壓器、自立式調(diào)節(jié)閥和手動(dòng)截止閥、管路安全閥來共同完成。

（5）運(yùn)行模式，采用液體槽車連續(xù)充液至儲(chǔ)罐，氣化泵同時(shí)運(yùn)行供氣方式。

3 氣化裝置的安裝調(diào)試

3.1 氣化裝置工作方式

通過以上工藝流程及設(shè)備數(shù)據(jù)了解到，本套汽化裝置是有別于空分機(jī)組通常使用的類別，既通?？辗謾C(jī)組配備的汽化泵所用的液體是來自于自身的液體儲(chǔ)罐，其液體儲(chǔ)存量是根據(jù)空分機(jī)組產(chǎn)液量決定的容積，例如：1 套2 萬m3/h 的空分機(jī)組一般配備的是500～1 000 m3液體氧儲(chǔ)罐，由于液體儲(chǔ)備量大而穩(wěn)定，當(dāng)汽化裝置啟運(yùn)期間，運(yùn)行穩(wěn)定性可靠，波動(dòng)小。而本套汽化裝置，因時(shí)間緊等客觀因素，采用了50 m3×3 的小儲(chǔ)罐來配套1.5 萬m3/h 液體泵，工藝具有一定的特殊性：

（1）1.5 萬m3/h 液體泵氣態(tài)氧量約等于消耗20 m3液態(tài)氧，50 m3×3的液體罐最多維持運(yùn)行7 h 左右，所以，儲(chǔ)罐在氣化的同時(shí)補(bǔ)液。

（2）液體槽車補(bǔ)充液體倒換操作頻繁，液位及儲(chǔ)罐壓力波動(dòng)較大，對正在運(yùn)行液體泵的穩(wěn)定性影響較為明顯，輸出氣量波動(dòng)較大。

（3）液體槽車補(bǔ)充液體時(shí)，儲(chǔ)罐自增壓的壓力控制需及時(shí)調(diào)控。

3.2 設(shè)備選型和安裝時(shí)的優(yōu)化措施。

儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)出口管通徑為?40 mm，液體泵進(jìn)口通徑為?80 mm，3 個(gè)儲(chǔ)罐出口管一并接至液體泵進(jìn)口管，考慮充分保證液體泵泵前液體供應(yīng)量充足，減少泵前液體因保溫或液體量不足，而產(chǎn)生的介質(zhì)溫度升高導(dǎo)致汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生，將泵前原先?80 mm管改為?100 mm管，從而保證泵前有充足的液體量。［1］

2 臺(tái)液體泵A、B 設(shè)計(jì)為自動(dòng)互切換運(yùn)行模式，因備用泵冷態(tài)備用時(shí)，需要消耗一定液體量，本套系統(tǒng)儲(chǔ)槽儲(chǔ)液量有限的制約，改為一臺(tái)運(yùn)行，另一臺(tái)泵熱態(tài)備用，把相關(guān)邏輯控制條件關(guān)閉，不參與正常運(yùn)行控制。

4 氣化裝置生產(chǎn)運(yùn)行

4.1 槽車充液的影響一

在調(diào)試運(yùn)行初期，采用了3 個(gè)儲(chǔ)罐輸液閥全部打開，以保證充足的液體進(jìn)入液體泵前，泵運(yùn)行較為正常。當(dāng)儲(chǔ)罐液位下降需要槽車補(bǔ)充液體量時(shí)，就出現(xiàn)液體泵流量出現(xiàn)大幅波動(dòng)，由于流量波動(dòng)，致使汽化器內(nèi)溫度隨之波動(dòng)，操作調(diào)整頻繁且難以控制穩(wěn)定。

由表1 中可以看出，當(dāng)某一個(gè)或兩個(gè)儲(chǔ)罐在槽車充液時(shí)，因充液期間，槽車需要自增壓進(jìn)行的，由于儲(chǔ)罐內(nèi)壓力變化和儲(chǔ)罐出口管距離的影響，極易導(dǎo)致底部出液速度隨之變化，致使與另外兩個(gè)儲(chǔ)罐出液速度擾動(dòng)性增加，從而使得泵進(jìn)液量發(fā)生波動(dòng)，造成出口流量波動(dòng)的連鎖不穩(wěn)定的現(xiàn)象。儲(chǔ)罐出液管示意圖見圖2。

圖2 儲(chǔ)罐出液管示意圖

表1 槽車充液時(shí)，儲(chǔ)罐壓力

針對這一現(xiàn)象，采取了改變原先液體供應(yīng)方式：

（1）將原3個(gè)儲(chǔ)罐輸液閥全部打開，改為只使用2 個(gè)儲(chǔ)罐向液體泵送液，退出1 個(gè)儲(chǔ)罐，進(jìn)行槽車充裝，當(dāng)儲(chǔ)罐液位充滿后，再與運(yùn)行的儲(chǔ)罐中低液位的進(jìn)行倒換使用，退出的，按上述重復(fù)操作。這樣，消除了泵后流量大幅波動(dòng)的現(xiàn)象，也滿足液體補(bǔ)充的連續(xù)性；

（2）當(dāng)使用的2個(gè)儲(chǔ)罐液位都處于低位時(shí)，可采取兩個(gè)儲(chǔ)罐同時(shí)充液操作，控制好槽車自增壓壓力數(shù)值，盡可能2 車壓力相同，以保證2 儲(chǔ)罐內(nèi)壓力接近。

4.2 槽車充液的影響二

當(dāng)槽車向儲(chǔ)罐里進(jìn)行補(bǔ)充液體時(shí)，初期為減少充液時(shí)液體汽化損失，采用的是下進(jìn)液的方式（見圖3），造成儲(chǔ)罐液位波動(dòng)大，致使液體泵前、后壓力波動(dòng)，流量同樣出現(xiàn)了波動(dòng)不穩(wěn)定。

圖3 儲(chǔ)罐進(jìn)、出示意圖

為解決此現(xiàn)象，通過摸索，優(yōu)化了充液操作方式：

（1）根據(jù)槽罐液位安排槽車就位，根據(jù)用量情況安排槽車充液，范圍在5 000 mm至6 000 mm。

（2）槽車進(jìn)入指定槽罐充液口。

（3）槽車充裝液體進(jìn)儲(chǔ)罐前期只從上進(jìn)液口進(jìn)液。

（4）槽車充裝液氧儲(chǔ)槽，前30 mm 在0.5 MPa 充裝，待儲(chǔ)槽壓力平穩(wěn)后槽車壓力可增加到0.65 MPa，注意儲(chǔ)罐壓力，控制槽車壓力不宜過高。

（5）充裝儲(chǔ)槽的槽車液體降到2～3 m3時(shí)，開下進(jìn)液閥門同時(shí)關(guān)閉上進(jìn)液閥門，充裝時(shí)要時(shí)刻關(guān)注槽內(nèi)壓力，充裝結(jié)束前保持儲(chǔ)罐內(nèi)壓力不低于1.3 MPa。

4.3 長周期運(yùn)行存在問題的解決

（1）問題一：南方空氣濕度大，低溫液氧泵長周期運(yùn)行時(shí)，會(huì)有冷量通過迷宮及泵軸外泄，導(dǎo)致連軸器被冰塊包裹，不利安全運(yùn)行。

解決方法：設(shè)定使用周期，主動(dòng)倒換液氧泵，備用泵復(fù)溫解凍。泵聯(lián)軸器外部，用DN12 儀表管通干燥氮?dú)鈱Y(jié)冰部位吹掃，加溫除冰，并且形成相對干燥的環(huán)境，減緩結(jié)冰速度。

（2）問題二：用戶方是鋼廠，氧氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)大，當(dāng)管網(wǎng)壓力升高過快，泵背壓高，流量低，液氧泵就會(huì)出現(xiàn)氣蝕，失去供氧能力。

解決方法：保持泵出口與氧氣管網(wǎng)的差壓在150 kPa以上，避免出現(xiàn)泵有壓力無流量的狀況。保持泵的回流閥開度20%以上，維持液氧泵運(yùn)行時(shí)的最小流量，避免氣蝕。［2-3］

自裝置投運(yùn)以來，已運(yùn)行16 個(gè)月，用戶用量大時(shí)，最多24 h 導(dǎo)入儲(chǔ)罐18 車次（液體約400 m3），未出現(xiàn)一起因充液而導(dǎo)致的介質(zhì)斷供事故。

5 結(jié)束語

這次小儲(chǔ)罐汽化裝置從設(shè)備土建施工到系統(tǒng)投運(yùn)，歷時(shí)2個(gè)半月左右完成。整個(gè)過程，充分體現(xiàn)了汽化裝置見效快的特點(diǎn)。通過實(shí)踐中，摸索設(shè)備安裝及現(xiàn)場操作的經(jīng)驗(yàn)積累，為今后汽化裝置靈活廣泛的應(yīng)用，提供了有利的借鑒作用。