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2019-12

触目惊心的空分装置爆炸事故盘点,爆炸原因分析及管控措施

国内外空分装置爆炸事故一览 1961年1月4日,前联邦德国一台4000m3/h空分设备空分塔发生爆炸,死亡15人,设备与建筑物损坏严重。 1973年11月23日,鞍钢氧气厂3350m3/h空分装置发生典型的塔外恶性爆炸,又引起塔内空分基础爆炸,设备多处被炸毁,检修半年才恢复生产。 1986年7月27日,燕山石化公司前进化工厂3200m3/h空分设备一声巨响后,整套设备成为一堆废墟。 1992年11月1日,兰州石油化工机器厂氧气站150m3/h空分塔发生爆炸,造成一人死亡,空分塔报废。 1993年7月25日,甘肃金川有色金属公司150m3/h空分塔主冷凝蒸发器发生粉碎性爆炸,当场炸死一人,空分塔报废。 1996年3月2日,江西新余钢铁厂6000m3/h空分设备在未发现异常征兆的情况下,板翅式主冷凝蒸发器突然发生爆炸,设备损坏严重,爆炸冲击波将周围建筑物玻璃震碎。 1996年7月18日,哈尔滨气化厂空分分厂10000m3/h空分设备主冷发生爆炸,主冷和上塔报废。 1997年5月16日,辽宁抚顺乙烯化工厂6000m3/h空分塔发生恶性爆炸,设备、厂房均遭严重毁坏,4人死亡、4人重伤、27人轻伤。 1997年12月25日,马来西亚宾突鲁壳牌石油公司一套81760m3/h空分设备发生恶性爆炸。爆炸始于主冷凝蒸发器,并扩大到塔身;下塔压入地内;上塔和主冷被炸飞到750米以外;5千米内窗框玻璃震碎,飞出的金属击破石油和煤油储罐而引发大火。 2000年8月21日,江西萍乡钢铁公司制氧厂1500m3/h空分装置检修现场发生燃爆事故,造成22人死亡、7人重伤、17人轻伤。 2003年7月7日,上海中远化工有限公司10000m3/h空分设备正准备吊装上塔和粗氩塔上段时,一声巨响,粗氩塔下段上封口二层塑料彩条布被气浪撕得粉碎。 2003年8月22日,马鞍山钢铁公司氧气厂20000m3/h空分设备安装时发生爆燃,人被弹出,并35%烧伤,经抢救脱险。 2003年9月17日,湖南冷水江钢铁公司10000m3/h空分设备在安装时,一股气喷爆出来,焊工被击出跌落平台,抢救无效死亡。 2017年4月10日,神华400万吨煤制油发生空分泄漏事故 2019年7月19日下午5点45分,河南省三门峡市河南能源化工集团义马气化厂C套空分装置发生爆炸。爆炸事故造成15人死亡、15重伤,256人入院治疗。 近些年,随着空分设备大型化,空分设备的爆炸能量也越来越大,空分设备从爆炸原理上可分为物理爆炸和化学爆炸。化学爆炸造成的危害大于物理爆炸造成的危害。 空分设备物理爆炸发生原因为: 1、存有低温液体的分馏塔内进入大量高温气体,低温液体急剧汽化,造成分馏塔内压力升高,安全阀卸压速度慢,空分塔发生变形破裂。 2、空分冷箱内存有低温液体的分馏塔外装满数千立方保温材料珠光砂,分馏塔发生漏液故障,珠光砂内就会存有大量低温液体,遇到高温气体,低温液体急剧蒸发,把空分冷箱撑破,珠光砂大量喷到周围,专业术语称为砂爆或液爆。 空分设备化学爆炸发生原因为: 1、1%液氧排放不及时,液氧中碳氢化合物积聚,达到超标,液氧中的总碳氢化合物,尤其是乙炔,会发生超标反应,造成化学爆炸。液氧中乙炔超过0.5PPm或者碳氢化合物总含量超过300PPm,就有可能发生自燃爆炸。 2、膨胀机密封气管道堵塞,膨胀机轴承润滑油经过油封渗入到空气侧,被膨胀空气带入上塔,造成上塔底部主冷液氧中总碳氢化合物含量超标。 3、分子筛后二氧化碳分析仪失灵,并且分子筛发生超期使用,超温使用,再生不足,进入游离水,进油中毒等原因,不能完全吸附二氧化碳、总碳氢化合物等,碳氢化合物穿过分子筛进入分馏塔内,造成下塔底部液空和上塔底部主冷液氧总碳氢化合物含量超标。 4、对于自由端轴承在吸风管内的空压机来说,自由端轴承密封气管断开或堵塞,吸风管内产生的负压会把轴承内的、润滑油吸入空气中,造成分子筛中毒,空气中的总碳氢化合物会穿过分子筛,进入分馏塔内,造成下塔底部液空和上塔底部主冷液氧总碳氢化合物含量超标。 5、由于化工厂或化工车辆放散口在空压机吸风口附近放散杂环烃1#、杂环烃2#、粗酚、轻粗苯、硫磺、硫酸铵等化产气体,空气含有大量的总碳氢化合物。空压机吸入总碳氢化合物含量高的空气,会造成总碳氢化合物会穿过分子筛,进入分馏塔内,造成下塔底部液空和上塔底部主冷液氧总碳氢化合物含量超标。

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2019-09

制氮机工作原理

碳分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮,其吸附量也随着压力的升高而升高,而且在同一压力下氧和氮的平衡吸附量无明显的差异。因而,仅凭压力的变化很难完成氧和氮的有效分离。如果进一步考虑吸附速度的话,就能将氧和氮的吸附特性有效地区分开来。氧分子直径比氮分子小,因而扩散速度比氮快数百倍,故碳分子筛吸附氧的速度也很快,吸附约1分钟就达到90%以上;而此时氮的吸附量仅有5%左右,所以此时吸附的大体上都是氧气,而剩下的大体上都是氮气。这样,如果将吸附时间控制在1分钟以内的话,就可以将氧和氮初步分离开来,也就是说,吸附和解吸是靠压力差来实现的,压力升高时吸附,压力下降时解吸。而区分氧和氮是靠两者被吸附的速度差,通过控制吸附时间来实现的,将时间控制的很短,氧已充分吸附,而氮还未来得及吸附,就停止了吸附过程。因而变压吸附制氮要有压力的变化,也要将时间控制在1分钟以内。

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2019-09

空气压缩机专业术语和相关知识

(1)、压力:压缩机行业中所指的压力指的是压强(P) Ⅰ、标准大气压(atm) Ⅱ、工作压力:吸、排气压力,是指空压机吸、排气的压力 ①以大气压力为零点测得的压力我们称为表压力P(G)。 ②以绝 对真空为零点的压力我们称为绝 对压力P(A)。 通常在压缩机铭牌上给出的排气压力为表压力。 Ⅲ、压差:压力的差值 Ⅳ、压损:压力的损失 Ⅴ、空压机常用的压力单位换算: 1MPa(兆帕)=106Pa(帕斯卡) 1bar(巴)=0.1MPa 1atm(标准大气压)=1.013bar=0.1013MPa 通常在空压机行业说的“公斤”是指“bar” (2)、标称流量:标称流量在我国又被称为排气量或铭牌流量。 通俗的讲在所要求的排气压力下,空压机单位时间内排出的气体容积,折算到进气状态,也即第一级进气接管处的吸气压力与吸气温度和湿度时的容积值。单位时间国 家指的是一分钟。 也就是吸气的容积Q=Cm*λ*D3*N=L/D*D3N L:转子的长度 D:转子的直径 N:转子的轴速 Cm:型线系数 λ:长径比 按国 家标准,空压机的实际排气量为标称流量的±5%时均为合格。 基准状态:一个标准大气压,温度20℃,湿度为0℃,这个基准状态在美、英、澳等英语国 家t=15℃。欧洲、日本t=0℃。 标准状态:一个标准大气压,温度0℃,湿度为0 如果折算到基准状态,单位为:m3/min(立方每分钟) 如果折算到标准状态,单位为:Nm3/min(标方每分钟) 1m³/min=1000L/min 1Nm³/min=1.07m³/min (3)、气体含油量: Ⅰ、单位体积的压缩空气中所含的油(包括油滴、悬浮粒子、油蒸气)的质量,换算到绝 对压力0.1MPa、温度20℃和相对湿度65%标准大气条件下的值。单位:mg/m3(指绝 对值) Ⅱ、PPM一种表示微量物质在混合物中的含量的符号,指每一百万份中的份数或百万分率(分重量比PPMw和体积比PPMv)。(指比值) 通常我们所说的PPM为重量比。(1kg的百万分之一为毫克) 1PPMw=1.2mg/m3(PA=0.1MPa、t=20℃、φ=65%) (4)、比功率:是指压缩机一定容积流量所消耗的功率。是评价压缩相同气体,在相同排气压力下的压缩机性能的一种指标。 比功率=轴功率(输入总功率)/排气量(kW/m3·min-1) 轴功率:压缩机驱动轴所需要的功率。 P轴=√3×U×I×cosφ(9.5)×η(98%)电机×η传动 (5)、电气和其他名词术语 Ⅰ、功率:单位时间内电流做的功(P),单位是W(瓦 特),我们常用的是KW(千瓦)也有用马力(HP) 1KW=1.34102HP1HP=0.7357KW Ⅱ、电流:电子在电场力的作用下有规则的向一个方向移 动,就形成了电流(I),单位是A(安培) Ⅲ、电压:就和水流动是因为有落差一样,也有电位差, 称电压(U),单位是V(伏特) Ⅳ、相,指火线,三相四线:是指有三根相线(或火线)一 根中线(或零线),单相是指一根相线(或火线)一 根中线(或零线) Ⅴ、频率:交流电每秒完成的电动势正负变换周数,用(f)表示,单位-Hz(赫兹)我国交流电频率为50Hz,国外为60Hz。 Ⅵ、变频:即改变频率,在空压机应用中,通过改变电源的频率以改变电机的转速,从而达到调节流量的目的。由于通过变频调节流量可以精确到0.1bar,大大减少了无用功从而达到了节能的目的。 Ⅶ、控制器:在行业主要有两种类型的控制器:仪表式和PL 制器,我们使用的是PLC控制器,是一种由 单片机和其他元件组成的可编程控制器。 Ⅷ、直联:直接联结,在空压机行业是指用联轴器联结 Ⅸ、加载/卸载:空压机的工作状态,一般是指空压机有 完整的吸、排气过程为加载状态,反之为卸载状态 Ⅹ、风冷/水冷:是指冷却方式 Ⅺ、噪音:单位:dB(A)(+-3)(分贝)声压级单位 Ⅻ、防护等级:是表示电气设备防尘,防异物,防水等 密闭程度的值,用IPxx表示 Ⅷ、启动方式:直接启动,通常用的是星三角转换方式启动。 (6)露点温度单位℃ 湿空气在等压力下冷却,使空气里原来所含未饱和水蒸汽变成饱和水蒸汽的温度,或者说,当空气的温度降低到某一温度时,空气里原来所含未饱和水蒸汽就达到了饱和状态(即水蒸汽开始液化,有液体凝结出来),此温度就是该气体的露点温度。 压力露点:是指有一定压力的气体冷却到某一温度度,其所含的未饱和水蒸气变成饱和水蒸气析出,此温度就是该气体的压力露点 大气露点:是指在标准大气压下,气体冷却到使所含的未饱 水蒸气变成饱和水蒸气析出得温度 在空压机行业中,露点表示的是气体的干燥程度

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2019-09

空压机房大小设计注意事项

很多的空压机用户忽视了空压机房设计的重要性,他们认为空压机只要安排装在那里不碍事就行了,但是后期的他们领略了空压机房设计不合理的苦果。夏季空压机房散热不好,空压机高温频繁发生;空压机维修保养不方便;空压机余热回收工程师施工不方便等,因此我们要保证空压机房空压机的家设计合理。如果你是工程师,你会提醒你的用户在空压机房设计时注意什么呢? 1、空压机房设计前,要了解空压机房设计规范和注意事项。 2、选择相对湿度小,灰尘少,空气清净且通风良好地方。如环境温度过高(大于45℃),建议采取降温措施(如避免阳光直射、打开门窗等),以避免不必要的高温停机;如环境温度较低(小于0℃),须控制润滑油的凝点温度在环境温度之上。不仅要考虑夏季的低温,也要考虑冬季的低温,要从长远的角度想问题。 3、如果工厂环境较差,灰尘多,应加装一通风导管,将进气端引向空气比较干净的地方。导管的安装必须便于拆装,以利维修,安装尺寸参考空压机外部尺寸。 4、空压机周围须保留足以让另部件进出的空间,空压机与墙之间至少须有1500mm以上的距离。尽量配备起重设备。空压机离顶端空间距离1500mm以上。 总之,空压机房设计的要从你要满足的用气需求来,并不能严格的按照书本知识来。但是基本的注意事项我们要了解掌握,并应用到空压机房实际的设计中。

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2019-09

啥叫空分?空分装置和系统流程大揭秘

大家对各类压缩机、汽轮机并不陌生,但是他们在空分环节的作用,你是否真正了解?工厂里的空分车间,你知道是什么样的吗?空分,简单地说,就是用来把空气中的各组份气体分离,生产氧气、氮气和氩气的一套工业设备。还有稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡等。 空分设备是以空气为原料,通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态,再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备,普遍应用于传统的冶金、新型煤化工、大型氮肥、专业气体供应等领域。 简单来说就是空分的系统流程包括: ■ 压缩系统 ■ 预冷系统 ■ 纯化系统 ■ 换热系统 ■ 产品送出系统 ■ 膨胀制冷系统 ■ 精馏塔系统 ■ 液体泵系统 ■ 产品压缩系统 我们按照空分系统流程对设备进行一一介绍: 压缩系统 有自洁式空气过滤器、汽轮机、空压机、增压机,仪表压缩机等。 (1)自洁式过滤器一般随着气量的增大,滤筒数增多,层数也越高,一般2.5万等级以上双层,6万等级以上三层布置;一般单台压缩机需要单独布置过滤器,同时布置在上风口。 (2)汽轮机是高压蒸汽进行膨胀做功,带动同轴叶轮转动,从而实现进行对工质做功的型式。汽轮机一般常用的有三种形式:全凝、全背压和抽凝,较为常用的是抽凝。 (4)空压机一般大型空分装置投资均为单轴等温型离心压缩机,进口较国产能耗低2%左右,投资高80%;空压机采用出口放空,不设置回流管路,一般有最 小吸入流量防喘振要求,采用入口导叶进行流量调节,进口国产机组均是四级压缩三级冷却(末级不冷却)。主空压机配备一套水洗系统,用以冲洗各级叶轮和蜗壳表面沉积物。该系统随主机成套。 (5)增压机一般大型空分装置投资采用单轴等温型离心压缩机和齿轮式离心压缩机两种,其中齿轮式在能耗上占较大优势,尤其压比较大的工况。 (6)仪表气压缩机一般有三种形式:无油螺杆机,活塞式和离心式。由于活塞式和离心式天然无油,所以不需要除油装置,只需要配套干燥装置(除水)和精密过滤器(除固体颗粒)即可;而螺杆机一般有有油和无油然后除油两种,喷油螺杆机需要设置除油装置,同时需要设置精度非常高的除油过滤器,以满足工艺要求,这种机型的优势是价格较便宜;无油螺杆采用干转子或者水润滑,这种机型优点是不含油,缺点是价格较贵。气量500Nm³/h以下适合选活塞式;气量在2000Nm³/h以下适合选螺杆机或活塞机;气量在2000Nm³/h以上即三种机型都可以选,气量大时离心式压缩机较有优势,其易损件较少,同时好维护,性价比较高。 仪表压缩机在开车时使用,正常运行后由分子筛纯化器后抽取。 预冷系统 预冷系统空冷塔有两种形式:闭式循环(空冷塔分为上下两段,冷冻水在空冷塔上段和水冷塔之间循环)和开式循环(进循环水系统),闭式循环主要应用于水质不好的化工厂,需要补充新鲜水及药剂;开式循环应用较广,但是循环水系统同样也需要定期补充新鲜水,预冷系统还需要考虑夏天工况。 空冷塔一般设计为底部为1米φ76不锈钢鲍尔环(耐高温),3米φ76增强型聚丙烯鲍尔环(大通量),4米φ50增强型聚丙烯鲍尔环。 水冷塔也有两种:两段式(无外加冷源时,干燥污氮气的冷量回收充分,使之预冷系统有保障,但是阻力大一倍,(7米+7米φ50聚丙烯鲍尔环)和一段式(有外加冷源时,8米φ50聚丙烯鲍尔环)。 此外,预冷系统一般所有进水均要设置过滤器(一般6台:4台水泵,水冷塔进水,冷水机组蒸发侧进水),防止杂质带入系统。预冷系统的效果检测为:下段4米填料段出口气比进水低1℃;上段8米填料段出口气比水高1℃,一般在空冷塔中部设置测温计(伸入内部)。 纯化系统 纯化系统采用的的吸附器有立式轴向流,卧式双层床和立式径向流三种。 立式轴向流主要用于1万等级(直径已经到4.6m)以下空分设备的配套,床层厚度1550∽2300mm,双层单层均可布置,立式轴向流吸附器的气流分布最 好。 卧式双层床主要用于大中型空分设备的配套,床层厚度1150mm(分子筛)+350mm(铝胶)。 立式径向流吸附器可以有效利用容器内部空间,使得同直径吸附层面积扩大1.5倍左右,这样可以有效降低塔器高度,同时立置方式占地面积较小。由于气流分布均匀,不像卧式吸附器气流不均,使得分子筛用量减少20%,再生能耗也节省20%。 但是立式径向流缺点是气流中心集中(扇形区),使得其比卧式穿透时间要快(要求CO2<0.5ppm)。床层厚度1000mm+200mm,立式径向流可以满足2万等级以上的空分设备的配置。 再生加热有电加热器和蒸汽加热器两种方式。 蒸汽加热器有卧式(4万等级以下),立式(4万等级以上),立式高 效蒸汽加热器(蒸汽利用率高,节能20%)布置方式有:一台蒸汽加热器(有H2O泄漏测点);电加热器(两用一备或者一用一备)并联(高温低流量联锁停设置,防止烧坏,加热管材质为1Cr18Ni9Ti);电加热器(满足活化再生,250∽300℃)与蒸汽加热器并联;电加热器与蒸汽加热器串联(蒸汽温度低时,不过造成再生阻力较大)。 对纯化系统还需要设置节流再生管路以满足开车需要。另外再生气侧设置安全阀,蒸汽加热器侧设置安全阀,防止设备或者阀门压力高侧泄漏或者超压,以及节流超压。 再生流路配置手动蝶阀来调配阻力,以使得主塔运行稳定(或者不设置,采用总管设置调节阀时序调节)。 换热系统 换热系统严格来说多股流混合介质设计在同一换热器里,让各介质传热自动平衡,能耗最 低,但是这样对于内压缩流程会造成全部换热器均为高压换热器,会造成投资的积聚增加,所以2万等级以上内压缩换热器组织还是采用高低压分开的办法,更为经济些,2万等级以下采用全部高压换热器配置。 产品送出 低压氧氮产品,设置产品调节阀与放空流路,放空进消音器(氮气内件为碳钢,氧气内件为不锈钢)。污氮气设置去水冷塔放空(起污氮气放空作用、调配再生气以及调整上塔压力的作用,要求水冷塔塔径能够满足泄放要求,尤其有氮气也通入的场合,不能使上塔压力憋高,水冷塔阻力6kPa(8米高填料),管路及阀门4kPa,对大气放空压差2kPa,总共12kPa)。 高压氧气产品,放空采用两级节流,先是高压产品气节流至10barG,经过偏心异径管,中间设置蒙乃尔降噪板,再通过偏心异径管扩大管路直径,氧气介质流速控制在10m/s以下,再通入消声塔节流放空,消声元件不锈钢;高压氮产品,氮气产品先节流至10bar,通过不锈钢降噪板,再通入消声塔节流放空,消声元件碳钢;氧气阀门要求不得人去操作(调节阀禁带手轮,手动阀放置防爆墙内)。 消声塔还可以与压缩机系统放空合二为一,空压机增压机降噪(按照空压机量计算),通入消声塔,以及纯化系统泄压空气,增压机打回流,泄放部分。 膨胀制冷系统 膨胀机一般有三种,即低压膨胀机,中压膨胀机和液体膨胀机。 对于一定类型的气体膨胀机来说,工质体积流量越大,效率越高。一般流量8000Nm³以上的低压膨胀机效率为85∽88%,流量小于3000∽8000Nm³效率会低至70∽80%。 中压膨胀机一般采用一台进口一台国产(备用)。气量8000Nm³/h以上进口膨胀机效率82∽91%(增压端少4个点);国产膨胀机效率78∽87%(增压端少5个点)。 膨胀机启动前需要先吹扫(除去管系杂质,膨胀机蜗壳内杂质),再通密封气(正常时由增压端提供),然后进行油系统外循环,内循环,做完联锁测试然后方能启动,冷试合格后冷紧;冷启动需要启动油箱加热器,正常运行后不需要,此时轴承的冷热已经平衡。 液体膨胀机本质是利用高压液体的压力头来进行水力做功(同时液体焓值降低,但是与气体相比,相差甚远),一般4万等级以上内压缩空分设备均可用液体膨胀机代替高压液空节流阀。它的优势为利用液体膨胀机制冷和膨胀功发电达到节能目的,一般可实现节能2%左右,但是其投资达千万元。 精馏塔系统 下塔1.5∽5万等级采用筛板塔较多,环流塔板在1.5万等级以下直径塔较有优势(液体流程较对流长,但是制造复杂),对流3万等级以下应用较多,1.5万等级以上较占优势,四溢流在3万等级以上大塔较占优势,填料塔能耗较低,不过下塔高度要增加5米左右。5万等级以上空分较占优势,尤其上下塔平行布置的情况。 上塔、粗氩塔及精氩塔采用填料塔,厂家一般为苏尔寿或天大北洋,对粗氩塔冷源配置一般是富氧液空,同时可将废气放散入污氮气管路,氩系统停运时能耗低;精氩塔热源为富氧液空,或下塔氮气,冷源可以是贫液空或者液氮,进料有液相和气相两种。需要注意的是粗氩塔冷凝器板式的密封性要求较高,否则会导致氩产品不合格。 主冷有单层,立式双层、卧式横列双层,立式三层和降膜主冷(液氧与气氧向下,与氮气同流向)。 精馏塔系统的布置有6种方式: (1)上下塔垂直布置,为常规布置方式,高度较低,无下塔液体难以进入上塔或者粗氩塔冷凝器的状况(管路全液相上行背压能够满足,此时管径不能小); (2)上下塔垂直布置,为常规布置方式,高度适中,下塔液体难以进入上塔或者粗氩塔冷凝器采用设置汽提管路带液体去上塔(要求管路出口满足ρυ²>3000,ρ为密度,υ为流速,进气位置在管路汽化率为1%高度处,此时需要适当缩小管径,同时液体过冷度不能大); (3)上塔自氩馏分段落地布置,采用两台循环氧泵连接,降低上塔高度可以解决下塔液体无法进入上塔或者粗氩塔冷凝器的状况; (4)上塔自氩馏分段落地布置,采用循环泵连接,粗氩塔最 上段座在上塔上部,这样可以使冷箱空间缩小; (5)上塔自主冷落地布置,采用循环泵连接,主冷在下塔顶部,优点是主冷可以做的很大; (6)上塔自主冷落地布置,采用循环泵连接,粗氩塔最 上段座在上塔上部,优点是主冷可以做的很大,同样可以使冷箱空间缩小。 液体泵系统 卧式泵水平布置(进液管低于排液管),需要设置加温气(设置在泵后,或者泵前过滤器前,防止杂质进入),密封气,排液排气阀(低处排液,高处排气)和回流管路(回液进气相),卧式泵转速不能太高,一般排压30barG以下,卧式泵由于水平布置,冷态收缩轴承受力较好,但是转速高转子动平衡不好满足。 立式泵采用轴承悬挂式布置(进液管高于排液管),承受向下拉力较大,转子重心与轴重合,转速可以很高;一般30bar以上,需要设置:泵前回气(注意卧式泵无),加温气(设置在泵过滤器前,高处进气), 密封气,排液排气阀(低处排液,高处排气,预冷时看是否冷透)和回流管路(回液进气相)。立式泵一般均是多级,回气管路要求不得向下(平出,或者倾斜向上),否则会造成气体不能排出,易导致泵汽蚀。另外低温泵电机需要设置吹风管路,防止夏天过热,冬天结霜。 液氧泵液氮泵在线冷态备用,其中液氮泵密封气密封气压力7barG以上;氧泵密封气压力4barG(下塔压力氮气即可满足);循环液氩泵,一用一备,密封气一般采用液氩汽化密封,要求流量有20%的余量。一般液氩泵自身回流阀压力-旁通控制,出口阀流量-液位控制,采用双回路控制。 产品压缩系统 氮透一般压缩空气的均可满足,氮气透平压缩机压力较高采用齿轮式较为节能。 氧透根据排压有单缸(压力低)和双缸(高压缸和低压缸)(8级压缩至30bar),一般30barG以下,需要设置5barG的密封气(压力氮气可满足),同时由于氧气介质有高压高温火患原因,所有过流部分均采用铜合金,需要设置保安氮气,一般由工程设计院考虑;进口氧透价格较高,为国产2倍左右,一般不采用,目前一般均杭氧氧透,排压3∽30barG,流量8000Nm³/h以上均可满足。但是流量小,氧透效率较低,一般8000Nm³/h(55%)∽80000Nm³/h(68%)。 氧透一般应用于外压缩流程,从3∽30barG均有,不过一般要和带增压机的内压缩流程(效率一般70%以上,也有流量限制,效率要较氧透高10个点以上,这样甚至可以抵消外压缩较内压缩少复热附加能耗损失的优势,但是内压缩用于钢厂排压需要提高,以免换热系统波动)进行能耗比较,最 后确定方案。 哪些业界口碑企业? 位于杭州富阳经济技术开发区的浙江中颐气体科技有限公

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2019-06

空分装置在钢铁行业的应用(常规高炉冶炼和熔融还原工艺及用氧计算)

钢铁企业冶炼生产工艺中需大量使用氧气、氮气、氩气等工业气体。氧气主要用于高炉、熔融还原炼炉、转炉、电炉冶炼;氮气主要用于炉子密封、保护气、炼钢精炼、转炉溅渣护炉、保安气体、传热介质及系统吹扫等;氩气主要用于炼钢精炼等。为适应生产要求,保证生产安全稳定运行,大型钢厂均配置有专供的制氧站和氧氮氩动力管网系统。 大型全流程钢铁企业目前配置的常规流程为:焦炉、烧结、高炉炼钢、转炉电炉炼钢、轧钢工序等。因强调环境保护,简化工艺流程,国际钢铁行业近代开发出铁前区域短流程工艺-熔融还原炼铁,在一个冶炼炉中直接将铁矿原料还原为铁水。 两种不同冶炼工艺流程需要的工业气体有较大差别,常规冶炼高炉需要氧气量占钢厂总需氧量28%,炼钢需要的氧气量占钢厂总需用量的40%;而熔融还原(COREX)工艺炼铁生产需要氧气量占钢厂总需用量的78%,炼钢需用的氧气量占钢厂总需用氧气量的13%。 上述两种流程尤其熔融还原炼铁工艺在我国已经开始推广。 钢厂用气要求: 高炉冶炼的供氧主要作用是冶炼中保证一定的炉内高温,而不是直接参与冶炼反应。氧气混入高炉鼓风中,参混为富氧空气进入高炉。以前工艺提出的鼓风富氧效率一般在3%以下,随着高炉工艺的改进,为了节约焦炭,采用大喷煤工艺后,以及为满足高炉生产提升产量,要求鼓风富氧率提高到5∽6%,用氧单耗达60Nm3/T铁。 因高炉用氧参混的是富氧空气,所以氧气纯度可为低纯度。 熔融还原炼钢工艺氧气需要参与冶炼反应,其用氧量与炼钢产量直接成等比关系,熔融还原炉用氧单耗为528Nm3/t铁,是高炉流程用氧量的10倍。熔融还原炉要求维持生产的最小供氧量为正常生产用量的42%。 熔融还原炉要求的氧气纯度大于95%以上,氧气压力为0.8∽1.0 MPa,压力波动范围要求控制在0.8MPa±5%,氧气必须确保有一定时间连续量的供应,例如对于COREX-3000炉,需考虑液氧贮备550t。 炼钢工艺与高炉、熔融还原炉冶炼方式不同,转炉炼钢用氧为间断使用,吹氧时负荷大,并且氧气参与冶炼反应,其需要氧量与炼钢产量有直接的等比关系,用氧单耗约为60Nm3/t钢,要求的氧气压力大于1.4MPa,氧气纯度≥99.5%。 为了提高转炉使用年限,目前钢厂普遍采用氮气溅渣护炉工艺技术,氮气为间断使用,使用时负荷大,要求的氮气压力大于1.4MPa。 炼钢精炼需要氩气,随着产钢品种提升,精炼要求更高,用氩量逐步增加。 冷轧机组用氮量要求单耗达50∽67Nm3/t,随着钢厂轧钢区域冷轧机组的增建,钢厂的用氮量提升很快。 电炉炼钢主要利用电弧热,在电弧作用区,温度高达4000℃。冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还原期,在炉内不仅能造成氧化气氛,还能造成还原气氛,因此脱磷、脱硫的效率很高。中频电弧炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频(300HZ以上至1000HZ)的电源装置,把三相工频交流电,整流后变成直流电,再把直流电变为可调节的中频电流,供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流,在感应圈中产生高密度的磁力线,并切割感应圈里盛放的金属材料,在金属材料中产生很大的涡流。氧单耗达42∽45 Nm3/t。 平炉炼钢工艺用的原材料为:①钢铁料如生铁或铁水、废钢;②氧化剂如铁矿石、工业纯氧、人造富矿;③造渣剂如石灰(或石灰石)、萤石、铁矾石等;④脱氧剂和合金添加剂。 氧气作用为提供氧化性气氛,平炉熔炼室内燃烧气体(炉气)中含有O2、CO2、H2O等,在高温下,强氧化性气体向熔池供氧量每小时可达金属重量的0.2~0.4%,对熔池起氧化作用,使炉渣始终有较高的氧化性。 提示:单靠炉气供氧,速度慢,加铁矿石或吹氧可加速反应过程。 钢厂用氧特点:氧气放散和用氧调峰。 怎样满足钢厂用氧需求?一般采取以下方式满足: * 采用变负荷,自动化程度高的先进控制,以减少氧气放散,可以多套组合 * 应用传统方式采用多组调峰球罐,以加大缓冲力度,使得某一时间段内用氧总量稳定,可以减少氧气放散量,同时减小装置规模 * 在用氧低谷时,采用抽取液氧方式将多余氧气抽出;用氧高峰时,采用汽化方式弥补氧气量;当液氧外抽量受冷量不足限制时,采用外液化方式将放散氧气液化,采用汽化方式将液氧汽化 * 采用多家钢厂联合并网供气,根据用气时间点的不同,使得总供氧规模稳定 空分装置的配套工艺 在制定制氧站的工艺方案时需要对机组能力、产品纯度、输送压力、升压工艺、系统保安、总体布置、噪声治理做专题认证。 大型钢厂用氧量大,例如年产1000万吨钢厂的高炉工艺流程用氧量要达到15万Nm3/h,年产300万吨钢厂的熔融还原炉工艺流程用氧量要达到24万Nm3/h,目前配套成熟特大型空分装置为6∽10万等级,在选择装置规模时应当从总设备投资、运行能耗、备件维护、占地面积等方面考虑。 钢厂炼钢用氧计算 例如单台炉子,周期是70min,用气时间50min。用气时用气量为8000Nm3/h,则需要空分装置(连续)产气为总气量8000×(50/60)÷(70/60)=5715Nm3/h.则空分装置可以选择5800Nm3/h。 一般吨钢用氧量为42-45Nm3/h(每吨),需要两者核算,并且以此为准。 当前我国钢铁企业的产能已跃居世界前列,但特种钢材尤其一些关乎国计民生的重要领域用钢仍然依赖进口,所以以宝武钢厂为首的国内钢铁企业任重而道远,对于高精尖领域的突破尤为紧迫。 近年来钢铁行业对空分产品的需求越来越多样化,许多用户不仅需要氧气,而且需要高纯度的氮气和氩气,甚至其它稀有气体。目前武钢、首钢等几大钢厂均已有多套全提取空分装置在运行,空分装置副产稀有气体不仅可以满足国民生产需求,而且可以较大的经济效益。 随着钢厂的大型化发展,与其配套空分装置也向大型化迈进,空分行业在经历了数十年的大发展后,国内空分企业也在积极赶超世界领先企业,国产供货商以杭氧股份等空分制造厂为代表,已研发出8-12万等级的超大型空分设备,稀有气体装置国内也已成功研发,电子特气国内起步较晚,但也在加大研发力度,相信随着科学技术的进步,我国气体分离行业将会走出国门、走向世界。

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2019-06

西气东输增添新气源,保障需求快速增长

我国陆上首口井深超过8000米的天然气生产井-克深902井近日投产,日输天然气达到40万立方米,为西气东输增添了新气源。据介绍,克深902井位于新疆拜城县境内,是目前我国陆上投产的第一口最深天然气生产井。这口井投产将推动塔里木超深层油气资源开发,对塔里木油田300亿立方米大气区建设、保障我国能源安全意义重大。 塔里木油田是西气东输的主气源地之一,近年来,随着西气东输下游用气量和南疆天然气利民工程管网用气量的增加,塔里木油田不断强化油气勘探,努力保证供气量。到2017年底,油田向西气东输累计供气突破2000亿立方米。 《加快推进天然气利用的意见》指出,逐步将天然气培育成为我国现代清洁能源体系的主体能源之一,到2020年,天然气在一次能源消费结构中的占比力争达到10%左右,到2030年,力争将天然气在一次能源消费中的占比提高到15%左右。 《2018年能源工作指导意见》要求全国能源消费总量控制在45.5亿吨标准煤左右。其中,非化石能源消费、天然气消费比重分别提高到14.3%、7.5%左右,煤炭消费比重下降到59%左右。 根据国家发改委公布数据,2018年4月,我国天然气表观消费量为221.3亿方,同比增长16.7%;1-4月天然气累计表观消费量为911.3亿方,同比增长16.7%。消费量稳步增长的主要原因在于煤改气稳步推进,宏观经济回暖及替代燃料价格保持高位。

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2019-06

液氧液氮一路飘红 背后原因竟是……

三氟化氮在常温下是一种无色、无臭、性质稳定的气体,是一种强氧化剂,三氟化氮主要用于氟化剂、燃烧剂、推进剂中的氧化剂、高温金属的切割油等,在半导体行业应用广泛。然而早些年,相关产品被国外垄断,市场定价权掌握在国外厂商手中。 为破解垄断危机、抢抓市场机遇,我国于2009年成功开发出高纯三氟化氮。该产品被列入国家“重点新产品”及“火炬计划”,应用于国内大部分的半导体、液晶、太阳能行业,并出口美国、日本、法国、德国等国家。 目前我国已建成国内最大的三氟化氮等产品研发生产基地。其中三氟化氮国内市场覆盖率超过95%,国际市场覆盖率达30%;近两年,年均增速达到30%,力争到2020年,实现年产高纯三氟化氮气体12000吨。 我国电子气体目前还属于电子材料发展的短板,需着力发展。目前高纯三氟化氮气体产量在可以满足国内需求,随着半导体电子行业的发展,高纯三氟化氮气体产量是否还能满足行业发展还未可知。 因此,国内高纯三氟化氮产量虽然有所突破,但是否真的能降低市场价格还是个问题!

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2019-06

中国风电光伏发电步入竞价时代 或引发行业大洗牌

  “史上最具市场化导向”政策出台 我国风电光伏发电步入竞价时代   “此次放开竞争,新能源电价下降是必然趋势,极有可能会促生新一轮行业大洗牌。”6月2日,谈及最新公布的风电和光伏发电项目将采取竞争配置,优先建设补贴强度低、退坡力度大的项目时,来自我国首个新能源综合示范区、西北首个电力辅助服务市场试点地区的宁夏业内人士如是说。   新政势必影响企业投资热情   5月30日,国家能源局发布《关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项的通知》,明确风电、光伏发电项目分为不需要国家补贴和需要国家补贴两类,在组织电网企业论证并落实平价上网项目的电力送出和消纳条件基础上,优先推进平价上网项目建设,再开展需国家补贴的项目的竞争配置工作。   该局新能源司有关负责人表示,此举目的在于完善需国家补贴的项目竞争配置机制,减少行业发展对国家补贴的依赖。今年风电、光伏发电总的导向就是“坚持稳中求进总基调,加快技术进步和补贴强度降低,做好项目建设与消纳能力协调,实现高质量发展”。   这一被誉为“史上最具市场化导向”的政策,标志着国家风电光伏步入竞价时代。   “十三五”以来,我国风电、光伏发电应用规模不断扩大,技术水平明显提升,成本逐步下降。但与此同时,补贴缺口持续扩大、部分地区弃风弃光限电等问题凸显。   最新数字显示,宁夏电网新能源装机容量约达1500万千瓦,占发电电力的49%,达到用电负荷的102%,成为我国首个风电、光伏发电出力超过地区全网用电的省级电网。2013年至2018年,宁夏风电装机年均增长率达27%,光伏装机年均增长率达40%,新能源装机年均增长率达32%,新能源装机占比位居全国第二。   来自宁夏新能源研究院一位不愿具名的专家分析,能源投资企业的激烈竞争主要体现在上网电价的竞争,电价一降,投资收益率也会随之降低,势必会影响企业建设光伏电站的热情。另一方面体现在一些光伏发电企业身上,它们要消化产能必须通过出售电站的方式进行投资,这也对其建设电站的积极性产生较大影响。   究其原因,主要是光伏组建价格几年以来大幅度下降,设备价格下降导致投资成本下降所致。   该专家称,最初组建价格每瓦最高20元,去年降到最低值,每瓦1.6元。“这也意味着电价到了一个较低水平,前两年宁夏最低电价是0.55元,现在放开竞争的话,估计会达到0.35元左右,基本接近平价上网。”他坦言。

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2019-06

貌似“弱不禁风” 硬碳气凝胶本领高强

  最近,中国科学技术大学俞书宏教授领导的课题组受自然界蜘蛛网同时具有高强度和弹性的启发,巧妙通过模板法,制备了一系列具有纳米纤维网络结构的硬碳气凝胶。该系列气凝胶具有超弹性、抗疲劳以及稳定性好等优点。研究成果被选为封底论文发表在《先进材料》上。   气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量,有时也被称为“固态烟”或“冻住的烟”。气凝胶貌似“弱不禁风”,其实非常坚固耐用。它可以承受相当于自身质量几千倍的压力,在温度达到1200摄氏度时才会熔化。此外它的导热性和折射率也很低,绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。由于具备这些特性,气凝胶便成为航天探测中不可替代的材料,俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器都用它来进行热绝缘。   碳材料可按碳原子杂化轨道的不同大致可分为石墨碳、软碳和硬碳。软碳和硬碳主要用于描述聚合物热解制备的碳材料,在热解过程中,一些碳原子重构成二维芳族石墨烯片,如果这些石墨烯片大致平行,在高温下则容易石墨化,这种碳被称为软碳;如果这些石墨烯片随机堆叠并通过边缘碳原子交联,高温下不能石墨化,这种碳则称为硬碳。   通常来说,石墨碳和软碳具有高弹性,容易变形,但是强度较低;由于硬碳微观上乱层“纸牌屋”结构的存在,硬碳材料在机械强度和结构稳定性方面展现出极大的优势,但是本征性质较脆且易碎。如何将硬碳材料制备成超弹性块材是目前面临的一个挑战。   研究人员通过使用间苯二酚-甲醛(RF)树脂作为硬碳源,以多种一维纳米纤维作为结构模板制备RF的纳米纤维气凝胶,通过高温碳化即可得到超弹性硬碳气凝胶。这种硬碳气凝胶微观结构精细,由大量的纳米纤维和纳米纤维之间的焊接点构成。这种方法简单高效,容易规模化生产,通过调节模板与树脂单体的添加量,可简便地调控纳米纤维的直径、气凝胶的密度、机械性能等。   与传统硬而脆的硬碳块材不同,这种硬碳气凝胶表现出优异的弹性性能,如结构稳定,在压缩50%之后,微观结构依然能恢复;回弹速度高于众多石墨碳基的弹性材料;低能量损耗系数,一般石墨及软碳材料内部存在的分子间作用力,会造成粘附力和摩擦力从而耗散很多能量;抗疲劳性,在50%应变下测试104个循环后,碳气凝胶仅显示2%的塑性变形,并保持93%的初始应力。   研究人员还探索了这种硬碳气凝胶在弹性导体方面的应用,在50%的应变下多次压缩循环后,电阻几乎不变,展示出稳定的机械-电学性能,同时可以在苛刻的条件下(例如在液氮中)保持超弹性及电阻稳定性。   正是基于其优异的机械性能,这种硬碳气凝胶有望应用于具有高稳定性、大量程、可拉伸或可弯曲的应力传感器。此外,这种方法可扩展到制备其他非碳基复合纳米纤维气凝胶,为今后提供了一种通过设计纳米纤维的微观结构将刚性材料转变成弹性或柔性材料的新途径。

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