Con la rápida expansión de la escala de producción de la empresa en los últimos años, el consumo de oxígeno para la fabricación de acero sigue aumentando, y las exigencias en cuanto a la fiabilidad y la economía del suministro de oxígeno son cada vez mayores. En el taller de producción de oxígeno existen dos sistemas de producción a pequeña escala, con una capacidad máxima de tan solo 800 m³/h, lo que dificulta satisfacer la demanda de oxígeno durante los picos de producción. Con frecuencia se producen problemas de presión y caudal de oxígeno insuficientes. Durante las pausas en la producción, se consume una gran cantidad de oxígeno, lo que no solo no se ajusta al modo de producción actual, sino que también genera un alto coste de consumo de oxígeno e incumple los requisitos de ahorro energético, reducción del consumo, reducción de costes y aumento de la eficiencia. Por lo tanto, es necesario mejorar el sistema de generación de oxígeno existente.
El suministro de oxígeno líquido consiste en convertir el oxígeno líquido almacenado en oxígeno mediante presurización y vaporización. En condiciones estándar, 1 m³ de oxígeno líquido se puede vaporizar para producir 800 m³ de oxígeno. Como nuevo proceso de suministro de oxígeno, en comparación con el sistema de producción de oxígeno existente en el taller, presenta las siguientes ventajas evidentes:
1. El sistema puede iniciarse y detenerse en cualquier momento, lo cual es adecuado para el modo de producción actual de la empresa.
2. El suministro de oxígeno del sistema se puede ajustar en tiempo real según la demanda, con flujo suficiente y presión estable.
3. El sistema tiene las ventajas de un proceso simple, pequeñas pérdidas, operación y mantenimiento convenientes y bajo costo de producción de oxígeno.
4. La pureza del oxígeno puede alcanzar más del 99%, lo que favorece la reducción de la cantidad de oxígeno.
Proceso y composición del sistema de suministro de oxígeno líquido
El sistema suministra oxígeno principalmente para la producción de acero en la planta siderúrgica y oxígeno para el corte con gas en la planta de forja. Este último consume menos oxígeno y puede considerarse irrelevante. Los principales equipos consumidores de oxígeno en la planta siderúrgica son dos hornos de arco eléctrico y dos hornos de refinado, que utilizan oxígeno de forma intermitente. Según las estadísticas, durante el pico de producción de acero, el consumo máximo de oxígeno es ≥ 2000 m³/h, la duración de dicho consumo máximo y la presión dinámica de oxígeno frente al horno deben ser ≥ 2000 m³/h.
Para la selección del tipo de sistema, se determinarán los dos parámetros clave: la capacidad de oxígeno líquido y el suministro máximo de oxígeno por hora. Considerando la racionalidad, la economía, la estabilidad y la seguridad, se establece que la capacidad de oxígeno líquido del sistema es de 50 m³ y el suministro máximo de oxígeno es de 3000 m³/h. A continuación, se diseñan el proceso y la composición del sistema completo, y se optimiza aprovechando al máximo el equipo existente.
1. Tanque de almacenamiento de oxígeno líquido
El tanque de almacenamiento de oxígeno líquido almacena oxígeno líquido a -183°Cy es la fuente de gas de todo el sistema. La estructura adopta un aislamiento vertical de doble capa al vacío con polvo, ocupando poco espacio y ofreciendo un buen aislamiento. La presión de diseño del tanque de almacenamiento es de 50 m³, con un volumen útil de 50 m³, una presión de trabajo normal de -10 m³ y un nivel de líquido de trabajo de 10 m³ a 40 m³. La boca de llenado de líquido en la parte inferior del tanque está diseñada según la norma de llenado a bordo, y el oxígeno líquido se suministra mediante un camión cisterna externo.
2. Bomba de oxígeno líquido
La bomba de oxígeno líquido presuriza el oxígeno líquido en el tanque de almacenamiento y lo envía al carburador. Es la única unidad de potencia del sistema. Para garantizar el funcionamiento fiable del sistema y satisfacer las necesidades de arranque y parada en cualquier momento, se configuran dos bombas de oxígeno líquido idénticas: una en uso y otra de reserva.La bomba de oxígeno líquido adopta una bomba criogénica de pistón horizontal para adaptarse a las condiciones de trabajo de bajo caudal y alta presión, con un caudal de trabajo de 2000-4000 L/h y una presión de salida. La frecuencia de trabajo de la bomba se puede configurar en tiempo real según la demanda de oxígeno, y el suministro de oxígeno del sistema se puede ajustar ajustando la presión y el caudal en la salida de la bomba.
3. Vaporizador
El vaporizador emplea un vaporizador de baño de aire, también conocido como vaporizador de temperatura de aire, con una estructura tubular de aletas en forma de estrella. El oxígeno líquido se vaporiza a temperatura ambiente mediante calentamiento por convección natural del aire. El sistema cuenta con dos vaporizadores. Normalmente, se utiliza uno solo. Cuando la temperatura es baja y la capacidad de vaporización de un solo vaporizador resulta insuficiente, ambos pueden alternarse o utilizarse simultáneamente para garantizar un suministro de oxígeno adecuado.
4. Depósito de aire
El tanque de almacenamiento de aire almacena oxígeno vaporizado, actuando como sistema de almacenamiento y amortiguación. Este sistema complementa el suministro instantáneo de oxígeno y equilibra la presión, evitando fluctuaciones e impactos. Comparte el tanque de almacenamiento y la tubería principal de oxígeno con el sistema de generación de oxígeno de reserva, aprovechando al máximo el equipo original. La presión máxima y la capacidad máxima de almacenamiento del tanque son de 250 m³. Para aumentar el caudal de aire, se modificó el diámetro de la tubería principal de oxígeno, desde el carburador hasta el tanque de almacenamiento, de DN65 a DN100, garantizando así un suministro de oxígeno suficiente.
5. Dispositivo regulador de presión
El sistema cuenta con dos conjuntos de dispositivos reguladores de presión. El primero corresponde al dispositivo regulador de presión del tanque de almacenamiento de oxígeno líquido. Una pequeña parte del oxígeno líquido se vaporiza mediante un pequeño carburador situado en la parte inferior del tanque y pasa a la fase gaseosa a través de la parte superior. La tubería de retorno de la bomba de oxígeno líquido también devuelve parte de la mezcla gas-líquido al tanque, ajustando así la presión de trabajo y mejorando las condiciones de salida del líquido. El segundo conjunto es el dispositivo regulador de presión del suministro de oxígeno, que utiliza la válvula reguladora de presión en la salida de aire del tanque de almacenamiento de gas original para ajustar la presión en la tubería principal de suministro de oxígeno según la demanda de oxígeno.a demanda.
6.dispositivo de seguridad
El sistema de suministro de oxígeno líquido está equipado con múltiples dispositivos de seguridad. El tanque de almacenamiento cuenta con indicadores de presión y nivel de líquido, y la tubería de salida de la bomba de oxígeno líquido dispone de indicadores de presión para que el operador pueda supervisar el estado del sistema en todo momento. En la tubería intermedia que conecta el carburador con el tanque de almacenamiento de aire, se han instalado sensores de temperatura y presión que proporcionan información sobre la presión y la temperatura del sistema y contribuyen a su control. Si la temperatura del oxígeno es demasiado baja o la presión demasiado alta, el sistema se detendrá automáticamente para evitar accidentes por bajas temperaturas y sobrepresión. Cada tubería del sistema está equipada con válvulas de seguridad, de ventilación y de retención, entre otras, lo que garantiza eficazmente su funcionamiento seguro y fiable.
Operación y mantenimiento del sistema de suministro de oxígeno líquido
Al ser un sistema de presión y baja temperatura, el sistema de suministro de oxígeno líquido requiere procedimientos estrictos de operación y mantenimiento. Una operación incorrecta o un mantenimiento inadecuado pueden provocar accidentes graves. Por lo tanto, se debe prestar especial atención al uso y mantenimiento seguros del sistema.
El personal de operación y mantenimiento del sistema solo puede ocupar el puesto tras recibir una formación especializada. Deben dominar la composición y las características del sistema, estar familiarizados con el funcionamiento de sus distintas partes y con las normas de seguridad.
El tanque de almacenamiento de oxígeno líquido, el vaporizador y el tanque de almacenamiento de gas son recipientes a presión que solo pueden utilizarse tras obtener el certificado de uso de equipo especial de la oficina local de supervisión de tecnología y calidad. El manómetro y la válvula de seguridad del sistema deben someterse a inspección periódica, y la válvula de cierre y el indicador de la tubería deben inspeccionarse periódicamente para verificar su sensibilidad y fiabilidad.
El rendimiento del aislamiento térmico del tanque de almacenamiento de oxígeno líquido depende del grado de vacío de la capa intermedia entre los cilindros interior y exterior. Si se pierde este vacío, el oxígeno líquido ascenderá y se expandirá rápidamente. Por lo tanto, cuando el vacío no esté dañado o no sea necesario rellenarlo con arena perlítica para restablecerlo, está estrictamente prohibido desmontar la válvula de vacío del tanque. Durante su uso, el rendimiento del vacío del tanque se puede estimar observando la cantidad de oxígeno líquido que se volatiliza.
Durante el uso del sistema, se establecerá un sistema de inspección de patrulla regular para monitorear y registrar la presión, el nivel de líquido, la temperatura y otros parámetros clave del sistema en tiempo real, comprender la tendencia de cambio del sistema y notificar oportunamente a los técnicos profesionales para que se ocupen de los problemas anormales.
Fecha de publicación: 2 de diciembre de 2021
