Con la rápida expansión de la escala de producción de la empresa en los últimos años, el consumo de oxígeno para la producción de acero sigue aumentando, y las exigencias de fiabilidad y economía en el suministro de oxígeno son cada vez mayores. En el taller de producción de oxígeno existen dos sistemas de producción de oxígeno a pequeña escala, con una producción máxima de solo 800 m³/h, lo que dificulta satisfacer la demanda de oxígeno en los momentos de máxima actividad de la producción de acero. Con frecuencia se producen problemas de presión y caudal de oxígeno. Durante el proceso de producción, se desperdicia 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 y no cumple con los requisitos de ahorro energético, reducción de 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 transformar el oxígeno líquido almacenado en oxígeno mediante presurización y vaporización. En condiciones estándar, 1 m³ de oxígeno líquido se puede vaporizar hasta obtener 800 m³ de oxígeno. Como nuevo proceso de suministro de oxígeno, en comparación con el sistema de producción de oxígeno existente en el taller de producción de oxígeno, presenta las siguientes ventajas evidentes:
1. El sistema se puede iniciar y detener en cualquier momento, lo cual se adapta al modo de producción actual de la empresa.
2. El suministro de oxígeno del sistema se puede ajustar en tiempo real según la demanda, con un caudal suficiente y una presión estable.
3. El sistema presenta las ventajas de un proceso sencillo, bajas pérdidas, un funcionamiento y mantenimiento convenientes y un bajo costo de producción de oxígeno.
4. La pureza del oxígeno puede alcanzar más del 99%, lo que contribuye a reducir la cantidad de oxígeno.
Proceso y composición del sistema de suministro de oxígeno líquido
El sistema suministra principalmente oxígeno 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 ignorarse. Los principales equipos de consumo de oxígeno de la planta siderúrgica son dos hornos de arco eléctrico y dos hornos de refinación, 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, y durante este período, la presión dinámica de oxígeno frente al horno debe ser ≥ 2000 m³/h.
Para la selección del tipo de sistema, se determinarán los dos parámetros clave: capacidad de oxígeno líquido y suministro máximo de oxígeno por hora. Considerando de forma integral la racionalidad, la economía, la estabilidad y la seguridad, se establece una capacidad de oxígeno líquido de 50 m³ y un suministro máximo de oxígeno de 3000 m³/h. Posteriormente, se diseña el proceso y la composición del sistema completo, optimizándolo para aprovechar al máximo el equipo original.
1. Tanque de almacenamiento de oxígeno líquido
El tanque de almacenamiento de oxígeno líquido almacena oxígeno líquido a -183℃y es la fuente de gas de todo el sistema. La estructura adopta un aislamiento vertical de polvo al vacío de doble capa, con una superficie reducida y un buen rendimiento de aislamiento. La presión de diseño del tanque de almacenamiento es de 50 m³ de volumen efectivo, con una presión de trabajo normal y un nivel de líquido de trabajo de 10 m³ a 40 m³. El puerto de llenado de líquido en la parte inferior del tanque de almacenamiento está diseñado según el estándar de llenado a bordo, y el oxígeno líquido se llena 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 para 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 regulando la presión y el caudal en la salida de la bomba.
3. Vaporizador
El vaporizador utiliza un sistema de vaporización por baño de aire, también conocido como vaporizador de temperatura ambiente, que consiste en una estructura de tubo con aletas en forma de estrella. El oxígeno líquido se vaporiza a temperatura ambiente mediante el calentamiento por convección natural del aire. El sistema está equipado con dos vaporizadores. Normalmente, se utiliza uno solo. Cuando la temperatura es baja y la capacidad de vaporización de un solo vaporizador es insuficiente, se pueden alternar ambos vaporizadores o utilizarlos simultáneamente para garantizar un suministro suficiente de oxígeno.
4. Tanque de almacenamiento de aire
El tanque de almacenamiento de aire almacena oxígeno vaporizado como dispositivo de almacenamiento y amortiguación del sistema, lo que permite complementar el suministro instantáneo de oxígeno y equilibrar la presión del sistema para evitar fluctuaciones e impactos. El sistema comparte un conjunto de tanque de almacenamiento de gas y tubería principal de suministro de oxígeno con el sistema de generación de oxígeno de reserva, aprovechando al máximo el equipo original. La presión máxima de almacenamiento de gas y la capacidad máxima de almacenamiento de gas del tanque son de 250 m³. Para aumentar el caudal de suministro de aire, el diámetro de la tubería principal de suministro de oxígeno desde el carburador hasta el tanque de almacenamiento de aire se modificó de DN65 a DN100 para garantizar una capacidad de suministro de oxígeno suficiente para el sistema.
5. Dispositivo regulador de presión
En el sistema se han instalado dos conjuntos de dispositivos reguladores de presión. El primer conjunto es el dispositivo regulador de presión del tanque de almacenamiento de oxígeno líquido. Una pequeña parte del oxígeno líquido se vaporiza mediante un pequeño carburador en la parte inferior del tanque de almacenamiento y entra en la fase gaseosa del tanque a través de la parte superior del mismo. La tubería de retorno de la bomba de oxígeno líquido también devuelve una parte de la mezcla gas-líquido al tanque de almacenamiento, para así ajustar la presión de trabajo del tanque y mejorar el entorno de salida del líquido. El segundo conjunto es el dispositivo regulador de presión de 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.muy demandado.
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. Sensores de temperatura y presión se encuentran instalados en la tubería intermedia que va desde el carburador hasta el tanque de almacenamiento de aire, los cuales retroalimentan las señales de presión y temperatura del sistema y participan en su control. Si la temperatura del oxígeno es demasiado baja o la presión demasiado alta, el sistema se detiene automáticamente para prevenir accidentes causados por bajas temperaturas y sobrepresión. Cada tubería del sistema está equipada con válvulas de seguridad, válvulas de ventilación, válvulas de retención, etc., lo que garantiza eficazmente el funcionamiento seguro y fiable del sistema.
Operación y mantenimiento del sistema de suministro de oxígeno líquido
Como sistema de presión y temperatura baja, el sistema de suministro de oxígeno líquido requiere procedimientos estrictos de operación y mantenimiento. Un funcionamiento incorrecto 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 acceder al puesto tras 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 operativa.
Los tanques de almacenamiento de oxígeno líquido, los vaporizadores y los tanques 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 inspecciones periódicas, y la válvula de cierre y el instrumento indicador de la tubería deben inspeccionarse regularmente para verificar su sensibilidad y fiabilidad.
El rendimiento de aislamiento térmico del tanque de almacenamiento de oxígeno líquido depende del grado de vacío de la capa intermedia entre los cilindros interior y exterior del tanque. Si se altera el vacío, el oxígeno líquido ascenderá y se expandirá rápidamente. Por lo tanto, cuando el vacío no se haya alterado o no sea necesario rellenar con arena perlítica para restablecerlo, está estrictamente prohibido desmontar la válvula de vacío del tanque. Durante su uso, el rendimiento de vacío del tanque de almacenamiento de oxígeno líquido se puede estimar observando la cantidad de oxígeno líquido que se volatiliza.
Durante el uso del sistema, se establecerá un sistema regular de inspección y patrullaje 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 técnicos profesionales para que se encarguen de los problemas anormales.
Fecha de publicación: 2 de diciembre de 2021
