降低氮气.氩气配损率攻关

技术谂谈篙

降低氮气、氩气配损率攻关

武钢氧气有限责任公司４３００８３

一、选题依据李禾

氧气公司现有制氧机为两大（两台３００００ｍ３／ｈ），四小（四台１００００ｍ３／ｈ）。设备的配套及运行方式的调整主要是依据集团公司的用氧需求。而随着武钢技术的进步和品种的多元化，对氮气、氩气的需求也不断地提高，由于钢铁生产的特点（如转炉顶吹、间隙用氧、溅渣护炉及煤粉喷吹等）和一些具体问题（例如调度指挥、设备组成、液体储罐配置情况等）的限制，加上生产能力的提高与需求的不匹配，导致氮气、氩气的配损率较大。２００２年氧气公司氩气、氮气平衡后的配损率分别为１０．６％、２。２４％，实际的损失率更高。２００３年根据集团公司８００万吨铁、８３０万吨钢的生产计划，三炼钢、炼铁烟煤喷吹等所需的氮气、氩气量进一步上升，在氧气公司近两年无新增生产能力的情况下（新上制氧机约在２００５年投产）。降低氮气、氩气的配损率成为保证集团公司生产及制氧机经济运行的重要课题，为此２００２年下半年，我们成立了主管经理负责，工艺、控制等专业骨干力量参加的攻关组，组织攻关，并提出了攻关的目标值：氮气、氩气的配损率分别降为１．９４％、５％。

二、现状分析

经过多次的分析讨论，我们认为造成配损率高的主要原因：

１．用量不均衡

武钢的氮气、氩气最大用户为三个炼钢厂和炼铁厂。炼铁、炼钢煤粉喷吹、溅渣护炉用氮，炼钢的转炉吹氩，由于工艺的特殊性（瞬间用量大，且时间不连续），在使用过程中其瞬间流量波动大（如三炼钢溅渣时氮气瞬间流量从０—８００００ｍ３／ｈ），氮气压力也随之大幅波动（从２．３ＭＰａ降至１．８ＭＰａ），三炼钢氩气用量瞬间最大用量从０—１２００ｍ３／ｈ，加上三个炼钢厂转炉大小不同，彼此之间用气时间无统一的调度，每炉钢下枪的时间无规律，造成用量的极不均衡ｌ峰值时压力不够，谷值时部分气体回流或放散。用量的不均衡是氮、氩配损率高的主要原因之～。

２．测量数据不真实

（１）测量点的选择不当。有些测量设备安装在总管上，而后面的用点既有瞬间的大用量、也有间断的小用量。用量大时超量程，用量小时无法计出。有的测量点离用点太近，使用时，压力的快速下降直接影响到计量的准确性。

（２）测量元件的使用不满足要求。原来三个炼钢厂和炼铁厂的氮气、氩气流量的测量元件采用的都是孔板，而孔板量程比小（量程比为ｌ：４），中间部件较多系统存在较大滞后，不适合用于流量、压力变化大的测量对象的流量测量。

（３）计量手段不完善：有些用户无测量设备，有些流量测量没有进行压力、温度补正。以上因素造成测量数据与实际用量出入较大，也是造成氮气、氩气配损大的原因之一。

三、解决方案

通过一定的数据采集和通讯手段了解用户的用量变化及时调节气、液的运行方式，减少放２１５

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散；完善发生量和用户的用量的测量装置；并制定相应的规程和管理办法是降低氮气、氩气配损率的关键。

１．利用先进的计算机网络功能，将主要用户的用量引入氧气调度室，并做出趋势图，及时了解各厂的生产用量，加强调度管理。

２．由于用户用量的随意性与空分设备的均衡（连续）生产的矛盾是绝对的，充分利用现有的两台３００００ｍ３／ｈ空分设备的负荷调节手段、储罐和液化装置的缓冲功能，及时调整运行方式，减少用量低谷时的放散。

３．加强与公司总调及主要用户的调度联络，制定严格的管理制度和考核办法，尽量做到均衡生产。

４．绘制出管网图和计量网络图，分析用户的工艺要求，找出最佳测量位置和测量设备，更换不符合工艺要求的测量设备，做到精确测量。

四、方法、技术关键

１．利用ＤＥＳ系统的远程数据采集和通讯功能实现对生产和消耗量的远程监视和记录。

２．空分装置、储罐和液化装置等的负荷调节作用。

３．对冲击负荷用量测量位置及测量装置的选择，实现准确测量。

五、实施步骤

１．加强科学调度和生产，最大限度地优化运行方式

（１）从２００２年底开始，为了提高调度的科学性，我们选用了ＦＯＸＢＯＲＯ公司的数据管理软件ＤＭ和实时数据转换软件ＥＸＣＥＥＤ及相应的通讯模件和软件，利用四氧现有的ＤＣＳ系统的通讯功能，将机组的生产量和目前主要用户的用量采集到调度室实时显示，让调度人员及时了解生产情况和消耗情况，加强厂调度与生产车间及氧气公司调度与各用户调度的联络。该系统所配备的软件及硬件清单如表ｌ。

表ｌ

序号

ｌ

２

３

４系统所配备的软件及硬件清单名称Ｄａｔａｆｏｒ价格（万元）１．１１．Ｏ１．６５

６．５

２．Ｏ

１７．２Ｗｉｎｄｏｗｓ软件Ｅｘｃｅｅｄ图像软件ＡｄｄｉｔｉｏｎａｌＤｉｓｐｌａｙ软件１０００ｍ同轴电缆和４００ｍ双绞线远程Ｉ／Ｏ模件ＦＢＭ０１６块在线监测器总计５６７

（２）我们利用ＦＯＸＢＯＲＯ系统的历史数据和趋势图功能对产量和用量的数据进行观察和分析，发现用氮的高峰较有规律，如中夜班交接班时是一个用氮的高峰，调度人员可根据用量的波动及时调整氧气公司设备的生产运行方式：

①利用两台三万空分装置的变工况能力，即氧、氮产量可由７０，１１０％变化。从一种工况调节到另一种工况时间为３０分钟左右，调度掌握用户的使用规律，可及时指挥生产人员进行变负荷生产，使生产和需求尽可能平衡。

②利用１５００ｍ３／ｈ和３ＳＯＯｍ３／ｈ两台液化装置以及液氮、液氩储罐的缓冲作用，在用气低谷时２１６

技术谂谈篇

将气体液化送入球罐储存，在用气高峰时将储罐中的液氮、液氩汽化送入管道，既保证了用户的需求，也减少了放散。

２．加强调度联络，制定确实可行的管理办法及考核措施。

（１）将液化装置、空分装置的变负荷生产操作法编入操作规程，指导操作人员规范、熟练操作。

（２）从２００３年元月开始氧气公司首次将气体的放散率和生产单耗指标纳入经济责任制考核，将上年氧、氮、氩、压缩空气的平均放散率和单耗作为基准设定目标值，每月实际放散率低于目标值ｌ％（相对值），奖励主体运行车间考核奖的ｌ％，如高于计划值ｌ％等比例扣奖。其它相关车间如电气车间及主管部门生产部也按一定的比例挂钩考核。通过经济杠杆调动了大家的积极性，使精心操作、经济运行逐渐成为自觉的行为，减少了不必要的放散，降低了配损。

（３）氧气公司积极创造条件，利用集团公司的主干网将氧气公司的调度室的监视数据传到公司总调，使总调能及时了解情况，尽量均衡调度主体厂的氧、氮、氩用量。

３．对管网进行重新清理和调查，将新上和改造项目的用气节点加入管网图，并且建立了相关节点参数的数据库如：流量、压力、工艺值、最大值、阀门。

４．根据工艺要求，完善测量装置。组织测量设备的技术攻关，我们将主要氮气、氩气测量系统的不符合工艺要求的测量设备列出清单。根据公司主管部门和技术部门的建议，氧气公司投资了３０万元对这些测量装置进行了更换和完善，并配合计控公司跟踪数据，确保测量准确。

（１）选择合适的测量位置

例如中压氮气测量，为了保证用户的用量的稳定性，三个炼钢厂分别设立了体积为４００ｎ１：３、４００ｍ３、６５０ｍ３的缓冲罐，压力均为３．ＯＭＰａ。原来的测量点均设在缓冲灌后，由于其靠近用点，瞬问用量大，且用量时间为３分钟，在使用过程中其瞬间流量波动大如三炼钢溅渣时瞬间流量从０～８万ｍ，，ｈ，氮气压力也随之大幅波动（从２．３ｂｌＰａ降至１．８ＭＰａ），对于这种瞬间冲击负荷大的测量对象，现用的孔板测量方式很难保证其准确计量。如果将测量点取在缓冲罐前，由于球罐的缓冲作用，气体的用量和压力的波动将大大减小，测量的稳定性加强，因此我们选择在缓冲罐的人口管道上加测量装置。

（２）选择合适的测量设备

由于传统的测量设备的只有在量程比ｌ：４内才能保证其测量精度，对于炼钢厂溅渣护炉、炼铁底煤粉喷吹等瞬问冲击负荷大的测量对象，是不适用的。在与集团公司主管部门、计控公司专业管理部门及多家生产流量测量装置的厂家进行技术交流后，选用了旋涡流量计进行测量。旋涡流量计不仅具有较高的测量精度，而且可以测量流速＜８０ｒｉｄｓ的气体，具有ｌ：３０的宽量程比，并且采用智能型接口，可以方便地修正参数，此外还由于旋涡流量计结构简单，只有传感器和转换器两部分组成，且传感器部件无节流使其具有压损小，反应快的优点，因此能够满足冲击负荷的测量要求。以氩气系统为例：氧气公司生产的氩气主要供武钢三个炼钢厂转炉复合吹炼用，波动性较大，以前整个氩气系统的六个计量点均采用孑Ｌ板测量，由于工艺和用户的需求的变化，原孔板的设计参数与现有的管道介质运行参数出入较大，需要对流量示值进行修正，在六个氩气计量点中，四氧Ｅ、Ｆ台氩气发生量与三炼钢氩气量由计算机系统程序完成温度、压力补偿，其余点则由输入测量的实际压力进行压力补偿。其中，Ｃ、Ｄ台氩气发生量孔板处的实际工况与孔板的设计参数出入较大。我们将整个氩气系统的测量装置进行了更换，使测量结果基本与工艺需求相吻合。

（３）对流量计进行标定

为确保流量计的精度，我们将每台新上的流量计送到授权的检定单位进行标定合格后才安２１７

技术论谈篇

装。为技术攻关数据的真实可靠提供了有力的保障。

六、实施后数据的统计分析

我们将实施攻关前后的数据进行了统计，结果如表２。

表２实施前后数据表

时间

氮气平均配损率

氩气平均配损率２００２年２．２４％１０．６％２００３年目标值１．９４％５％２００３年实际值（实施后）１．０８％４．４１％

通过对工艺参数的分析及使用单位的对比，上述结果较符合真实的用量，达到了我们预期的目标。

七、经济效益和社会效益

１．经济效益：

氧气公司２００２年氮气配损率平均２．２４％，氩气配损率平均１０．６％，攻关项目实施后，截止到２００３年１２月３１日，２００３年ｌ—１２月份氮气配损率平均为１．０８％，氩气配损率平均为４．４１％，２００３年ｌ—１２月份氮气产量为８７７０９万ｍ３，氩气产量为１３３９万ｏ。氮气、氩气分别增收：

８７７０９万ｍ３Ｘ（２．２４％一１．０８％）Ｘ０．１８元，ｍ３＝１８３．１４（万元）

１３３９万ｍ３Ｘ（１０．６％一４．４１％）×２．８元／ｍ３＝２３２．０８（万元）

全年共增加收入１８３．１４＋２３２．０８＝４１５．２２（万元）

氧气公司建立调度监视系统投资１７．２万元，计量点完善改造投资３０万元，共计４７．２万元，如投资回收期为５年，一年投资成本约９．４４万元。

２００３年，该攻关项目创经济效益：

４１５．２２—９．４４＝４０５．７８（万元）

２．社会效益

随着钢铁行业的竞争越来越激烈，要求钢铁企业内部各单位之间要“亲兄弟、明算帐”，降低生产成本，提高效益。要真实反映各工序、各系统的生产成本，首先要求测量数据准确可靠，在此基础上，最大限度地发挥现有设备的控制和调节功能减少放散，实现降低配损率。我们完成氧气、氮气、氩气系统平衡攻关后，２００３氧气公司的各项经济技术指标和用户满意率均创历史最好水平。相信我们的探索会给同行业提供有益的借鉴。

八、改进和提高

随着集团公司生产规模和品种的不断扩大，对气体产品的需求不断增大，既保集团公司的生产，又不断降低配损是我们长期的课题，今年氧气公司在扩大生产规模，抓紧两台六万制氧机的建设的同时，我们正在建设生产管理的信息系统，实现对个生产、调度、计划统计的信息化管理，通过对现场采集的各种数据的统计分析：及时发现工艺需求的变化、测量设备的故障，并尽快调整纠正；通过长期的数据分析还可预测用户的用量需求，提前调整运行方式，满足用户的需求，同时避免供给不足和供大于求造成的放散。２１８