Avec l'expansion rapide de la production de l'entreprise ces dernières années, la consommation d'oxygène pour la production d'acier continue d'augmenter, et les exigences en matière de fiabilité et d'économie d'approvisionnement en oxygène sont de plus en plus élevées. L'atelier de production d'oxygène dispose de deux systèmes de production d'oxygène à petite échelle. La production maximale d'oxygène n'est que de 800 m³/h, ce qui rend difficile la satisfaction des besoins en oxygène au plus fort de la production d'acier. La pression et le débit d'oxygène sont souvent insuffisants. Pendant les phases de production d'acier, une grande quantité d'oxygène ne peut être évacuée, ce qui non seulement est inadapté au mode de production actuel, mais entraîne également des coûts de consommation élevés et ne répond pas aux exigences d'économie d'énergie, de réduction de la consommation, de réduction des coûts et d'augmentation de l'efficacité. Par conséquent, le système de production d'oxygène existant doit être amélioré.
L'alimentation en oxygène liquide consiste à transformer l'oxygène liquide stocké en oxygène après pressurisation et vaporisation. En conditions normales, 1 m³ d'oxygène liquide peut être vaporisé pour produire 800 m³ d'oxygène. Ce nouveau procédé d'alimentation en oxygène présente, par rapport au système de production d'oxygène existant dans l'atelier, les avantages suivants :
1. Le système peut être démarré et arrêté à tout moment, ce qui convient au mode de production actuel de l'entreprise.
2. L'alimentation en oxygène du système peut être ajustée en temps réel en fonction de la demande, avec un débit suffisant et une pression stable.
3. Le système présente les avantages d'un processus simple, de faibles pertes, d'un fonctionnement et d'une maintenance pratiques et d'un faible coût de production d'oxygène.
4. La pureté de l'oxygène peut atteindre plus de 99 %, ce qui est propice à la réduction de la quantité d'oxygène.
Procédé et composition du système d'alimentation en oxygène liquide
Le système fournit principalement de l'oxygène pour la production d'acier dans l'usine sidérurgique et de l'oxygène pour le coupage au gaz dans l'usine de forgeage. Ce dernier utilise moins d'oxygène et peut être ignoré. Les principaux équipements consommateurs d'oxygène de l'usine sidérurgique sont deux fours à arc électrique et deux fours d'affinage, qui utilisent de l'oxygène par intermittence. Selon les statistiques, pendant les pics de production d'acier, la consommation maximale d'oxygène est ≥ 2 000 m³/h, la durée de cette consommation maximale et la pression dynamique d'oxygène devant le four doivent être ≥ 2 000 m³/h.
La capacité en oxygène liquide et l'apport maximal en oxygène par heure doivent être déterminés pour le choix du système. Dans un souci de rationalité, d'économie, de stabilité et de sécurité, la capacité en oxygène liquide du système est fixée à 50 m³ et l'apport maximal en oxygène à 3 000 m³/h. Par conséquent, le procédé et la composition de l'ensemble du système sont conçus, puis optimisés pour exploiter pleinement l'équipement d'origine.
1. Réservoir de stockage d'oxygène liquide
Le réservoir de stockage d'oxygène liquide stocke l'oxygène liquide à - 183°CIl constitue la source de gaz de l'ensemble du système. Sa structure, dotée d'une isolation verticale par poudre sous vide à double couche, offre une faible surface au sol et une excellente isolation. La pression nominale du réservoir de stockage est de 50 m³, avec une pression de service normale et un niveau de liquide de 10 à 40 m³. L'orifice de remplissage en fond de réservoir est conforme aux normes de remplissage embarquées, et l'oxygène liquide est fourni par le camion-citerne externe.
2. Pompe à oxygène liquide
La pompe à oxygène liquide pressurise l'oxygène liquide du réservoir et l'envoie au carburateur. C'est le seul groupe motopropulseur du système. Afin d'assurer un fonctionnement fiable du système et de répondre aux besoins de démarrage et d'arrêt à tout moment, deux pompes à oxygène liquide identiques sont configurées : une pour l'utilisation et une pour la veille.La pompe à oxygène liquide adopte une pompe cryogénique à piston horizontal pour s'adapter aux conditions de travail de petit débit et de haute pression, avec un débit de travail de 2000 à 4000 L/h et une pression de sortie. La fréquence de travail de la pompe peut être réglée en temps réel en fonction de la demande en oxygène, et l'alimentation en oxygène du système peut être ajustée en ajustant la pression et le débit à la sortie de la pompe.
3. Vaporisateur
Le vaporisateur adopte un bain d'air, également appelé vaporisateur à température ambiante, constitué d'une structure tubulaire à ailettes en étoile. L'oxygène liquide est vaporisé en oxygène à température normale par convection naturelle de l'air. Le système est équipé de deux vaporisateurs. En général, un seul est utilisé. Lorsque la température est basse et que la capacité de vaporisation d'un seul vaporisateur est insuffisante, les deux vaporisateurs peuvent être intervertis ou utilisés simultanément pour assurer un apport suffisant en oxygène.
4. Réservoir de stockage d'air
Le réservoir d'air stocke l'oxygène vaporisé comme dispositif de stockage et de tampon du système. Il peut compléter l'alimentation instantanée en oxygène et équilibrer la pression du système pour éviter les fluctuations et les chocs. Le système partage un réservoir de gaz et une conduite d'alimentation principale en oxygène avec le système de production d'oxygène de secours, exploitant ainsi pleinement l'équipement d'origine. La pression et la capacité maximales du réservoir sont de 250 m³. Afin d'augmenter le débit d'air, le diamètre de la conduite d'alimentation principale en oxygène reliant le carburateur au réservoir d'air est passé de DN65 à DN100 afin de garantir une capacité d'alimentation suffisante du système.
5. Dispositif de régulation de pression
Le système comprend deux ensembles de régulateurs de pression. Le premier est celui du réservoir d'oxygène liquide. Une petite quantité d'oxygène liquide est vaporisée par un petit carburateur situé au fond du réservoir et pénètre dans la phase gazeuse par le haut. La conduite de retour de la pompe à oxygène liquide renvoie également une partie du mélange gaz-liquide vers le réservoir, ce qui permet d'ajuster la pression de service et d'améliorer l'environnement de sortie du liquide. Le deuxième ensemble est le régulateur de pression d'alimentation en oxygène, qui utilise la vanne de régulation de pression située à la sortie d'air du réservoir de gaz d'origine pour ajuster la pression dans la conduite principale d'alimentation en oxygène en fonction de la pression d'oxygène.en demande.
6.Dispositif de sécurité
Le système d'alimentation en oxygène liquide est équipé de plusieurs dispositifs de sécurité. Le réservoir de stockage est équipé d'indicateurs de pression et de niveau de liquide, et la conduite de sortie de la pompe à oxygène liquide est équipée d'indicateurs de pression permettant à l'opérateur de surveiller l'état du système à tout moment. Des capteurs de température et de pression sont installés sur la conduite intermédiaire reliant le carburateur au réservoir d'air, ce qui permet de remonter les signaux de pression et de température du système et de participer à son contrôle. Lorsque la température de l'oxygène est trop basse ou que la pression est trop élevée, le système s'arrête automatiquement afin d'éviter les accidents dus à une température trop basse ou à une surpression. Chaque conduite est équipée d'une soupape de sécurité, d'une soupape de purge et d'un clapet anti-retour, garantissant ainsi un fonctionnement sûr et fiable du système.
Exploitation et maintenance du système d'alimentation en oxygène liquide
En tant que système basse pression, le système d'alimentation en oxygène liquide est soumis à des procédures d'exploitation et de maintenance strictes. Une mauvaise utilisation et un entretien inapproprié peuvent entraîner des accidents graves. Par conséquent, une attention particulière doit être portée à la sécurité d'utilisation et de maintenance du système.
Le personnel d'exploitation et de maintenance du système ne peut accéder à ce poste qu'après une formation spécifique. Il doit maîtriser la composition et les caractéristiques du système, connaître le fonctionnement de ses différents composants et les règles de sécurité.
Les réservoirs de stockage d'oxygène liquide, les vaporisateurs et les réservoirs de stockage de gaz sont des appareils sous pression dont l'utilisation nécessite l'obtention d'un certificat d'utilisation d'équipement spécial délivré par le bureau local de technologie et de contrôle de la qualité. Le manomètre et la soupape de sécurité du système doivent être inspectés régulièrement, ainsi que la vanne d'arrêt et l'instrument indicateur de la canalisation, afin d'en vérifier la sensibilité et la fiabilité.
Les performances d'isolation thermique du réservoir de stockage d'oxygène liquide dépendent du degré de vide de l'intercalaire entre les cylindres intérieur et extérieur. Une fois le degré de vide rompu, l'oxygène liquide monte et se dilate rapidement. Par conséquent, lorsque le degré de vide est intact ou qu'il n'est pas nécessaire de remplir de sable perlitique pour rétablir le vide, il est strictement interdit de démonter la soupape de vide du réservoir. En cours d'utilisation, les performances de vide du réservoir de stockage d'oxygène liquide peuvent être estimées en observant la quantité d'oxygène liquide volatilisée.
Pendant l'utilisation du système, un système d'inspection de patrouille régulier doit être établi pour surveiller et enregistrer la pression, le niveau de liquide, la température et d'autres paramètres clés du système en temps réel, comprendre la tendance de changement du système et informer en temps opportun les techniciens professionnels pour traiter les problèmes anormaux.
Date de publication : 02/12/2021
