Stahlwerk

Anwendungen von Luftzerlegungsanlagen in Stahlwerken

 

Die Stahlproduktion erfordert große Mengen an Industriegasen, um effiziente und stabile metallurgische Prozesse aufrechtzuerhalten. Sauerstoff, Stickstoff und Argon sind bei der Eisenherstellung, Stahlveredelung, beim Gießen und bei der Wärmebehandlung von wesentlicher Bedeutung.

Luftzerlegungsanlagen (ASUs) trennen atmosphärische Luft mithilfe fortschrittlicher kryogener Technologie in hoch{0}reine Gase und ermöglichen so Stahlwerken eine kontinuierliche Gasversorgung und eine optimierte Produktionsleistung.

Als erfahrener Hersteller bietet NEWTEK zuverlässige Luftzerlegungslösungen, die speziell für die anspruchsvollen Betriebsbedingungen moderner Stahlwerke entwickelt wurden.

01

Sauerstoffversorgung für die Eisenherstellung im Hochofen

Sauerstoff aus ASU-Systemen verbessert die Effizienz der Hochofenverbrennung, reduziert den Koksverbrauch, stabilisiert den Betrieb und erhöht die Eisenproduktionskapazität.

02

Sauerstoffanwendung in der Stahlherstellung im Basissauerstoffofen (BOF).

Hoch-reiner Sauerstoff unterstützt die Entfernung von Verunreinigungen bei der BOF-Stahlherstellung und ermöglicht schnellere Raffinationsreaktionen, eine präzise Kontrolle der Zusammensetzung und eine gleichbleibende Stahlqualität.

03

Verwendung von Argon in der Sekundärmetallurgie und Pfannenraffination

Das Rühren mit Argon verbessert die Gleichmäßigkeit der Stahlschmelze, entfernt Einschlüsse, verhindert Oxidation und verbessert die Reinheit und mechanische Leistung des Stahls.

04

Stickstoffanwendungen im Stahlwerksbetrieb

Stickstoff sorgt für Inertschutz, Oxidationsschutz, Rohrleitungsspülung und Sicherheitsunterstützung und sorgt so für einen stabilen und sicheren Stahlwerksbetrieb.

3 Konstruktionsmerkmale der Luftzerlegungstechnik

3.1 Prozessablauf
1) Die Luftzerlegungsanlage verwendet einen Prozessablauf mit vollständiger Niederdruck-Molekularsieb-Reinigungsadsorption, Luftverstärkungsturbinen-Expansionsmechanismuskühlung, vollständig destillierender wasserstofffreier Argonproduktion, interner Produktsauerstoffkompression, externer Produktstickstoffkompression und interner Argonkompression. Es verfügt über einen zuverlässigen Betrieb, einen fortschrittlichen Prozess, eine komfortable Bedienung, eine angemessene Gerätekonfiguration, Sicherheit und einen geringen Verbrauch.

2) Das Luftvorkühlsystem verwendet verunreinigten Stickstoff und stickstoffgekühltes zirkulierendes Wasser, was eine gute Betriebsflexibilität bietet und trockenen, verunreinigten Stickstoff und überschüssigen Stickstoff voll ausnutzt. Die Struktur des Luftkühlturms verfügt über die notwendigen und zuverlässigen Maßnahmen zur Vermeidung von Flüssigkeitsüberschwemmungen, um zu verhindern, dass nebelfreies Wasser in das Molekularsieb-Adsorptionssystem gelangt.

3) Das Molekularsieb-Adsorptionssystem verwendet einen vertikalen Molekularsieb-Adsorber mit aktivierter Aluminiumoxid- und Molekularsieb-Doppelschichtstruktur und Langzeitschaltung. Das Adsorptionsmittel und das Schaltventil haben eine lange Lebensdauer, der Schaltverlust des Systems ist gering, der Bettwiderstand ist gering und es gibt Maßnahmen, um ein Überblasen des Molekularsiebs und mögliche Überblasbehandlungsmaßnahmen zu verhindern. Die Regenerationsheizung verfügt über eine energiesparende Dampfheizung (elektrische Heizung ist Ersatz).

4) Der obere Turm (Niederdruckturm) und der Argonturm des Destillationsturms verfügen über strukturierte Packungstürme, was den Widerstand des Turms verringert und die Sauerstoff- und Argonextraktionsraten weiter verbessert.
5) Der Turboexpander übernimmt einen Booster-Bremsprozess, wodurch die Menge der expandierten Luft reduziert und der obere Turm des Destillationsturms stabil gemacht wird.
6) Die Rückgewinnung von verdampftem Argongas aus dem Lagertank für flüssiges Argon unter Atmosphärendruck wird bei der Konstruktion der Luftzerlegungsanlage berücksichtigt. Das verdampfte Argongas im Lagertank gelangt in die Argonkondensator-Rückgewinnungsvorrichtung und kehrt nach der Kondensation durch flüssigen Stickstoff als flüssiges Argonprodukt in den Lagertank für flüssiges Argon zurück. Der verdampfte Stickstoff kehrt zur verschmutzten Stickstoffleitung der Cold Box zurück, um die Kältekapazität wiederherzustellen.

3.2 Design und Auswahl der Hauptausrüstung
1) Die Luftzerlegungsanlage nutzt die Technologie zur vollständigen Destillation von Wasserstoff-freiem Argon, bricht den Hydrierungs- und Desoxygenierungsprozess ab, vereinfacht die Anordnung der Nebenspannanlage in der Hauptsauerstoffproduktionsanlage im Fabrikdesign erheblich und spart Anlagenfläche. Zuverlässiger Betrieb, fortschrittlicher Prozess, komfortabler Betrieb, angemessene Gerätekonfiguration, Sicherheit und geringer Verbrauch.
2) Bei der Hauptausrüstung handelt es sich ausschließlich um international und im Inland bekannte Marken. Der Hauptluftkompressor wird von Atlas ausgewählt, der Luftverstärker wird von Siemens ausgewählt, der Stickstoffkompressor wird von Atlas ausgewählt und der Sauerstoffverstärker wird von Hangyang ausgewählt, was den zuverlässigen Betrieb der Ausrüstung gewährleistet.
3) Die Motorleistung des Hauptluftkompressors beträgt 2x30000 kW, wobei ein Motor mit variabler Frequenz verwendet wird, und die anderen verwenden einen Sanftanlauf, um die Auswirkungen auf das Hauptstromnetz zu reduzieren. Außerdem wird jeweils der maschinenseitige/zentralisierte Betriebsmodus übernommen, der die ferngesteuerte Start- und Stoppsteuerung der Ausrüstung und die Betriebsstatusüberwachung realisieren kann.
4) Der Sauerstoffverstärker verwendet einen Turbinensauerstoffkompressor, der technisch zuverlässig und sicher ist.
5) The molecular sieve adopts a vertical structure, and the pipeline adopts a two-ring layout. The height difference between the bottom ring pipeline and the top ring pipeline is 18m, and the temperature and pressure of the gas medium in the pipeline change alternately. The design uses CAESARII software to perform pipeline stress analysis, and set reasonable spring brackets and fixed brackets.

6) Das vom Motor benötigte zirkulierende Kühlwasser verfügt über ein geschlossenes Kreislaufsystem ohne externe Ableitung. Das Wohn- und Reinigungswasser verschiedener Gebäude im Werksbereich wird zentral zurückgewonnen und so aufbereitet, dass kein Abwasser mehr eingeleitet wird.
7) Die Hauptkühl- und Rohargonkondensatoren im Gerät sorgen für eine Flüssigkeitsabgabe von 1 %, um die Ansammlung gefährlicher Verunreinigungen wie Kohlenwasserstoffe zu verhindern.
8) Das Gerät kann unter variablen Bedingungen betrieben werden, um die wirtschaftlichsten Betriebsbedingungen des Geräts zu erreichen.

3.3 Merkmale des Automatisierungsdesigns
Je nach Produktions- und Prozessanforderungen wird für jedes der beiden 60.000 m³/h Luftzerlegungssysteme ein DCS-System eingerichtet, um die zentrale Überwachung und Steuerung der Kompressor-Hauptanlage und des Luftzerlegungssystems, des Umlaufwassersystems und des externen integrierten Pipeline-Prozesses zu vervollständigen. Das Automatisierungssystem besteht aus einer Bedienstation, einem DCS und einer E/A-Station2. Das DCS und die Bedienerarbeitsplätze sind über Ethernet verbunden, und das DCS und die E/A-Stationen sind über einen Bus verbunden. Die Verbindung zwischen der I/O-Station bzw. DCS und den Feldkomponenten erfolgt über Steuerkabel. Die Bedienstation ist im Kontrollraum für die Sauerstoffproduktion konzentriert.

3.3.1 Bedienerstation
Die Bedienstation und die Feldleitstation kommunizieren miteinander, um folgende Funktionen zu erfüllen:

1) Anzeige von Produktionsprozessparametern, Flussdiagrammbildschirm, Alarmbildschirm und Anzeige historischer Trendkurven.

2) Auswahl des Steuerungsbetriebsmodus: manuelle Steuerung an der Maschine, manuelle HMI-Steuerung und automatische Steuerung.

3) Ändern Sie den eingestellten Wert oder steuern Sie den Betrieb der Steuerausrüstung direkt über den Mensch-Computer-Dialog.

4) Drucken von Produktionsberichten und Alarmen usw.

3.3.2 DCS und I/O-Station

Die Feldleitstation ist die Kernausrüstung zur Realisierung der Prozesssteuerung. Es stellt eine E/A-Schnittstelle zum Produktionsprozess bereit, führt Prozesssteuerung, Datenerfassung, Parameterberechnung usw. durch und gibt dann das berechnete Steuersignal über das E/A-Modul an den Feldaktuator aus, wodurch PID-Steuerung, Sequenzsteuerung, logische Verriegelungssteuerung usw. des Produktionsprozesses realisiert werden. Die Steuerungsfunktionen des DCS dieses Projekts umfassen hauptsächlich: Erfassung und Verarbeitung von Prozesstemperatur, Druck, Durchfluss, Füllstand, Analyse und anderen Daten; Kontrolle von Temperatur, Druck, Durchfluss, Flüssigkeitsstand, Widerstand usw.; Verriegelungssteuerung und Überspannungsschutz des Luftkompressors; Kühlturmsteuerung; Zeitsteuerung der Molekularsiebreinigung; Start- und Stoppsteuerung des Sauerstoffturbinenkompressors; Verriegelungssteuerung und Überspannungsschutz von Stickstoffkompressoren usw.; Betriebssteuerung jeder Pumpe.

4 Betriebseffekt
Die Anlage arbeitet stabil und seit der Inbetriebnahme der Luftzerlegungsanlage kam es weder zu Ausfällen noch zu Abschaltungen. Der Energieverbrauch der Ausrüstung wird reduziert und der äquivalente Energieverbrauch der Sauerstoffproduktionseinheit (interne Kompression) beträgt 0,55 kWh/m. Die Betriebskosten werden gesenkt und die Sauerstoffproduktionsanlage verfügt über eine feste Belegschaft von 30 Mitarbeitern.

5 Fazit
Durch die rationelle Gestaltung der Stahlzusammensetzung wurde Stickstoffinjektion in den TSR-Ofen eingesetzt, um eine Stickstofflegierung durchzuführen und so 20Cr13N-Edelstahl zu entwickeln. Der Produktionsprozess ist einfach, kostengünstig, hochrein und stabil in der Zusammensetzung. Alle Leistungsindikatoren des entwickelten warmgewalzten 20Cr13N-Stahlbandes erfüllen die Anforderungen der Versuchsproduktion. Durch die Stickstofflegierung werden die Härtbarkeit und Korrosionsbeständigkeit des Produkts deutlich verbessert.