Com a rápida expansão da escala de produção da empresa nos últimos anos, o consumo de oxigênio para a siderurgia continua a aumentar, e as exigências quanto à confiabilidade e economia do fornecimento de oxigênio tornam-se cada vez maiores. Existem dois conjuntos de sistemas de produção de oxigênio em pequena escala na oficina de produção de oxigênio, com produção máxima de apenas 800 m³/h, o que não atende à demanda de oxigênio no pico da produção de aço. Pressão e fluxo de oxigênio insuficientes são frequentes. Durante os intervalos da produção de aço, uma grande quantidade de oxigênio acaba sendo desperdiçada, o que não só não se adapta ao modo de produção atual, como também gera altos custos de consumo de oxigênio e não atende aos requisitos de conservação de energia, redução de consumo, redução de custos e aumento da eficiência. Portanto, o sistema de geração de oxigênio existente precisa ser aprimorado.
O fornecimento de oxigênio líquido consiste na conversão do oxigênio líquido armazenado em oxigênio líquido após pressurização e vaporização. Em condições padrão, 1 m³ de oxigênio líquido pode ser vaporizado em 800 m³ de oxigênio líquido. Como um novo processo de fornecimento de oxigênio, em comparação com o sistema de produção de oxigênio existente em instalações industriais, apresenta as seguintes vantagens evidentes:
1. O sistema pode ser iniciado e interrompido a qualquer momento, o que é adequado ao modo de produção atual da empresa.
2. O fornecimento de oxigênio do sistema pode ser ajustado em tempo real de acordo com a demanda, com fluxo suficiente e pressão estável.
3. O sistema apresenta as vantagens de processo simples, baixa perda, operação e manutenção convenientes e baixo custo de produção de oxigênio.
4. A pureza do oxigênio pode atingir mais de 99%, o que é favorável à redução da quantidade de oxigênio.
Processo e composição do sistema de fornecimento de oxigênio líquido
O sistema fornece oxigênio principalmente para a produção de aço na siderúrgica e para o corte a gás na forjaria. Este último utiliza menos oxigênio e pode ser desconsiderado. Os principais equipamentos consumidores de oxigênio da siderúrgica são dois fornos elétricos a arco e dois fornos de refino, que utilizam oxigênio intermitentemente. Segundo as estatísticas, durante o pico da produção de aço, o consumo máximo de oxigênio é ≥ 2000 m³/h, e a duração desse consumo máximo exige uma pressão dinâmica de oxigênio na entrada dos fornos de ≥ 2000 m³/h.
Para a seleção do tipo de sistema, devem ser determinados os dois parâmetros-chave: capacidade de oxigênio líquido e fornecimento máximo de oxigênio por hora. Considerando de forma abrangente a racionalidade, a economia, a estabilidade e a segurança, a capacidade de oxigênio líquido do sistema foi definida em 50 m³ e o fornecimento máximo de oxigênio em 3000 m³/h. Portanto, o processo e a composição de todo o sistema foram projetados e, em seguida, o sistema foi otimizado com base no aproveitamento máximo dos equipamentos existentes.
1. Tanque de armazenamento de oxigênio líquido
O tanque de armazenamento de oxigênio líquido armazena oxigênio líquido a -183℃e é a fonte de gás de todo o sistema. A estrutura adota o formato de isolamento a vácuo de dupla camada vertical, com pequena área de piso e bom desempenho de isolamento. A pressão de projeto do tanque de armazenamento, com volume útil de 50 m³, pressão normal de trabalho e nível de líquido de trabalho de 10 m³ a 40 m³. A porta de enchimento de líquido na parte inferior do tanque de armazenamento é projetada de acordo com o padrão de enchimento a bordo, e o oxigênio líquido é fornecido por caminhão-tanque externo.
2. Bomba de oxigênio líquido
A bomba de oxigênio líquido pressuriza o oxigênio líquido no tanque de armazenamento e o envia para o carburador. É a única unidade de potência do sistema. Para garantir o funcionamento confiável do sistema e atender às necessidades de partida e parada a qualquer momento, duas bombas de oxigênio líquido idênticas são configuradas, uma para uso e outra de reserva.A bomba de oxigênio líquido adota uma bomba criogênica de pistão horizontal para se adaptar às condições de trabalho de baixo fluxo e alta pressão, com fluxo de trabalho de 2000-4000 L/h e pressão de saída. A frequência de trabalho da bomba pode ser configurada em tempo real de acordo com a demanda de oxigênio, e o fornecimento de oxigênio do sistema pode ser ajustado controlando-se a pressão e o fluxo na saída da bomba.
3. Vaporizador
O vaporizador utiliza um sistema de vaporização por banho de ar, também conhecido como vaporizador de temperatura do ar, que consiste em um tubo com aletas em formato de estrela. O oxigênio líquido é vaporizado em oxigênio à temperatura ambiente por meio do aquecimento natural do ar por convecção. O sistema é equipado com dois vaporizadores. Normalmente, apenas um vaporizador é utilizado. Quando a temperatura está baixa e a capacidade de vaporização de um único vaporizador é insuficiente, os dois vaporizadores podem ser alternados ou utilizados simultaneamente para garantir o fornecimento adequado de oxigênio.
4. Tanque de armazenamento de ar
O tanque de armazenamento de ar armazena oxigênio vaporizado, funcionando como um dispositivo de armazenamento e reserva do sistema. Ele pode complementar o fornecimento instantâneo de oxigênio e equilibrar a pressão do sistema, evitando flutuações e impactos. O sistema compartilha o tanque de armazenamento de gás e a tubulação principal de fornecimento de oxigênio com o sistema de geração de oxigênio de reserva, aproveitando ao máximo o equipamento original. A pressão máxima de armazenamento de gás e a capacidade máxima de armazenamento de gás do tanque são de 250 m³. Para aumentar o fluxo de ar, o diâmetro da tubulação principal de fornecimento de oxigênio, do carburador ao tanque de armazenamento de ar, foi alterado de DN65 para DN100, garantindo assim capacidade suficiente de fornecimento de oxigênio ao sistema.
5. Dispositivo regulador de pressão
O sistema possui dois conjuntos de dispositivos de regulação de pressão. O primeiro conjunto regula a pressão do tanque de armazenamento de oxigênio líquido. Uma pequena parte do oxigênio líquido é vaporizada por um pequeno carburador localizado na parte inferior do tanque e entra na fase gasosa através da parte superior. A tubulação de retorno da bomba de oxigênio líquido também retorna parte da mistura gás-líquido para o tanque, ajustando assim a pressão de trabalho e melhorando o ambiente de saída do líquido. O segundo conjunto regula a pressão de alimentação de oxigênio, utilizando a válvula de regulação de pressão na saída de ar do tanque de armazenamento de gás para ajustar a pressão na tubulação principal de alimentação de oxigênio de acordo com a demanda de oxigênio.sob demanda.
6.Dispositivo de segurança
O sistema de fornecimento de oxigênio líquido está equipado com múltiplos dispositivos de segurança. O tanque de armazenamento possui indicadores de pressão e nível de líquido, e a tubulação de saída da bomba de oxigênio líquido conta com indicadores de pressão para facilitar o monitoramento do status do sistema pelo operador a qualquer momento. Sensores de temperatura e pressão são instalados na tubulação intermediária entre o carburador e o tanque de armazenamento de ar, enviando sinais de pressão e temperatura do sistema e participando do seu controle. Quando a temperatura do oxigênio estiver muito baixa ou a pressão muito alta, o sistema para automaticamente para evitar acidentes causados por baixa temperatura e sobrepressão. Cada tubulação do sistema é equipada com válvula de segurança, válvula de ventilação, válvula de retenção, etc., o que garante a operação segura e confiável do sistema.
Operação e manutenção do sistema de fornecimento de oxigênio líquido
Por se tratar de um sistema de baixa temperatura e pressão, o sistema de fornecimento de oxigênio líquido possui procedimentos rigorosos de operação e manutenção. Operação incorreta e manutenção inadequada podem levar a acidentes graves. Portanto, atenção especial deve ser dada ao uso e à manutenção seguros do sistema.
O pessoal de operação e manutenção do sistema só pode assumir o cargo após treinamento específico. Eles devem dominar a composição e as características do sistema, estar familiarizados com o funcionamento de suas diversas partes e com as normas de segurança operacional.
O tanque de armazenamento de oxigênio líquido, o vaporizador e o tanque de armazenamento de gás são vasos de pressão que só podem ser utilizados após a obtenção do certificado de uso de equipamento especial emitido pelo órgão local de controle de qualidade e tecnologia. O manômetro e a válvula de segurança do sistema devem ser submetidos a inspeções regulares, e a válvula de bloqueio e o instrumento indicador na tubulação devem ser inspecionados regularmente quanto à sensibilidade e confiabilidade.
O desempenho do isolamento térmico do tanque de armazenamento de oxigênio líquido depende do grau de vácuo da camada intermediária entre os cilindros interno e externo do tanque. Uma vez que o vácuo seja comprometido, o oxigênio líquido se expandirá rapidamente. Portanto, enquanto o vácuo não estiver comprometido ou não for necessário adicionar areia perlítica para restabelecer o vácuo, é estritamente proibido desmontar a válvula de vácuo do tanque de armazenamento. Durante o uso, o desempenho do vácuo do tanque de armazenamento de oxigênio líquido pode ser estimado observando-se a quantidade de oxigênio líquido volatilizado.
Durante a utilização do sistema, deve ser estabelecido um sistema de inspeção de patrulha regular para monitorar e registrar a pressão, o nível do líquido, a temperatura e outros parâmetros-chave do sistema em tempo real, compreender a tendência de mudança do sistema e notificar prontamente os técnicos especializados para lidar com problemas anormais.
Data da publicação: 02/12/2021
