高炉机前富氧
技
术
方
案
2016-03
一、概述
经过理论论证及工厂实践应用，就XXXX公司高炉机前富氧改造做如下方案。
二、改造目的
1、改造高炉机前富氧后能够节约大量的能耗，经济效验非常可观。
2、改造后可以将空分设备产出的氧气不需要经过氧压机直接送高炉鼓风机作富氧用。
从高炉氮气管网上连接一根支管作为鼓风机安全用氮，停产的氧压机可以作为空分设备的备用氧气压缩机使用，保证生产的稳定。
3、高炉风机改造后节能指标
三、验收标准及技术要求：
1、GB50316-2000《工业金属管道设计规范》
2、TSG D0001-2009《压力管道安全技术监察规程-工业管道》
3、GB16912－2008《深度冷冻法制取氧气及相关气体安全技术规程》
4、GB50235-2010《工业金属管道施工及验收规范》
5、GB50236-2011《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》
6、HG20202-2000《脱脂工程施工及验收规范》
7、JB/T5902-2001《空气分离设备用氧气管道技术条件》
8、JB/T6896-2007《空气分离设备表面清洁度》
9、GB 985《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》
10、GB 986《埋弧焊焊接接头的基本形式与尺寸》
四、XX钢铁公司技改实施方案
1、目前XX钢铁高炉用氧现状：
XX钢铁公司炼铁厂现有2座高炉，高炉总合计高炉富氧10000Nm3/h左右。
目前XX钢铁高炉富氧采用机后富氧的方式，即利用氧气压缩机压缩氧气至P=2.5Mpa，经调压至P=1.0MPa送往高炉，再经高炉调压站调压至0.6MPa，送入高炉鼓风机机后风管，以供高炉富氧鼓风，这样显然就造成了能源的极度浪费。
这种情况不仅仅是浪费问题，而且也占用大量耗电指标，限制了企业的发展。
2、改造方案：
本次改造主要针对两套空分设备的氧气输送方式，具体如下：
1、停运3台3500Nm3/h透平式氧气压缩机，将制氧的10500Nm3/h的低压氧气通过低压管道送至炼铁厂的1#、2#、高炉风机，利用风机自然吸气与空气混合，进鼓风机压缩送高炉富氧。
工艺简图（虚线为改造后）：
五、机前富氧鼓风的安全
现在提出的鼓风机前富氧，主要现有设备基础上的改造。
因为前面提到当氧气达到一定比例时鼓风机会发生爆炸。
那么这年氧气的比例是多少才能引起爆炸呢.。
我们对此进行了试验。
试验是通过一个小的旧通风机进行逐步加氧模拟而进行的。
证明氧气含量在27%以下是安全的。
同时由于各种设备状况的不同，为了安全保险，我们建议机前富氧，含氧量不超过25%，是绝对安全的。
为了保证含氧量不超过25%，我们采取的主要措施是。
一、设计上防止富氧比例造过25%（1、限流；
2、防止局部氧气比例过高；）二、防止鼓风机燃烧；（根据温度进行喷
氮；紧急切断氧气供应；）。
六、主要技术解决方案
1、根据现场实际情况设计，使高炉风机前低压氧气压力达到8KPa以上。
2、高炉富氧流程计算
流程示意
设计方案
1#、2#高炉富氧总量为10000Nm 3/h ，氧气总管流量考虑最大为：12000Nm 3/h ，进口压力8kPa,主管道采用DN800mm ，设计流速v =5.0m/s ，当量距离L =1000m ，设计理论压损ΔP =585Pa 。
3、主要设备及材料的使用规范
选用管材：主管及送气支管采用焊接钢管（YB231-70)。
根据制氧站设计规范GB50030-2013版，管道内压力低于0.1Mpa ，此次方案拟采用DN800的碳钢焊接钢管管道作为氧气输送的主管道，阀门采用阀体碳钢，阀芯、阀瓣不锈钢阀门（调节阀、切断阀采用浙江贝尔），与阀门连接处采用碳钢钢管及法兰进行连接，增加过滤器，严格遵守国家规范设计。
富氧自动控制系统，系统拟采用西门子系列PLC 作为控制站，以DELL 商业机作为上位机对系统进行检测及控制，PLC 采用step7软件进行编程，上位机采用wincc 软件进行编程，在系统编程软件的基础上进行二次开发，其主要检测对象为：
1）阀门阀位
2）氧气流量
1#鼓风机
2#鼓风机 3#鼓风机 4#鼓风机
3）氧气压力
4）含氧量
6）高炉风机主要监测点
通过对含氧量的检测，系统可以自动判断是否达到预设指令的富氧率，通过PLC 控制器可对氧气调节阀自动调节阀门开关位置，也可用PID自动控制模式自动跟踪控制富氧率。
氧气系统发生故障时，由PLC根据所检测到的参数，自动迅速关断气动快速切断阀并打开保安氮气切断阀。
自动控制系统可实时记录流量曲线，以便于生产人员根据实际需要进行调整。
系统数据保持两年以上的存储空间，以备生产随时查询。
七、主要设备、材料清单
1、高炉风机进口汇合器2台
主要技术参数
介质：氧气空气
气量：相对应的鼓风机的风量Nm3/h(0℃,101.3KPa)
进口压力：～5kPa（G）
进口温度：20℃～30℃
阻力：～200Pa
材质：不锈钢304
制造厂：
2、过滤器2台
主要技术参数
介质：氧气
气量：3000～10000Nm3/h(0℃,101.3KPa)
进口压力：～5kPa（G）
进口温度：20℃～30℃
阻力：～500Pa
材质：蒙奈尔
制造厂：
5、消音器2台
主要技术参数
介质：氧气
气量：10000～12000Nm3/h(0℃,101.3KPa)
进口压力：～0.01MPa（G）
进口温度：10℃～30℃
材质：不锈钢
制造厂：
6、仪控系统2套
供货范围
所有的全部变送器、执行器、一次测温电阻、就地压力表、流量计、流量孔板、电磁阀等。
其中主要有：压力、差压变送器、调节阀、轴位移振动监测仪、二位三通电磁阀、二位五通电磁阀、压力、差压变送器、现场仪表安装用接头、三阀组及其它附件铂热电阻（Pt100）、流量计。
(以最终设计为准)
其中主要有：
压力、差压变送器2台
二位三通电磁阀24V DC 4只
二位五通电磁阀24V DC 4只
铂热电阻（Pt100）4只
现场仪表安装用接头、三阀组及其它附件2套
流量计4套
弹簧管压力表4只
制造厂：
7、自控系统2套
供货范围
自动控制系统（西门子S7系列PLC控制站）2套
UPS电源山特（10KV A，30分）2套
制造厂：
9、流量计 2套
供货范围
流量计 2台
变送器 EJA 2台
三阀组 2套
制造厂：
10、氮气缓冲罐 2台
主要技术参数
介质：氮气
容积：60m3
压力： 1.6MPa（G）材质：Q235B
制造厂：
11、炼铁管网（含支架、管件等）2套
长度：～1000米
管道规格：DN800、
12 、紧急切断阀
DN500 2个
13、氧气分析仪
0--30 2个
14、调节阀组
2套。