钢铁企业氧气站设计与设备操作 王远继 编 著 专业科技 文轩网

1钢铁企业氧气站工艺设计基础
1.1钢铁企业用氧与氧气制备
1.1.1钢铁企业用氧
1.1.2氧气制备
1.2钢铁企业用氧量的确定
1.2.1转炉炼钢车间用氧量的确定
1.2.2电炉炼钢车间用氧量的确定
1.2.3炼铁车间高炉富氧喷煤用氧量的确定
1.2.4连铸机切割用氧量的确定
1.2.5炼钢车间辅助用氧量的确定
1.2.6炼铁车间辅助用氧量的确定
1.2.7废钢处理用氧量的确定
1.2.8机修系统切焊用氧量的确定
1.2.9其他用户用氧量的确定
1.3空分能力选择
1.3.1氧气平衡
1.3.2空分设备能力选择
1.4专业之间设计条件
1.4.1有关规范、规定及相关文件
1.4.2工艺专业委托设计条件
1.5设备制造厂提供图纸资料
1.5.1指导性设计文件
1.5.2空气压缩机系统设备条件
1.5.3空气预冷系统设备条件
1.5.4空气纯化系统设备条件
1.5.5增压透平膨胀及分馏系统设备条件
1.5.6氧气压缩机系统设备条件
1.5.7氮气压缩机系统设备条件
1.5.8液体储存及汽化系统设备条件
1.5.9充瓶系统设备条件
1.5.10仪表空气压缩机
1.5.11能源消耗
1.5.12对建设单位的要求


2深冷法空分分离设备
2.1空分分离设备流程图图形符号和文字代号
2.1.1空分分离设备图形符号
2.1.2储槽及储罐
2.1.3机器
2.2空气分离设备术语
2.2.1空气分离设备基本术语
2.2.2氩气、纯氩与液氩
2.3单轴离心式空气压缩机
2.3.1离心式空气压缩机结构及辅助设备
2.3.2气动恒压防喘振调节系统
2.4双轴离心式空气压缩机
2.4.1用途
2.4.2结构特征
2.4.3压缩机本体
2.4.4空气冷却系统
2.4.5其他辅助设备
2.4.6安全保护系统
2.5氧气透平压缩机
2.5.1概述
2.5.2高纯度氧气的特征
2.5.3高纯氧气压缩机着火的原因
2.5.4高纯氧气压缩机的设计思路
2.5.5氧气压缩机介绍
2.6增压透平膨胀机
2.6.1增压透平膨胀机的组成
2.6.2透平膨胀机
2.6.3离心增压机
2.6.4供油系统
2.6.5机组辅助设备
2.7活塞式氧气（氮气）压缩机
2.7.1活塞式氧气（氮气）压缩机机组的组成
2.7.2活塞式压缩机介绍
2.7.3机组系统组成
2.7.4机组主要部件与机组辅助设备
2.8空气冷却塔
2.9水冷却塔
2.10分子筛吸附器
2.10.1立式与卧式分子筛吸附器
2.10.2立式径向流分子筛吸附器
2.11电加热器
2.12主换热器
2.12.1污氮主换热器
2.12.2氮气主换热器
2.12.3氧气主换热器
2.13过冷器主换热器
2.14冷凝蒸发器
2.15热虹吸蒸发器
2.16上塔
2.16.1上塔结构形式
2.16.2上塔蒸发流量过程
2.17下塔
2.17.1下塔结构型式
2.17.2下塔精馏过程
2.18粗氩塔
2.19精氩塔
2.20氦氖塔
2.21氪氙塔
2.22自洁式空气过滤器
2.23气体缓冲罐
2.24液体量筒
2.25增压机后冷却器
3中型外压缩流程空分装置
3.1工艺流程图图形符号
3.1.1管道编号
3.1.2阀门编号
3.1.3测量控制点代号
3.1.4测量控制元器件代号
3.1.5测量控制系统图形符号
3.1.6工艺测量管线和气、电信号管线
3.1.7报警及连锁在测量点符号外附加代号
3.1.8多台设备测量点符号
3.1.9附加设备符号
3.1.10取样连接符号
3.1.11各种阀门符号
3.1.12自动控制阀门符号
3.1.13管线及管线附件
3.1.14阀门与管路的一般连接形式
3.2四种中型外压缩流程空分装置
3.2.1流程简述
3.2.2流程特点
3.2.3空分装置技术性能参数


4大型外压缩流程空分装置
4.1大型外压缩流程空分装置总体介绍
4.1.1工艺流程概述
4.1.2空分装置设计原则
4.1.3设备和机械设计要求
4.1.4低温液体储槽
4.1.5转动设备
4.1.6仪控系统设计原则
4.1.7电控系统设计原则
4.1.8空分装置主要设备
4.1.9仪控设备
4.1.10电控设备
4.2六种大型外压缩流程空分装置产品组成
4.3KDON(Ar)-15000/15000/540型空分装置
4.3.1基本流程及能耗
4.3.2工艺流程系统组成
4.3.3自动化控制
4.3.4成套电器控制设备
4.3.5三大机组的启动与运行
4.4KDON(Ar)-30000/30000/1050型空分装置
4.4.1主要技术经济指标
4.4.2主要设备技术参数
4.4.3动力消耗
4.5六种大型外压缩流程空分装置技术性能参数


5大型内压缩流程空分装置
5.1KDON(Ar)-15000/30000/550型内压缩空分装置
5.1.1工艺流程
5.1.2流程特点
5.1.3设备机组配置
5.1.4分馏塔外设备技术参数
5.1.5动力消耗
5.2KDON(Ar)-25000/25000/960型内压缩空分装置
5.2.1主要技术性能参数
5.2.2设备规格及其技术参数
5.2.3仪表控制
5.2.4成套电器控制设备
5.3KDON(Ar)-30000/30000/960型内压缩空分装置
5.3.1主要技术性能参数
5.3.2装置动力消耗
5.3.3空气压缩机与空气增压机技术参数
5.4KDON(Ar)-35000/70000型内压缩空分装置
5.4.1装置概况
5.4.2空气净化与分离
5.4.3空气精馏
5.4.4产品输出
5.4.5其他技术措施
5.4.6装置主要特性
5.4.7主要设备规格及技术参数
5.4.8动力能耗


6稀有气体全提取KDON(Ar)-35000/40600/1100型空分装置
6.1主要技术性能参数
6.1.1产品组成
6.1.2高纯产品质量指标
6.1.3工艺流程
6.1.4流程特点
6.2设备规格及其技术参数
6.2.1空气压缩机组
6.2.2空气预冷
6.2.3分子筛纯化器
6.2.4分馏塔
6.2.5增压透平膨胀机组
6.2.6氧气压缩机
6.2.7低压氮气压缩机
6.2.8液体储存
6.2.9液体应急返送
6.3仪表及其控制系统
6.3.1成套仪控设备
6.3.2DCS系统软硬件
6.3.3分析系统设备规格参数
6.3.4DCS系统I/O清单
6.4电控控制
6.4.1设计原则
6.4.2成套电器设备
6.5分馏塔冷箱内配管设计
7全液体型空分装置
7.1全液体KDON(Ar)-3000Y/2000Y/90Y型空分装置
7.1.1主要技术性能参数
7.1.2工艺流程说明
7.1.3流程特点
7.1.4主要设备组成
7.1.5仪表控制
7.1.6电气控制
7.2KDON(Ar)-400（2125Y）/4000（1720Y）/（90Y）型空分装置
7.2.1产量及纯度
7.2.2动力消耗


8KDON(Ar)-60000/60000/1970超大型空分装置
8.1产品产量及纯度
8.2主要工艺设备配置
8.2.1空气压缩机
8.2.2空气预冷
8.2.3分子筛纯化器
8.2.4分馏塔
8.2.5增压透平膨胀机组
8.2.6液体储存
8.2.7氧气压缩机组
8.2.8氮气压缩机组
8.3动力消耗


9空分装置测量控制系统
9.1概述
9.1.1PLC控制系统
9.1.2DCS集散型控制系统
9.1.3FCS现场总线控制系统
9.1.4混合型控制系统
9.2测控系统的组成
9.2.1机旁柜
9.2.2供电系统
9.2.3常用仪表的分类和质量指标
9.2.4DCS的主要功能
9.3热工监视系统
9.3.1压力监视系统
9.3.2温度监视系统
9.3.3阻力监视系统
9.3.4液位监视系统
9.3.5流量监视系统
9.3.6转速监视系统
9.3.7纯度分析监视系统
9.3.8轴振动位移监视系统
9.4自动调节系统
9.4.1自动调节的一般知识
9.4.2液位自动调节系统
9.4.3压力自动调节系统
9.4.4温度自动调节系统
9.5遥控操作系统
9.5.1调节阀的遥控操作
9.5.2切换阀的遥控操作
9.5.3连锁控制的遥控操作
9.6分子筛切换系统
9.7连锁保护系统
9.7.1空压机紧急停车
9.7.2空压机防喘振控制
9.7.3空气预冷系统连锁保护
9.7.4透平膨胀机紧急切断
9.7.5氧压机连锁保护系统
9.8自动信号系统
9.8.1工作状况指示信号
9.8.2事故报警信号
9.9安装调试及注意事项
9.9.1分子筛吸附器切换系统的安装与调试
9.9.2一次元件的安装与管线的敷设
9.9.3DCS系统的安装要求及注意事项
9.10系统的投运及使用维护
9.10.1系统投运前的准备
9.10.2系统的投运
9.10.3系统的维护
9.11国内空分装置控制技术发展动态和方向
9.11.1远程监视和控制
9.11.2自动变负荷或变工况的优化控制技术


10氧气站工艺管道
10.1工艺管道的布置与敷设
10.1.1工艺管道布置的一般要求
10.1.2厂区工艺管道的布置
10.2管径的确定和压力降的计算
10.2.1管径的确定
10.2.2压力降的计算
10.3管道材质、跨距和支架
10.3.1管道材质
10.3.2管道壁厚
10.3.3管道跨距
10.3.4管道支（吊）架
10.4管道的补偿、推力及减振
10.4.1管道的热胀和冷缩补偿
10.4.2管道补偿能力验算
10.5固定支架推力和间距
10.5.1固定支架的推力计算
10.5.2固定支架的间距
10.6管道的减振
10.6.1管道的振动及其影响
10.6.2管道减振的方法
10.7氧气站氮气供应
10.7.1转炉密封用氮气
10.7.2高炉车间用氮气
10.8氧气站氩气供应
10.8.1炼钢用氩
10.8.2充瓶用氩
10.9氧气站压力管道分析
10.9.1压力管道分类
10.9.2氧气站内压力管道分析
10.9.3气体充瓶间
10.9.4压力管道特性及管段表


11管子、管件与阀门
11.1常用管件代号
11.2米制单位与英制单位对照
11.3常用无缝钢管及管件
11.3.1常用不锈钢无缝钢管
11.3.2钢制对焊无缝弯头
11.3.3异径管
11.3.4等径三通和四通与异径三通和四通
11.4常用焊接钢管及管件
11.4.1直缝电焊钢管
11.4.2大直径焊接钢管
11.4.3螺旋缝焊接钢管
11.4.4钢板制对焊弯头
11.4.5异径管
11.4.6等径三通和四通
11.4.7异径三通和四通
11.5不锈钢真空管
11.6有色金属管道
11.6.1黄铜管
11.6.2铝及铝合金管
11.7型材
11.7.1热轧工字钢
11.7.2热轧槽钢
11.7.3热轧等边角钢
11.7.4热轧不等边角钢
11.7.5热轧扁钢
11.8法兰、法兰盖及法兰垫片
11.8.1法兰基本知识
11.8.2板式平焊钢制管法兰
11.8.3带颈平焊钢制管法兰
11.8.4带颈对焊钢制管法兰
11.8.5钢制管法兰盖
11.8.6法兰垫
11.8.7钢制管法兰用紧固件
11.8.8带颈对焊铝制管法兰
11.9氧气站常用阀门
11.9.1铜截止阀与不锈钢截止阀
11.9.2止回阀
11.9.3截止阀
11.9.4蝶阀
11.9.5调节阀


12氧气站辅助设备
12.1氧气过滤器
12.2阻火器
12.2.1FP-XT型氧气管道阻火器
12.2.2FPV-XT型氧气管道阀门前、后阻火器
12.3OXT氧气压力调节阀组
12.4水过滤器
12.4.1Y型过滤器
12.4.2蓝式过滤器
12.5窥视镜
12.5.1玻璃管窥视镜
12.5.2浮球型直通视镜
12.6液体储存与汽化设备
12.6.1立式真空绝热液体储槽
12.6.2固定式粉末绝热液体储槽
12.6.3卧式真空粉末绝热液体储槽
12.6.4汽化器
12.6.5低温往复活塞式液体泵
12.6.6液氧储存能力的选择
12.7氧气充瓶间
12.7.1氧气充瓶台的选用
12.7.2氧气钢瓶数量的确定
12.7.3定制充瓶用氧气压缩机的选用
12.8中压球罐
12.8.1中压球罐有效储量
12.8.2中压球罐结构容积的确定
12.8.3中压球罐结构
12.8.4中压筒形罐


13某空分装置安装施工实例
13.1安装设备范围及施工依据
13.1.1安装设备范围
13.1.2施工依据
13.2设备安装程序
13.3设备安装采取的技术和组织措施
13.3.1自洁式空气过滤器的安装
13.3.2空气透平压缩机组的安装
13.3.3预冷系统的安装
13.3.4纯化系统的安装
13.3.5分馏塔基础施工
13.3.6设备与阀门脱脂试压
13.3.7保冷箱及保冷箱内设备的安装
13.4管道的安装
13.4.1保冷箱内管道的预制
13.4.2保冷箱内管道的安装
13.4.3冷箱外管道（外围工艺管道）的安装
13.4.4管道系统的压力试验
13.5氧气压缩机与氮气压缩机的安装
13.5.1施工前的准备
13.5.2设备的安装
13.6增压透平膨胀机组的安装
13.7电控系统设备的安装
13.7.1电气工程施工前的准备
13.7.2电气施工程序
13.7.3低压配电装置的安装
13.8仪控系统设备的安装
13.8.1分馏塔内仪表的安装
13.8.2现场仪表和设备的安装
13.8.3仪表调试
13.9安装后的系统检查及试验
13.9.1系统检查
13.9.2系统试验
13.10吹除
13.11整体试冷
13.12绝热物的装填


14某制氧厂生产管理与操作实例
14.1透平式空气压缩机的管理与操作
14.1.1透平式空气压缩机的管理及注意事项
14.1.2透平式空气压缩机的操作
14.2透平式氧气压缩机的管理与操作
14.2.1透平式氧气压缩机的管理及注意事项
14.2.2透平式氧气压缩机的操作
14.3活塞式氧气压缩机的管理与操作
14.3.1活塞式氧气压缩机的管理及注意事项
14.2.6活塞式氧气压缩机组的操作
14.4增压透平膨胀机的管理与操作
14.4.1增压透平膨胀机的管理及注意事项
14.4.2增压透平膨胀机的操作
14.5KDON-6500/6500Nm3/h型空分装置生产管理与安全运行
14.5.1正常操作
14.5.2预冷系统操作
14.5.3纯化系统操作
14.5.4主换热器冷端、热端温度和温差的调节
14.5.5冷量的调节
14.5.6精馏系统的调节
14.5.7正常维护
14.5.8故障及处理
14.5.9分馏塔的全面干燥加热和解冻加热
14.5.10分馏塔裸体冷冻
14.6KDON-6500/6500Nm3/h型空分装置操作
14.6.1分馏塔正常工艺指标
14.6.2空分装置系统的启动
14.6.3空分装置的停车
14.6.4UF-35000/6.5型预冷系统的操作
14.6.5HXF-35000/6.5型分子筛纯化系统的操作
14.7KDON-20000/30000Nm3/h型空分装置生产管理与安全运行
14.7.1装置安全操作措施
14.7.2正常工况条件下的监控与调节
14.7.3正常监护
14.7.4故障及处理
14.7.5分馏塔的全面干燥加热和解冻加热
14.7.6透平膨胀机加热
14.7.7精馏塔系统加温
14.7.8分馏塔裸体冷冻
14.8KDON-20000/30000Nm3/h型空分装置操作
14.8.1采用低温全精馏法制取精液氩
14.8.2设备主要技术参数
14.8.3空分装置操作数据
14.8.4空分设备启动
14.8.5积液和调整阶段
14.8.6精馏工况的调整
14.8.7粗氩塔的调整
14.8.8氩馏分含氧量的调整
14.8.9液空液面的调整
14.8.10粗氩纯度的调整
14.8.11纯氩塔的操作与调整
14.8.12停车操作
14.9液体储存与汽化系统的管理与操作
14.9.1液体储存与汽化系统的管理及注意事项
14.9.2液体储存与汽化系统的操作
14.9.3低温液体（液氧、液氮）储槽设备的操作与维护
14.9.4中压（3.0MPa）水浴式汽化器的操作与维护
14.9.5中压（3.0MPa）低温液体泵的操作与维护
14.9.6高压（20.0MPa）低温液氧泵的操作与维护
14.10充瓶间的管理与高压氧气压缩机的操作
14.10.1充瓶间的管理内容
14.10.2充瓶间高压氧气压缩机的操作维护


15氧气站设计实例
15.1氧气站设备布置
15.1.1设备布置原则
15.1.2空分设备吸风口安全距离
15.1.3空分设备吸风口处有害杂质允许极限含量
15.1.4设备布置方式
15.2氧气站给排水设计
15.2.1用水户及用水条件
15.2.2用水系统流程
15.2.3构筑物和主要设备
15.2.4给排水管道管径对照
15.2.5给排水设计实例
15.2.6消防给水和灭火设备
15.2.7生活用水
15.3氧气站工艺设计实例
15.3.1实例14500Nm3/h氧气站设计实例
15.3.2实例26500Nm3/h氧气透平压缩机氧气站设计实例
15.3.3实例36000~6500Nm3/h氧气站设计实例
15.3.4实例47500~8000Nm3/h氧气站设计实例
15.3.5实例510000~12000Nm3/h氧气站设计实例
15.3.6实例610000Nm3/h内压缩流程氧气站设计实例
15.3.7实例715000Nm3/h氧气站设计实例
15.3.8实例825000Nm3/h氧气站设计实例


附录
附录1制图图幅标准
附录2常用气体的物理化学常数
附录3干空气的组成
附录4全国主要城市气象资料
附录5水的硬度单位换算
附录6氧气的理化性质、危险危害
附录7氮气的理化性质、危险危害
附录8氩气的理化性质、危险危害
附录9二氯乙烷的理化性质、危险危害
附录10三氯乙烯的理化性质、危险危害


参考文献