鋼企冷軋廠保安氮氣管網(wǎng)方案探討

張寶峰

（唐山唐鋼氣體有限公司，河北唐山 063016）

引言

某企業(yè)擁有4 套空氣分離裝置和一套液化裝置，空分為四川空分設(shè)備制造廠制造，采用第六代全低壓外壓縮分子篩空分流程。

配套高壓氮壓機生產(chǎn)能力為150 000 m3/h，壓力為1.6～2.5 MPa。低壓氮氣量為188 000 m3/h 左右，壓力0.6～0.7 MPa。供應(yīng)三座冷軋廠氮氣，低壓氮氣從低壓管網(wǎng)上供應(yīng)，不足氮氣或事故狀態(tài)下從高壓管網(wǎng)補充。

保安氮氣管網(wǎng)配置方案有兩種思路，一種是高壓氮氣供應(yīng)到冷軋用戶并在各用戶處分別設(shè)計保安氮氣球罐；二是高壓氮氣供應(yīng)到用戶，但保安氮氣球罐集中在氣體廠。

1 方案1

方案1 為設(shè)計院正常設(shè)計冷軋廠氮氣供應(yīng)方案，產(chǎn)品氮氣經(jīng)過壓縮供應(yīng)冷軋廠氮氣，壓力用量滿足正常使用要求0.6 MPa，同時供應(yīng)一路高壓氮氣2.0 MPa 進入冷軋廠內(nèi)對冷軋廠內(nèi)保安氮氣球罐進行供應(yīng)。低壓氮氣管網(wǎng)供應(yīng)出現(xiàn)問題，保安氮氣球罐進行緊急供應(yīng)。方案1系統(tǒng)圖見圖1。

圖1 方案1冷軋氮氣供應(yīng)系統(tǒng)圖

2 方案2

方案2 為優(yōu)化供應(yīng)方案，產(chǎn)品氮氣經(jīng)過壓縮供應(yīng)冷軋廠低壓氮氣，壓力用量滿足正常使用要求0.6 MPa，同時增加供應(yīng)一路高壓氮氣2.5 MPa（來源氣體公司院內(nèi)2 個2 000 m3氮氣球罐），進入冷軋廠內(nèi)作為事故狀態(tài)下保安氮氣。方案2系統(tǒng)圖見圖2。

圖2 方案2冷軋氮氣供應(yīng)系統(tǒng)圖

當?shù)蛪旱獨夤?yīng)出現(xiàn)問題，保安高壓氮氣2.5 MPa 保安氮氣球罐由氣體公司院內(nèi)氮球進行供應(yīng)。保安氮氣球罐由冷軋廠院內(nèi)轉(zhuǎn)移到氣體公司院內(nèi)用2 個2 000 m3、2.5 MPa 高壓氮球取代6 個400 m3、2.0 MPa氮球。

3 可行性分析

由于用戶增加、用氣不在一個地點，提出兩種方案。方案一：沿用設(shè)計院正常設(shè)計每一冷軋廠用氣處設(shè)計2 個400 m3保安氮球作為故障下介質(zhì)供應(yīng)。方案二：集中管理，保安氮氣球罐集中供應(yīng)，氣體公司統(tǒng)一提供2 個2 000 m3，作為3 個冷軋廠保安氮氣使用，滿足事故狀態(tài)氮氣供應(yīng)。

方案一氮氣球罐較為分散，且6 個400 m3氮氣球罐占地面積較大。方案二并入2 個2 000 m3氮氣球罐，對比方案一中6 個400 m3氮氣球罐，標準水容積增加1 600 m3。并且氮氣球罐壓力由方案一中2.0 MPa提高到2.5 MPa。

4 優(yōu)缺點分析

對氮氣系統(tǒng)進行優(yōu)化供應(yīng)，結(jié)合該企業(yè)氮氣供應(yīng)系統(tǒng)復(fù)雜性。經(jīng)過仔細比對，分析關(guān)鍵節(jié)點的控制情況。

（1）增加2.5 MPa高壓氮氣系統(tǒng)

設(shè)計2.5 MPa 氮氣高壓系統(tǒng)，預(yù)留冷軋廠氮氣供應(yīng)閥門。管網(wǎng)形成后三個冷軋廠高壓事故氮氣進行合口，可以進行正常供應(yīng)。增加管網(wǎng)控制復(fù)雜性，提供2.5 MPa高壓氮氣。

（2）2.5 MPa高壓系統(tǒng)增加2個2 000 m3氮球

2.5 MPa 系統(tǒng)增加2 個2 000 m3氮球，正常生產(chǎn)作為高壓氮氣緩沖，提供一部分高壓氮氣補充1.8 MPa氮氣系統(tǒng)短時間供應(yīng)不足情況。2.5 MPa高壓氮氣系統(tǒng)正常運行壓力控制在2.0 MPa 到2.5 MPa，低壓1.8 MPa時2.5 MPa氮氣球罐聯(lián)鎖調(diào)整控制不再向其他系統(tǒng)提供氮氣，保證氮氣球罐日常生產(chǎn)最低存儲氣量，保障冷軋廠事故氮氣使用。并入2 個2 000 m3氮球主要考慮氮氣球罐檢驗期間的保安氮氣供應(yīng)。

（3）后備系統(tǒng)氮氣汽化供應(yīng)

方案1 和2 都有氮氣后備汽化供應(yīng)，保證在事故狀態(tài)下通過液體氮汽化供應(yīng)冷軋氮氣，汽化氮氣供應(yīng)冷軋廠和煉鐵廠等用戶。

綜合分析選擇方案2，有利于減少保安氮氣球罐的數(shù)量便于管理和維護，同時減少保安氮氣球罐占地面積。將多處用戶需求其中考慮，優(yōu)化管網(wǎng)供應(yīng)方式，降低投資。

5 結(jié)論

對冷軋保安氮氣設(shè)計思路進行分析，通過集中供應(yīng)冷軋保安氮氣，減少小氮氣球罐的數(shù)量和球罐占地面積。結(jié)合管網(wǎng)實際運行情況，在保證用戶用氣安全的前提下進行設(shè)計優(yōu)化，提出優(yōu)化保安氮氣供應(yīng)的方案，并討論驗證，供同行參考。