Специальное предложение

Модернизация крупнотоннажных кислородных производств


13 Мая 2013

В настоящее время большинство эксплуатируемых на металлургических комбинатах России и в странах СНГ воздухоразделительных крупнотоннажных кислородных установок (ВРУ) уже полностью или почти полностью выработали срок службы, а также морально устарели.

Все ВРУ, отработавшие назначенный срок службы, но остающиеся в эксплуатации, должны быть подвержены профессиональному обследованию по программе предприятия-изготовителя. Обследование включает в себя два этапа: технологическое обследование для определения эффективности процессов разделения воздуха и техническое обследование состояния оборудования (аппаратов, систем контроля и управления, машин, трубопроводов, металлоконструкций) различными методами. По результатам обследования делается заключение о возможности продления срока эксплуатации, о необходимости ремонтных работ, о принципиальной возможности модернизации установки и ее объеме и т.п.

Установки, с начала эксплуатации которых прошло 30 лет и более, не подлежат обследованию, ремонту и модернизации. Они должны быть выведены из эксплуатации, списаны и утилизированы.

Возможны два основных варианта модернизации действующих ВРУ, различающиеся объемом работ и глубиной преобразований.

Первый вариант — упрощенная модернизация, при которой установке придают современный вид: все морально и физически устаревшее оборудование заменяют на новое, более эффективное, энергосберегающее и производительное. Так, узел регенераторов заменяют на блок комплексной очистки воздуха (БКО) и узел пластинчато-ребристых теплообменников (ПРТ), турбодетандерные агрегаты заменяют на турбодетандер-компрессорные агрегаты (ТДКА). Значительная часть оборудования сохраняется (это, прежде всего, ректификационные колонны), некоторое оборудование исключается (петлевые адсорберы и адсорберы кубовой жидкости). Установку оснащают новой современной системой контроля и управления (СКУ) на базе микропроцессорной техники. Технические характеристики установки по сравнению с проектными несколько улучшаются (за счет исключения потерь воздуха при переключении регенераторов, уменьшения потерь холода, повышения удельной холодопроизводительности турбодетандеров). Модернизированной по упрощенному варианту установке продлевают срок службы на 10 лет.

В ходе углубленной модернизации установке придают современный вид, существенно улучшая ее технико-экономические показатели. Видоизменяют не только узлы очистки и охлаждения воздуха (как при упрощенной модернизации), но в значительной степени и узел ректификации. Как правило, заменяют верхнюю колонну, принципиально новыми становятся технологическая схема и оборудование узла получения аргона. Установку оснащают современной СКУ. Модернизированной по данному варианту установке назначается срок службы 20 лет — такой же, как и для новых современных ВРУ.

При рассмотрении вариантов коммерческих предложений обновления воздухоразделительных установок заказчики учитывают, кроме абсолютных финансовых затрат, целый ряд сопутствующих показателей: удельное энергопотребление на единицу получаемого продукта, безопасность, надежность и стабильность процесса, эко- логичность, степень автоматизации и эргономичность. Установки нового поколения учитывают все вышеперечисленные параметры и успешно конкурируют с зарубежными аналогами на мировом рынке криогенного оборудования.

За последнее десятилетие Криогенмаш провел модернизацию крупнотоннажных ВРУ типов: КАр-30, КтК-35-3, АК-15П, АКт-16-2 на металлургических и химических предприятиях России и Украины. Как правило, руководство комбинатов интересует появление на тех же площадях установок с дополнительными возможностями: повышение производительности и снижение удельных энергозатрат, дополнительное получение газообразного и жидкого азота, жидкого кислорода, аргона и других новых продуктов воздухоразделения. Современная модернизация позволяет улучшить технико-экономические показатели этих установок, значительно продлить срок их эксплуатации. При этом экономические расчеты и оценки показывают, что при углубленной модернизации капитальные вложения составляют не более 60—70% в сравнении со строительством новой установки аналогичной производительности.

Одна из последних успешных работ по глубокой модернизации ВРУ — реконструкция отработавшей свой ресурс установки КАр-30 на металлургическом комбинате «Криворожсталь», проведенная «под ключ» с использованием самых современных материалов и комплектующих российских и западных производителей. В результате украинскому предприятию была поставлена и смонтирована современная ВРУ нового поколения КАр-30М1. В конце февраля 2004 года прошел успешный ввод ее в эксплуатацию.

В установке были использованы современные схемные и конструкторские решения:

  • комплексная очистка воздуха на молекулярных ситах;
  • охлаждение воздуха в скрубберах оросительного типа и нереверсивных пластинчато-ребристых теплообменниках;
  • газовые адсорберы для очистки и осушки газовой смеси;
  • производство низкотемпературного холода в турбодетандерно-компрессорных агрегатах с непосредственным использованием энергии расширения газа в турбодетандере (для повышения его начального давления в блоке разделения воздуха);
  • новейшая автоматизированная система контроля и управления (АСКУ) установки;
  • персональные компьютеры для контроля и управления технологическим процессом.

Новый блок разделения воздуха установки размещен в здании цеха на фундаменте старого блока.

Модернизированная установка выгодно отличается по своим техническим возможностям, экономичности, конструктивным особенностям от двух других воздухоразделительных установок типа КАр-30, которые сегодня эксплуатируются в кислородном производстве. По большому счету, в результате модернизации на старом фундаменте вырос агрегат нового поколения, смонтированный с применением современного криогенного оборудования, оснащенный надежной и эффективной автоматизированной системой контроля и управления на базе программируемых контроллеров известной фирмы Allen Bradley.

Модернизированный КАр выдает продукты разделения воздуха, в первую очередь кислород и азот, сухими. Это важно для обеспечения их надежной, бесперебойной подачи цехам-потребителям в зимних условиях, когда влажность газов способна создать серьезные проблемы. Кроме того, кислородчики получили, по сути, абсолютно чистый азот, содержащий лишь десятитысячные доли кислорода. Работа КАр-30 №7 позволила также улучшить снабжение цехов комбината высококачественным техническим кислородом. Кстати, использование в модернизированной КАр современного криогенного оборудования новой конструкции — теплообменных аппаратов пластинчато-ребристого типа, насадочных ректификационных колонн — теперь гарантирует выпуск продукции должного качества при любой производительности агрегата, независимо от того, под каким давлением подается на разделение сжатый воздух.

Еще один положительный результат модернизации КАр-30 №7 — увеличение производства аргона, благодаря чему его можно будет в большем количестве отпускать внешним потребителям. На модернизированной установке достигнута производительность по выпуску аргона, равная 830 м3/ч, в то время как на агрегатах старой модификации она не превышала уровня 350—400 м3/ч.

Модернизация позволила повысить экономичность работы агрегата. Благодаря применению нового эффективного оборудования снизились технологические потери (в виде выбросов в атмосферу) сжатого воздуха и образующихся при его разделении газов, что, в свою очередь, снизило удельный расход электроэнергии на выработку готовой продукции.

Существенно возросла и эксплуатационная надежность воздухоразделительной установки. В большой степени тому способствовало исключение из ее конструкции узла регенераторов — наиболее уязвимого и нагруженного звена, часто выходящего из строя. На модернизированном агрегате вместо этого узла установили гораздо более надежные и эффективные блоки комплексной очистки, основанные на короткослойных адсорберах на базе цеолитов и активированного оксида алюминия, с пластинчато-ребристыми теплообменниками, которые не нагружены циклически.

Сравнительные характеристики установки до и после модернизации представлены в таблице.

Н. Шеин
Журнал «НМ-оборудование», май 2004 г.


Возврат к списку

Задать вопрос