（南京鋼鐵聯(lián)合有限公司制氧廠，江蘇南京 210035）

引言

壓縮空氣作為昂貴的二次能源在鋼鐵企業(yè)使用很多，而空壓機(jī)作為高耗能設(shè)備，是一種運(yùn)行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于初期購置成本的特殊動(dòng)力設(shè)備，其耗電量占整個(gè)空壓站系統(tǒng)用電的95%，占鋼廠電力消耗4%以上，是名副其實(shí)的耗電大戶。隨著節(jié)能減排要求越來越高，對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)的科學(xué)管理顯得日益重要。重視和改善壓縮空氣系統(tǒng)的宏觀管理，并積極規(guī)劃高效的壓縮空氣系統(tǒng)，通過節(jié)能降耗來強(qiáng)化企業(yè)競爭能力，實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益最大化，已成為刻不容緩的任務(wù)。

1 空壓站的歷史沿革

自南鋼1958 年建廠以來直到2006 年，空壓站作為各生產(chǎn)廠的輔助單元，主要保證生產(chǎn)一線能用上氣就行，空壓站的能耗沒有得到充分重視。從原料、煉鐵、煉鋼到軋鋼，每個(gè)分廠都有自己獨(dú)立的空壓站，燃料供應(yīng)廠甚至一個(gè)廠有3個(gè)空壓站，全公司共有13個(gè)小型空壓站，見表1。

壓縮空氣的生產(chǎn)、維修由各分廠獨(dú)立管理，空壓站規(guī)模小。最小的空壓站只有一臺(tái)機(jī)器，多數(shù)配置4～8臺(tái)機(jī)器，機(jī)器老舊，以立式活塞機(jī)和噴油螺桿機(jī)為主。由于各二級(jí)分廠以鐵和鋼為主專業(yè)，沒有壓縮空氣專業(yè)技術(shù)人員，現(xiàn)場(chǎng)操作和維護(hù)跟不上，空壓機(jī)維護(hù)缺失情況非常嚴(yán)重，設(shè)備的故障很難做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)和檢修，疑難問題又得不到專業(yè)解決方案?？諌赫酒毡榇嬖谝韵聠栴}：設(shè)備老舊，老式活塞機(jī)和噴油螺桿，配用電機(jī)多為高能耗電機(jī)，產(chǎn)氣能效低；跑冒滴漏嚴(yán)重，機(jī)房管道采用絲牙、活結(jié)連接方式，部分采用軟管連接，疏水采用直排方式，密封漏氣得不到徹底處理；運(yùn)行效率低下，達(dá)不到額定出力的機(jī)器也在運(yùn)轉(zhuǎn)，部分機(jī)器一直在空轉(zhuǎn)也未及時(shí)發(fā)現(xiàn)；故障率高，十年以上的有油螺桿普遍還在使用，機(jī)頭燒壞、電機(jī)故障問題很頻繁，經(jīng)常由于維修費(fèi)用過高得不到修復(fù)等。最主要問題是各分廠空壓站普遍供氣不足影響生產(chǎn)情況時(shí)常出現(xiàn)，部分分廠采用中壓氮?dú)庋a(bǔ)充空壓氣的方式，連帶氮?dú)夤?yīng)短缺，矛盾越來越突出。

表1 全公司各分廠空壓站配置情況表

2003 年中厚板卷廠在南鋼西區(qū)建設(shè)，新建2 臺(tái)120 t 轉(zhuǎn)爐和2 條連鑄機(jī)配套軋鋼生產(chǎn)線，配套建設(shè)了公司1號(hào)空壓站。

2 嘗試進(jìn)行局部優(yōu)化，形成局部區(qū)域供氣方式

2010 年中板廠由于空壓機(jī)故障多，氣不夠用，壓縮空氣對(duì)軋機(jī)生產(chǎn)影響次數(shù)越來越多，中板廠又是公司創(chuàng)效大戶，對(duì)公司整體影響很大。中板廠7臺(tái)老式活塞式空壓機(jī)儲(chǔ)氣罐底部排出又是油又是水，無后處理設(shè)施，對(duì)軋機(jī)生產(chǎn)影響很大。在不得已的情況下，公司決定由其旁邊的制氧廠1 號(hào)空壓站供氣，利用其備用機(jī)能力，修建了800 m 管道。由于配置的是大容量無油離心式空壓機(jī)配套壓縮熱吸附式后處理裝置，區(qū)域集中供氣后，不帶水不帶油，供氣非常穩(wěn)定，故障率大幅度降低，受到了用戶好評(píng)。

在線流量計(jì)顯示中板廠用量僅有4300 m3∕h，原來中板廠7臺(tái)空壓機(jī)銘牌產(chǎn)氣量16800 m3∕h，說明原來機(jī)器效率只有制氧廠1 號(hào)空壓站的25%。此次改造案例，有力地說明了各二級(jí)分廠空壓站作為他們的輔助單元，存在極大的浪費(fèi)現(xiàn)象。

2005 年中厚板卷廠建設(shè)3 號(hào)轉(zhuǎn)爐和連鑄機(jī)，由于1 號(hào)空壓站機(jī)房沒有擴(kuò)建位置，在旁邊200 m 位置建設(shè)了2 號(hào)空壓站。2010 年西區(qū)新建的寬板廠，也就近接入了2號(hào)空壓站，形成以西區(qū)1號(hào)2號(hào)空壓站為中心的集中供氣。

2011 年開始1000 萬t 升級(jí)改造項(xiàng)目，拆除了原來二鐵廠300 m3高爐5座，建設(shè)1800 m3高爐2座，二煉鋼廠拆除30 t 轉(zhuǎn)爐3 座建設(shè)120 t 轉(zhuǎn)爐3 座，二燒結(jié)廠拆除36 m2燒結(jié)機(jī)重建220 m2燒結(jié)機(jī)，為此都要新建空壓站，有了中板廠空壓站區(qū)域集中供氣改造的成功案例，新區(qū)的壓縮空氣供應(yīng)決定采用區(qū)域集中供氣方式。在老5 萬m3煤氣柜拆除原址新建3號(hào)空壓站，共配置8 臺(tái)ZH15000-6 型進(jìn)口大型無油空壓機(jī)，后處理配置4 臺(tái)500 m3∕min 處理能力的微氣耗壓縮熱吸附式干燥機(jī)，項(xiàng)目于2012 年10 月建成投產(chǎn)，供應(yīng)公司二鐵廠、二煉鋼廠、二燒結(jié)廠、新中棒廠等用戶，實(shí)現(xiàn)了公司東區(qū)區(qū)域集中供氣。

3 號(hào)空壓站投用后，地理位置最近的老棒材廠和中型廠，就近接入，在公司東區(qū)形成了以3號(hào)空壓站為中心的區(qū)域供氣方式。

3 全公司范圍內(nèi)壓縮空氣全流程再造優(yōu)化

東區(qū)現(xiàn)有3號(hào)空壓站1 座，設(shè)置有8 臺(tái)15000 m3∕h 空壓機(jī)，設(shè)計(jì)運(yùn)行情況為開6 備2，實(shí)際開4 備4，此空壓站現(xiàn)負(fù)責(zé)東區(qū)二鐵廠、新二煉鋼、二燒結(jié)、中棒及中型廠的壓縮空氣供應(yīng)，供應(yīng)壓縮空氣量為60000 m3∕h，空壓站剩余產(chǎn)能為30000 m3∕h。

西區(qū)現(xiàn)有1#、2#兩座空壓站，共設(shè)置有7 臺(tái)15000 m3∕h 空壓機(jī)和4 臺(tái)10000 m3∕h 空壓機(jī)，設(shè)計(jì)運(yùn)行情況為開5 臺(tái)15000 m3∕h 及4 臺(tái)10000 m3∕h 空壓機(jī)，備用2 臺(tái)15000 m3∕h 空壓機(jī)，實(shí)際共有4 臺(tái)15000 m3∕h 空壓機(jī)和1 臺(tái)10000 m3∕h 空壓機(jī)正常運(yùn)行，供應(yīng)中厚板、寬板和中板，供應(yīng)量為70000 m3∕h，空壓站剩余產(chǎn)能為45000 m3∕h。同時(shí)西區(qū)電爐廠、高線廠均自配空壓站，每組空壓站能力為12000 m3∕h。

公司南部區(qū)域現(xiàn)有一鐵廠空壓站，此空壓站負(fù)責(zé)一鐵廠3 座高爐、360 m2燒結(jié)、180 m2燒結(jié)的壓縮空氣供應(yīng)。同時(shí)在該區(qū)域燃料供應(yīng)廠自身有空壓站，空壓站能力為12000 m3∕h。現(xiàn)有壓縮空氣平衡表見表2。

表2 南鋼全廠壓縮空氣管網(wǎng)改造平衡表

東區(qū)3號(hào)空壓站有30000 m3∕h的壓縮空氣容量富余；西區(qū)1 號(hào)、2 號(hào)空壓站有45000 m3∕h 富余；一鐵廠空壓站由于運(yùn)行年限長，維護(hù)欠缺，故障率增高，機(jī)頭和電機(jī)燒壞多臺(tái)，無法滿足生產(chǎn)保供需要，嚴(yán)重影響高爐生產(chǎn)，時(shí)常依靠摻入中壓氮?dú)庋a(bǔ)充來保產(chǎn)，急需解決供氣難題。

為了充分發(fā)揮東區(qū)3 號(hào)空壓站和西區(qū)1 號(hào)、2 號(hào)空壓站的設(shè)備能力，節(jié)約設(shè)備維護(hù)成本及運(yùn)行成本，需對(duì)全公司壓縮空氣管網(wǎng)進(jìn)行改造。將東、西區(qū)富余的壓縮空氣送至南部區(qū)域，關(guān)閉一鐵廠空壓站及各分廠自帶的空壓站，同時(shí)將東、西區(qū)壓縮空氣管網(wǎng)連通，進(jìn)行全公司壓縮空氣管網(wǎng)的統(tǒng)一管理改造。

(1)東區(qū)3號(hào)空壓站至一鐵廠空壓站壓縮空氣管道。

在3號(hào)空壓站內(nèi)接出一DN400 壓縮空氣管道，沿鋼鐵大道經(jīng)中型廠、二鐵廠、球團(tuán)廠、一鐵廠空壓站接口處。管道全程約1550 m，在3號(hào)空壓站起點(diǎn)處設(shè)置有流量計(jì)量裝置。

2015年完成此部分管道連接，一鐵廠26臺(tái)噴油螺桿退出運(yùn)行，由3號(hào)空壓站開機(jī)保供，3號(hào)空壓站僅增開2臺(tái)機(jī)器。此部分每年節(jié)約運(yùn)行成本908萬元，減少維修費(fèi)330 萬元，效益非?？捎^，更重要的是有力地保證了高爐設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)西區(qū)1 號(hào)、2 號(hào)空壓站至電爐廠、高線廠壓縮空氣管道。

將西區(qū)1 號(hào)、2 號(hào)空壓站的現(xiàn)有DN400 連通管進(jìn)行改造抽頭后，沿DN4700 混合煤氣管廊－中厚板卷廠混合煤氣管－高線廠混合煤氣分出一支管后變徑為DN250管道送高線廠。

沿至石灰車間的混合煤氣管廊架設(shè)至電爐廠空壓站接口處，與送電爐廠壓縮空氣總管相接。

DN400 壓縮空氣管道長約1500 m。在進(jìn)入電爐廠及高線廠前的壓縮空氣管道上均設(shè)置流量計(jì)遠(yuǎn)傳。

2017年5月投用，每年節(jié)約費(fèi)用800萬元。

(3)東、西區(qū)壓縮空氣連通管道及送燃料供應(yīng)廠壓縮空氣管道。

從中型廠丁字路口—20 萬m3煤氣柜—鋼焦西路延伸—2號(hào)空壓站預(yù)留接口，此為東西區(qū)連通管，全長2470 m。

在20萬m3煤氣柜預(yù)留口處，借用利舊的低壓氮?dú)夤艿乐聊蠀^(qū)燃料供應(yīng)處燃料供應(yīng)廠接口處，長度1245 m。此部分2018 年投用，每年節(jié)約費(fèi)用100萬元。

至此，全公司空壓氣全流程再造實(shí)施完畢，由各分廠孤島運(yùn)行的小空壓站演變成高效聯(lián)網(wǎng)的大空壓站集中高效供氣的模式，徹底改變了各分廠自備空壓站設(shè)備老舊、跑冒滴漏、故障率高、設(shè)備空轉(zhuǎn)、產(chǎn)氣量不足等問題，實(shí)現(xiàn)了安全高效保供。

4 結(jié)束語

南鋼制氧廠對(duì)原空壓氣系統(tǒng)進(jìn)行全流程再造和工藝改造，打破原孤島運(yùn)行狀況，最終形成集中供氣模式，既提升了壓縮空氣保供能力又大幅度降低了運(yùn)行檢修費(fèi)用。