[发明专利]冶金空分供氧管网系统及其运行方法

说明书

本发明提供一种冶金空分供氧管网系统及其运行方法，属于冶金空分节能降耗技术领域。该系统包括高压管网和至少一个第一球罐，第一球罐和高压管网之间设有连通管道，连通管道上设有阀门，运行时，在第一球罐和低压用户之间设置送气管道，根据高压管网的压力来调节阀门开度，使得高压管网的压力处于压力上限和压力下限A之间，第一球罐的压力处于压力上限和压力下限B之间，且压力下限B小于压力下限A。本发明对球罐与高压管网的连通状态进行管控，增大了球罐释放范围和缓冲能力，实现高压管网降压和氧气减放。本发明可实现冶金企业氧气厂节电2.48～3.76％。

技术领域

本发明涉及冶金空分节能降耗技术领域，特别是指一种冶金空分供氧管网系统及其运行方法。

背景技术

供氧管网系统是冶金企业必备的一种能源介质输送系统。钢铁冶金过程需要消耗大量的高纯氧气，主要用于高炉炼铁和转炉炼钢。因钢铁冶金过程用氧量巨大，我国冶金企业普遍建有自备氧气厂，厂内一般设有几台空分装置，其生产的高纯氧气通过供氧管网系统输送至遍布企业的各个氧气用户。不同的氧气用户对氧气压力要求不同，例如，高炉用氧压力一般为0.11-0.6MPa，转炉用氧压力一般为1.5-1.8MPa。受各用户用氧压力的相互制约，冶金企业普遍采用高压输送的供氧方式，高压管网的压力一般维持在1.8MPa以上，不同的用户根据自身压力需求进行减压调整。此外，受管道及相关设备的承压限制，高压管网的压力上限一般为3.0MPa，当压力接近压力上限时，高压管网会进行氧气放散减压以确保安全。

供氧管网系统的供需两侧经常出现不平衡现象。其原因是，在供给侧，为保证设备的高效运行和产品的高纯度，空分装置被设计在其额定工况附近连续平稳生产，其产氧量一般仅能在小范围内缓慢变化；而在需求侧，由于转炉间歇式炼钢等因素，氧气用量变化剧烈且不规律。供需两侧的矛盾很容易造成氧气短缺或氧气过剩，进而危害安生生产。为此，冶金企业普遍采用球罐缓冲的方式来缓解氧气供需矛盾。

供氧管网系统内一般建有若干座耐高压(耐压3.0MPa)的储气球罐，球罐通过自身压力变化实现氧气的吞吐。球罐的压力上限和压力下限之差称之为释放范围，同等容积条件下，释放范围越大，其缓冲容量就越大。

然而，现有的供氧管网系统的运行存在以下缺点：球罐的缓冲潜力未得到完全发挥。原因是，球罐和高压管网的连通状态未得到合理管控。现有球罐与高压管网连通状态如下，连通管道上一般仅设有的供火灾事故等紧急情况下使用的阀门，正常情况下，该阀门保持常开，故所有球罐均与高压管网始终保持连通。这样一来，球罐的释放范围被高压管网的压力范围所绑定，由于高压管网的压力变化范围是1.8-3.0MPa，所以球罐的压力变化也被限定在1.8-3.0MPa之间，释放范围仅为1.2MPa。然而，就球罐本身而言，本质上其压力完全可以在0.1-3.0MPa之间变化，即其潜在的释放范围极限为2.9MPa。可见，球罐的缓冲潜力未得到完全发挥。此外，工业现场高压管网的压力一般不会逼近3.0MPa的压力上限以确保其绝对安全，通常到2.5MPa左右即进行氧气放散，此时球罐释放范围仅为0.7MPa，其缓冲能力被进一步削弱。

在冶金企业，因供氧管网系统缓冲能力不足而造成的管网压力过高和氧气放散的现象当前仍普遍存在，导致氧气压缩能耗和放散损失居高不下。因此，设法将球罐的缓冲潜力完全发挥，对降低氧气放散而言十分必要和重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种冶金空分供氧管网系统及其运行方法，主要目的是解除当前球罐释放范围和高压管网压力之间的绑定关系，由此拓宽球罐的释放范围，提高球罐缓冲能力。

该系统包括高压管网和至少一个第一球罐，高压管网上设置压力传感器，第一球罐和高压管网之间设有连通管道，连通管道上设有阀门一，第一球罐和低压用户之间设有送气管道，阀门一的开度由高压管网的压力控制；控制器连接压力传感器和阀门一。

进一步的，在送气管道上设有阀门二，阀门二的开度由高压管网的压力控制；阀门二与控制器相连。