[实用新型]一种基于污氮资源化利用的氮气增产系统

说明书

一种基于污氮资源化利用的氮气增产系统，属于空分设备优化增效技术领域。主冷箱空分系统包括主冷箱、去往预冷系统污氮气管道，主冷箱内设有K01中压塔、K02低压塔、K03纯氮塔、低压氮气管道、污氮气管道、纯液氮管道、污液氮管道、E03过冷器、FV1558节流阀、FV1557节流阀、压缩空气管道、ET01膨胀机、E01主换热器、主冷塔。预冷系统包括冷却水管道、P60.A冷却水泵、P60.B冷却水泵、去往冷冻机的冷却水管道、X60.1冷冻机、新增的冷冻水管道、冷冻机组旁通管道、X60.2冷冻机、冷冻水管道、E60水冷塔。优点在于，节能增效、氮气增产产量高、厂区占地少、安装相对简便、投资及运行成本低。

技术领域

本实用新型属于空分设备优化增效技术领域，特别是涉及一种基于污氮资源化利用的氮气增产系统，适用于低压高纯氮气需求量大但氧气需求量变化较小(氮氧需求比＞1:1)，且原空分作业区内用地相对紧张，投资及生产成本要求严苛的钢铁冶金等相关企业。

背景技术

在我国，钢铁企业工业气体的制取均采用深冷技术，受传统钢铁产品结构的影响，氧氮气需求比通常为1:1。钢铁行业的发展离不开工业气体，而氧、氮气的介质平衡比又受钢铁行业发展水平等综合因素的影响。近年来，以环境保护为重要落脚点的钢铁行业，迫切需要在行业发展方式、冶炼技术更新及产品结构改进等诸多方面不断转型、升级，促使一大批工艺机组扩建、改造的项目落地。其中，随着钢铁行业高炉、转炉大型化与富氧冶炼技术的推广应用，钢铁企业产品质量及能源输出的优化改善以及环境除尘、脱硫脱硝项目的持续推进，使得钢铁行业对工业气体的介质需求比发生了较大变化。打破了传统氧氮气1:1配比的平衡，主要表现为氮气需求量不断攀升，而氧气需求量变化相对较小，原设计比例与当前需求比不匹配，氮气增产需求程度高。

在不新增氧气产能的基础上，需要通过对现有空分制氧机组进行挖潜，以匹配新生产任务所需氮气增量的缺口。氮气增产的任务是为既有企业提供充足的、持续的、适合的高纯度氮气。此外，氮气增产方案的选择对空分站区的投资、占地及制氮成本等都有着重要影响，以期达到最大的经济和社会效益。

一般情况下，氮气产能的提升均需要新建厂房或占用厂区空地。但在某些钢铁冶金企业制氧作业区内，早期的空分生产规划、建设及运行情况使得现场用地和相应施工条件等制约着氮气增产产能及工艺所需的厂房建设。为减少作业区内占地并显著提高氮气产量，对空分主冷箱内纯氮塔进行重新设计，增加液氮回流液，提高其精馏能力。冷箱内附属管道按总体设计进行调整，纯液氮、污液氮、纯氮气、污氮气工艺管道的交叉互换。冷箱外新增冷冻机组并调整冷却水泵的提升能力，从而弥补因污氮气减少而损失的冷量，保证压缩空气进入纯化系统前的工艺温度。经换热器复热后的氮气，在综合管网上新增一条复线氮气管道，保证两氮气管道的输送能力和介质需求相同。基于污氮资源化利用的氮气增产工艺是在原空分主体工艺结构基础上进行的能力挖潜，投资及运行成本低，施工相对简单，占地较少，氮气增产产量翻倍，运行灵活。

本实用新型的技术特点在于，在氮气增产总规模相对较大的前提下，采用基于污氮资源化利用设计，可以大大降低项目投资和厂区占地，现场工程量少，安装相对简便、快捷，调试周期短，生产运行成本低，能够保证项目的稳步推进与实施。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于污氮资源化利用的氮气增产系统，克服了传统钢铁企业氮气需求量猛增(氧气需求量变化小)、站区内用地紧张、投资运行成本高、项目工期紧、现场施工条件差等问题；从而保障钢铁冶金企业低压氮气新增量的正常供给，满足全厂生产用氮基本需求。

本实用新型主要包括主冷箱空分系统与预冷系统。预冷系统的E60水冷塔 27与主冷箱空分系统的E01主换热器(13)由去往预冷系统污氮气管道(15) 相连接。