冶金空分供氧管网系统及其运行方法技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。本发明专利技术可实现冶金企业氧气厂节电2.48～3.76％。

【技术实现步骤摘要】
冶金空分供氧管网系统及其运行方法
本专利技术涉及冶金空分节能降耗
，特别是指一种冶金空分供氧管网系统及其运行方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。该系统还可以包括至少一个第二球罐，第二球罐和高压管网之间通过管道连通，第二球罐和高压管网之间设置阀门三。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所述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。低压用户为高炉。其中，压力上限一般由企业的管道等设备的承压安全要求和增压设备的最高增压能力决定，目前企业现场取值范围一般为2.0MPa-3.0MPa。压力下限A一般由高压氧气用户的对用氧压力最低要求决定的，目前企业现场取值范围一般为1.0MPa-2.0MPa。压力下限B一般由低压氧气用户对用氧压力的最低要求决定的，目前企业现场取值范围一般为0.1MPa-1.0MPa。该冶金空分供氧管网系统的运行方法，具体为：设定第一临界压力和第二临界压力的值，当高压管网的压力低于第一临界压力时，减小阀门一的开度，当高压管网的压力高于第二临界压力时，增大阀门一的开度。高压管网的压力低于第一临界压力时，增大阀门二的开度，高压管网的压力高于第二临界压力时，减小阀门二的开度。第一临界压力一般在压力下限A和压力上限之间取值，取值范围一般为1.0MPa-3.0MPa。第二临界压力一般在压力下限B和压力上限之间取值，取值范围一般为0.1MPa-3.0MPa。该系统运行通过软件控制。软件主要是指计算机程序软件，包括当该程序软件在计算机上运行时适合于实施上述方法的步骤的计算机程序代码装置；计算机可以是电脑(PC)、工控机(IPC)或可编程逻辑控制器(PLC)等。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中，供氧管网系统中的一台或多台球罐的压力下限大幅降低，这些球罐的释放范围及缓冲容量显著增大，同时供氧管网系统的整体缓冲能力也显著提高。该方法的突出优点是：不必增加球罐容积就可提高供氧管网系统的缓冲能力，实现管网降压和氧气减放。其中，对于现有供氧管网系统，无需新建球罐，仅需对少数管道和阀门进行简单改造就可实现降压减放而获得巨大节能效果，且改造成本低，因此经济效益十分显著；对于新建供氧管网系统，同等缓冲容量要求下其所需的球罐容积更小，因此可减少球罐投资并节省土地资源。此专利技术应用到冶金企业氧气厂，节电率可达2.48～3.76％。附图说明图1为现有技术供氧管网系统的局部流程图；图2为本专利技术实施例1的供氧管网系统的局部流程图；图3为本专利技术实施例2的供氧管网系统的局部流程图。其中：1-压力传感器；2-高压管网；3-第一球罐；4-阀门一；5-低压用户；6-阀门二；7-第二球罐；8-控制器；11-阀门三。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术提供一种冶金空分供氧管网系统及其运行方法。如图1所示，为现有供氧管网系统的局部流程图，目前将数座第二球罐7与高压管网2连通，伴随着高压管网的压力波动，具有可观容积的球罐(单座球罐容积一般为400～1000m3)可进行大规模的氧气吞吐，由此起到调峰和缓冲作用，有效地缓解了氧气供需矛盾。但仍存在不足。本专利技术系统包括高压管网2、至少一个第一球罐3和至少一个第二球罐7，高压管网2上设置压力传感器1，第一球罐3和高压管网2之间设有连通管道，连通管道上设有阀门一4，第一球罐3和低压用户5之间设有送气管道，阀门一4的开度由高压管网2的压力控制；第二球罐7和高压管网2之间通过管道连通，第二球罐7和高压管网2之间设置阀门三11，控制器8连接压力传感器1和阀门一4。下面结合具体实施例予以说明。实施例1如图2所示，为实施例1的供氧管网系统的局部流程图。实施的第一步是：在供氧管网系统内选定一个或多个球罐作为第一球罐3，然后根据本专利技术提供的运行方法的需要构建球罐操控系统。如图2所示，具体的构建方式为：在第一球罐3和高压管网2之间增设专用的阀门一4，同时在第一球罐3和低压用户5之间增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冶金空分供氧管网系统，其特征在于：包括高压管网(2)和至少一个第一球罐(3)，高压管网(2)上设置压力传感器(1)，第一球罐(3)和高压管网(2)之间设有连通管道，连通管道上设有阀门一(4)，第一球罐(3)和低压用户(5)之间设有送气管道，阀门一(4)的开度由高压管网(2)的压力控制；控制器(8)连接压力传感器(1)和阀门一(4)。

【技术特征摘要】
1.一种冶金空分供氧管网系统，其特征在于：包括高压管网(2)和至少一个第一球罐(3)，高压管网(2)上设置压力传感器(1)，第一球罐(3)和高压管网(2)之间设有连通管道，连通管道上设有阀门一(4)，第一球罐(3)和低压用户(5)之间设有送气管道，阀门一(4)的开度由高压管网(2)的压力控制；控制器(8)连接压力传感器(1)和阀门一(4)。2.根据权利要求1所述的冶金空分供氧管网系统，其特征在于：该系统包括至少一个第二球罐(7)，第二球罐(7)和高压管网(2)之间通过管道连通，第二球罐(7)和高压管网(2)之间设置阀门三(11)。3.根据权利要求1所述的冶金空分供氧管网系统，其特征在于：所述送气管道上设有阀门二(6)，阀门二(6)的开度由高压管网(2)的压力控制；阀门二(6)与控制器(8)相连。4.根据权利要求1所述的冶金空分供氧管网系统，其特征在于：所述高压管网(2)的压力处于压力上限和压力下限A之间，第一球罐(3)的压力处于所述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。5.根据权利要求1所述的冶金空...

【专利技术属性】
技术研发人员：张培昆，王立，凌晨，牛子洋，陈恩军，吴冰，
申请(专利权)人：北京科技大学，首钢京唐钢铁联合有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11