50 m3×3储罐汽化装置投运实践

蒋小林，袁 苑，石成军

（安徽马钢气体科技有限公司，安徽马鞍山 243000）

引言

汽化装置因设备少、工艺流程简单、操作方便，保供介质反应速度快等特点而作为氧气保供设备系统广泛运用。

随着某钢厂高炉大富氧及炼钢大量废钢技术的应用，氧气需求缺口较大、且时间紧，急需建1 套1.5 万m3/h 液氧气化装置，进行管网供气能力补充。要求项目设计在“安全、可靠、先进、低成本”的原则下，尽可能缩短时间、减少占地、节省投资。决定在一所高炉相近处建立1 套独立氧汽化装置，与原先的氧管网相连，以增强氧气保供能力。

1 流程简介

液氧通过低温汽车槽车运至新建液氧气化站，槽车通过卸车增压器对槽车储罐增压，利用压差将液氧送至站内50 m3×3 液氧真空储罐。工作条件下，储罐内的液氧经中压液氧泵增压至1.8 MPa 进入蒸汽水浴式气化器，与热水换热后转化为气态氧气并升高温度，出口温度约20 ℃，汽化器内水温由蒸汽直接加热，通过调阀维持水温约50 ℃，出汽化器的中压氧气，最后经调压阀组调压至1.6 MPa，进入用气管网其工艺流程图见图1。

图1 工艺流程图

2 流程工艺特点

（1）3×50 m3储罐采用并联供液方式，供应液氧气化泵连续使用。

（2）每台储罐出液管线设置快速切断阀和手动截止阀。

（3）槽车充液至储槽，进液方式采用顶部进液或底部进液方式。

（4）储槽设置自增压系统，增压系统由空温式增压器、自立式调节阀和手动截止阀、管路安全阀来共同完成。

（5）运行模式，采用液体槽车连续充液至储罐，气化泵同时运行供气方式。

3 气化装置的安装调试

3.1 气化装置工作方式

通过以上工艺流程及设备数据了解到，本套汽化装置是有别于空分机组通常使用的类别，既通常空分机组配备的汽化泵所用的液体是来自于自身的液体储罐，其液体储存量是根据空分机组产液量决定的容积，例如：1 套2 万m3/h 的空分机组一般配备的是500～1 000 m3液体氧储罐，由于液体储备量大而稳定，当汽化装置启运期间，运行稳定性可靠，波动小。而本套汽化装置，因时间紧等客观因素，采用了50 m3×3 的小储罐来配套1.5 万m3/h 液体泵，工艺具有一定的特殊性：

（1）1.5 万m3/h 液体泵气态氧量约等于消耗20 m3液态氧，50 m3×3的液体罐最多维持运行7 h 左右，所以，储罐在气化的同时补液。

（2）液体槽车补充液体倒换操作频繁，液位及储罐压力波动较大，对正在运行液体泵的稳定性影响较为明显，输出气量波动较大。

（3）液体槽车补充液体时，储罐自增压的压力控制需及时调控。

3.2 设备选型和安装时的优化措施。

储罐设计出口管通径为∅40 mm，液体泵进口通径为∅80 mm，3 个储罐出口管一并接至液体泵进口管，考虑充分保证液体泵泵前液体供应量充足，减少泵前液体因保温或液体量不足，而产生的介质温度升高导致汽蚀现象的发生，将泵前原先∅80 mm管改为∅100 mm管，从而保证泵前有充足的液体量。［1］

2 台液体泵A、B 设计为自动互切换运行模式，因备用泵冷态备用时，需要消耗一定液体量，本套系统储槽储液量有限的制约，改为一台运行，另一台泵热态备用，把相关逻辑控制条件关闭，不参与正常运行控制。

4 气化装置生产运行

4.1 槽车充液的影响一

在调试运行初期，采用了3 个储罐输液阀全部打开，以保证充足的液体进入液体泵前，泵运行较为正常。当储罐液位下降需要槽车补充液体量时，就出现液体泵流量出现大幅波动，由于流量波动，致使汽化器内温度随之波动，操作调整频繁且难以控制稳定。

由表1 中可以看出，当某一个或两个储罐在槽车充液时，因充液期间，槽车需要自增压进行的，由于储罐内压力变化和储罐出口管距离的影响，极易导致底部出液速度随之变化，致使与另外两个储罐出液速度扰动性增加，从而使得泵进液量发生波动，造成出口流量波动的连锁不稳定的现象。储罐出液管示意图见图2。

图2 储罐出液管示意图

表1 槽车充液时，储罐压力

针对这一现象，采取了改变原先液体供应方式：

（1）将原3个储罐输液阀全部打开，改为只使用2 个储罐向液体泵送液，退出1 个储罐，进行槽车充装，当储罐液位充满后，再与运行的储罐中低液位的进行倒换使用，退出的，按上述重复操作。这样，消除了泵后流量大幅波动的现象，也满足液体补充的连续性；

（2）当使用的2个储罐液位都处于低位时，可采取两个储罐同时充液操作，控制好槽车自增压压力数值，尽可能2 车压力相同，以保证2 储罐内压力接近。

4.2 槽车充液的影响二

当槽车向储罐里进行补充液体时，初期为减少充液时液体汽化损失，采用的是下进液的方式（见图3），造成储罐液位波动大，致使液体泵前、后压力波动，流量同样出现了波动不稳定。

图3 储罐进、出示意图

为解决此现象，通过摸索，优化了充液操作方式：

（1）根据槽罐液位安排槽车就位，根据用量情况安排槽车充液，范围在5 000 mm至6 000 mm。

（2）槽车进入指定槽罐充液口。

（3）槽车充装液体进储罐前期只从上进液口进液。

（4）槽车充装液氧储槽，前30 mm 在0.5 MPa 充装，待储槽压力平稳后槽车压力可增加到0.65 MPa，注意储罐压力，控制槽车压力不宜过高。

（5）充装储槽的槽车液体降到2～3 m3时，开下进液阀门同时关闭上进液阀门，充装时要时刻关注槽内压力，充装结束前保持储罐内压力不低于1.3 MPa。

4.3 长周期运行存在问题的解决

（1）问题一：南方空气湿度大，低温液氧泵长周期运行时，会有冷量通过迷宫及泵轴外泄，导致连轴器被冰块包裹，不利安全运行。

解决方法：设定使用周期，主动倒换液氧泵，备用泵复温解冻。泵联轴器外部，用DN12 仪表管通干燥氮气对结冰部位吹扫，加温除冰，并且形成相对干燥的环境，减缓结冰速度。

（2）问题二：用户方是钢厂，氧气管网压力波动大，当管网压力升高过快，泵背压高，流量低，液氧泵就会出现气蚀，失去供氧能力。

解决方法：保持泵出口与氧气管网的差压在150 kPa以上，避免出现泵有压力无流量的状况。保持泵的回流阀开度20%以上，维持液氧泵运行时的最小流量，避免气蚀。［2-3］

自装置投运以来，已运行16 个月，用户用量大时，最多24 h 导入储罐18 车次（液体约400 m3），未出现一起因充液而导致的介质断供事故。

5 结束语

这次小储罐汽化装置从设备土建施工到系统投运，历时2个半月左右完成。整个过程，充分体现了汽化装置见效快的特点。通过实践中，摸索设备安装及现场操作的经验积累，为今后汽化装置灵活广泛的应用，提供了有利的借鉴作用。