철강공장

철강 공장의 공기 분리 장치 응용

 

철강 생산에는 효율적이고 안정적인 야금 공정을 유지하기 위해 대량의 산업용 가스가 필요합니다. 산소, 질소 및 아르곤은 제철, 철강 제련, 주조 및 열처리 작업 전반에 걸쳐 필수적입니다.

ASU(공기 분리 장치)는 고급 극저온 기술을 사용하여 대기 공기를 고순도 가스로 분리하여 철강 공장이 지속적인 가스 공급과 최적화된 생산 성능을 달성할 수 있도록 해줍니다.

숙련된 제조업체인 NEWTEK은 현대 철강 공장의 까다로운 작동 조건에 맞게 특별히 설계된 안정적인 공기 분리 솔루션을 제공합니다.

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고로 제철용 산소 공급

ASU 시스템의 산소는 고로 연소 효율을 향상시키고, 코크스 소비를 줄이며, 운영을 안정화하고, 철 생산 능력을 늘립니다.

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순산소로(BOF) 제강에 산소 적용

고순도-산소는 BOF 제강에서 불순물 제거를 지원하여 더 빠른 정련 반응, 정밀한 조성 제어 및 일관된 철강 품질을 가능하게 합니다.

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2차 야금 및 레이들 정련에 아르곤 사용

아르곤 교반은 용강의 균일성을 향상시키고, 개재물을 제거하며, 산화를 방지하고, 용강의 청결도와 기계적 성능을 향상시킵니다.

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철강 공장 운영 전반에 걸쳐 질소 적용

질소는 불활성 보호, 산화 방지, 파이프라인 퍼지 및 안전 지원을 제공하여 안정적이고 안전한 철강 공장 운영을 보장합니다.

3 공기 분리 공학 설계 특징

3.1 프로세스 흐름
1) 공기 분리 장치는 완전 저압- 압력 분자체 정화 흡착, 공기 부스터 터빈 팽창 메커니즘 냉동, 완전 증류 수소- 프리 아르곤 생산, 생성물 산소 내부 압축, 생성물 질소 외부 압축 및 아르곤 내부 압축의 공정 흐름을 채택합니다. 안정적인 작동, 고급 프로세스, 편리한 작동, 합리적인 장비 구성, 안전성 및 낮은 소비전력을 갖추고 있습니다.

2) 공기 예냉 시스템은 더러운 질소와 질소 냉각 순환수를 사용하므로 작동 유연성이 좋고 건조하고 더러운 질소와 과잉 질소를 최대한 활용합니다. 공기 냉각탑 구조는 안개가 없는 물이 분자체 흡착 시스템에 들어가는 것을 방지하기 위해 필요하고 신뢰할 수 있는 액체 범람 방지 조치를 채택합니다.

3) 분자체 흡착 시스템은 장기간 전환이 가능한 수직 활성 알루미나 + 분자체 이중-층 구조 분자체 흡착제를 채택합니다. 흡착제 및 전환 밸브는 수명이 길고, 시스템 전환 손실이 작고, 베드 저항이 작으며, 분자체가 불어나는 것을 방지하는 조치와 가능한 불어{5}}처리 조치가 있습니다. 재생 히터는 에너지 절약형 스팀 히터(전기 히터는 예비)를 채택합니다.{7}}

4) 증류탑의 상부탑(저{1}}압력탑)과 아르곤탑은 구조화된 패킹타워를 채택하여 탑의 저항을 줄이고 산소 및 아르곤 추출율을 더욱 향상시킵니다.
5) 터보팽창기는 부스터 제동방식을 채택하여 팽창공기량을 감소시키고 증류탑 상부탑을 안정적으로 만들어준다.
6) 공기 분리 장치를 설계할 때 대기압 액체 아르곤 저장 탱크에서 기화된 아르곤 가스의 회수를 고려합니다. 저장 탱크의 기화된 아르곤 가스는 아르곤 응축기 회수 장치로 들어가고 액체 질소에 의해 응축된 후 액체 아르곤 제품으로 액체 아르곤 저장 탱크로 돌아갑니다. 기화된 질소는 차가운 상자 더러운 질소 파이프라인으로 돌아가서 차가운 용량을 회복합니다.

3.2 주요기기의 설계 및 선정
1) 공기 분리 장비는 완전 증류 수소- 프리 아르곤 생산 기술을 채택하고 수소화 및 탈산소 공정을 취소하며 공장 설계 시 주 산소 생산 공장의 사이드 스팬 공장 레이아웃을 크게 단순화하고 공장 면적을 절약합니다. 안정적인 작동, 고급 프로세스, 편리한 작동, 합리적인 장비 구성, 안전성 및 낮은 소비.
2) 주요 장비는 모두 국내외 유명 브랜드이며, 메인 공기 압축기는 Atlas, 에어 부스터는 Siemens, 질소 압축기는 Atlas, 산소 부스터는 Hangyang을 선택하여 장비의 안정적인 작동을 보장합니다.
3) 주 공기 압축기의 모터 출력은 가변 주파수 모터를 사용하는 2x30000kW이고, 나머지는 주 전력망에 미치는 영향을 줄이기 위해 소프트 스타트를 사용합니다. 그리고 기계측/중앙 집중식 작동 모드가 각각 채택되어 장비의 원격 시작 및 중지 제어와 작동 상태 모니터링을 실현할 수 있습니다.
4) 산소 부스터는 기술적으로 신뢰할 수 있고 안전한 터빈 산소 압축기를 채택합니다.
5) 분자체는 수직 구조를 채택하고 파이프라인은 2-링 레이아웃을 채택합니다. 하단 링 파이프라인과 상단 링 파이프라인의 높이 차이는 18m이며 파이프라인의 가스 매체의 온도와 압력이 교대로 변경됩니다. 설계에서는 CAESARII 소프트웨어를 사용하여 파이프라인 응력 분석을 수행하고 합리적인 스프링 브래킷과 고정 브래킷을 설정합니다.

6) 모터에 필요한 순환 냉각수는 외부 배출이 없는 폐쇄-루프 순환 시스템을 채택합니다. 공장지역 내 각종 건물의 생활용수와 청소용수를 중앙에서 회수, 처리하여 하수배출 Zero를 달성합니다.
7) 장치의 주 냉각 및 원유 아르곤 응축기는 탄화수소와 같은 위험한 불순물의 축적을 방지하기 위해 1% 액체 배출을 구현합니다.
8) 장치는 장치의 가장 경제적인 작동 조건을 달성하기 위해 다양한 조건에서 작동할 수 있는 능력을 가지고 있습니다.

3.3 자동화 설계 특징
생산 및 공정 요구 사항에 따라 두 개의 60000m3/h 공기 분리 시스템 각각에 하나의 DCS 시스템이 설치되어 압축기 메인 플랜트와 공기 분리 시스템, 순환수 시스템 및 외부 통합 파이프라인 프로세스의 중앙 집중식 모니터링 및 제어를 완료합니다. 자동화 시스템은 운전자 스테이션, DCS 및 I/O 스테이션2으로 구성됩니다. DCS와 운영자 워크스테이션은 이더넷으로 연결되고, DCS와 I/O 스테이션은 버스로 연결됩니다. I/O 스테이션 또는 DCS와 필드 구성요소 간의 연결은 제어 케이블로 연결됩니다. 운전실은 산소 생산 제어실에 집중되어 있습니다.

3.3.1 운전실
운전자 스테이션과 현장 제어 스테이션은 다음 기능을 달성하기 위해 서로 통신합니다.

1) 생산 공정 매개 변수 표시, 흐름도 화면, 경보 화면 및 과거 추세 곡선 표시.

2) 제어 작동 모드 선택: 기계에서의 수동 제어, HMI 수동 제어, 자동 제어.

3) 인간{1}}컴퓨터 대화를 통해 설정값을 수정하거나 제어 장비의 작동을 직접 조작합니다.

4) 생산 보고서 인쇄 및 경보 인쇄 등

3.3.2 DCS 및 I/O 스테이션

현장 제어 스테이션은 프로세스 제어를 구현하는 핵심 장비입니다. 생산 공정과의 I/O 인터페이스를 제공하고, 공정 제어, 데이터 수집, 매개변수 계산 등을 수행한 후, 계산된 제어 신호를 I/O 모듈을 통해 필드 액츄에이터에 출력함으로써 생산 공정의 PID 제어, 시퀀스 제어, 논리적 연동 제어 등을 구현합니다. 본 프로젝트 DCS의 제어 기능에는 주로 다음이 포함됩니다. 공정 온도, 압력, 유량, 레벨, 분석 및 기타 데이터 수집 및 처리; 온도, 압력, 유량, 액체 레벨, 저항 등의 제어; 공기 압축기의 연동 제어 및 -서지 방지 제어; 냉각탑 제어; 분자체 정제의 타이밍 제어; 산소 터빈 압축기의 시동 및 정지 제어; 질소 압축기 등의 연동 제어 및 서지 방지-제어; 각 펌프의 운전 제어.

4 작동 효과
장비는 안정적으로 작동하며, 공기분리장치는 가동 이후 한번도 고장이나 정지가 발생하지 않았습니다. 장비의 에너지 소비가 줄어들고, 등가 단위 산소 생산 에너지 소비(내부 압축)는 0.55kW·h/m입니다. 운영 비용이 절감되고 산소 생산 공장의 고정 직원은 30명입니다.

5 결론
강의 조성을 합리적으로 설계하여 TSR로에 질소주입을 통해 질소합금을 실시하여 20Cr13N 스테인레스강을 개발하였습니다. 생산 공정이 간단하고 가격이 저렴하며 순도가 높고 구성이 안정적입니다. 개발된 20Cr13N 열간압연강대의 모든 성능지표는 시험생산 요구사항을 충족합니다. 질소 합금화를 통해 제품의 경화성 및 내식성이 크게 향상됩니다.