Оглавление
Введение
1.Общие сведения о кислородном цехе
1.1 Технологический процесс разделения воздуха
1.2 Техническая оснащенность кислородного отделения
1.2.1Участок разделения воздуха
1.2.2 Участок компрессии воздуха
1.2.3 Отделение компрессии кислорода и азота
1.2.4 Участок редких газов
1.3 Воздухоразделительная установка «Linde»
1.3.3 Описание воздухоразделительной установки
1.3.4 Краткое описание технологического процесса
2. Расчет теплообменного аппарата Е2617
2.1 Тепловой конструктивный растет ТОА
2.2 Компоновочный расчет теплообменного аппарата
2.3 Гидродинамический расчет теплообменного аппарата
2.4 Экономический расчет
3. Энергосбережение
4. Охрана труда
4.1 Вредные и опасные вещества в воздухоразделительных установках и способы защиты от них
4.2 Требования к помещениям по размещению оборудования
4.3 Анализ установки на возможность аварии, способы защиты
4.4 Пожарная профилактика
4.5 Испытание сосудов работающих под давлением
5. Безопасность жизнедеятельности
5.1 Анализ источников опасности и вредностей
5.1.1 Анализ условий труда в кислородном цехе
5.1.2 Технологическое оборудование, его характеристики
5.2 Оценка опасных и вредных производственных факторов
5.3 Расчет и оценка сопротивления защитного заземления электрооборудования
5.3.1 Введение и исходные данные
5.3.2 Расчет сопротивления защитного заземления электрооборудования
5.3.3 Оценка эффективности защиты заземляющего устройства
5.4 Оценка устойчивости здания кислородного цеха при взрыве газовоздушной смеси
5.4.1 Введение и исходные данные
5.4.2 Определение избыточного давление во фронте ударной волны
5.4.3 Оценка устойчивости здания
Заключение
Список использованных источников
Введение
На ПАО «НЛМК» метод получения кислорода для промышленного производства основан на методе ректификации (процессе разделения жидких смесей на их составные части путём многократного испарения жидкости) - глубокого охлаждения. Метод основан на сжижении воздуха путём охлаждения его до температуры кипения и последующего разделения на отдельные составляющие.
На территории комбината кислород транспортируется в различных состояниях и при разном давлении, как один из продуктов процесса глубокого охлаждения. Согласно требуемым параметрам он подается на технологические нужды. Например, для процессов выплавки чугуна и стали, зачистки и резки слитков в сталепрокатном производстве, литейном производстве (для интенсификации процесса горения топлива и повышения температуры нагрева чугуна), а так же для сварки. За пределами ПАО «НЛМК» кислород используется в медицинских целях (создания лекарств от астмы).
1. Общие сведения о кислородном цехе
1.1 Технологический процесс разделения воздуха
Кислородный цех организационно состоит из:
а) кислородного отделения №1;
б) кислородного отделения №2;
в) служба сетей, сооружений и компрессорных станций.
Протяжённость сетей трубопроводов по комбинату:
а) сеть трубопроводов для транспортировки кислорода - 76,7 км;
б) сеть трубопроводов для транспортировки сжатого воздуха- 101,4км;
в) сеть трубопроводов для транспортировки азота- 70,7 км;
г) сеть трубопроводов для транспортировки аргона- 28,9 км;
Суммарная протяженность 277,7км.
Кислородный цех один из самых энергоёмких производств комбината, потребляя 33,3% от общего объёма выработки электроэнергии. На ПАО «НЛМК» техника получения кислорода для промышленного производства основана на методе ректификации (процессе разделения жидких смесей на их составные части путём многократного испарения жидкости) - глубокого охлаждения.
Метод основан на сжижении воздуха путём охлаждения его до криогенной температуры и последующего разделения на его составляющие.
Технологический процесс разделения воздуха состоит из следующих этапов:
а) очистка воздуха от пыли и других вредностей;
б) сжатие воздуха в компрессорах;
в) очистка сжатого воздуха от двуокиси углерода;
г) осушка сжатого воздуха и очистка его от углеводородов;
д) сжижение и ректификация воздуха для разделения на кислород, азот, аргона, криптон - ксенона, неон - гелия;
е) сбор полученных жидких продуктов разделения;
ж) наполнение газообразными сжатыми продуктами баллонов, подача сжатых продуктов потребителю по трубопроводам и наполнение цистерн жидкими продуктами разделения;
з) очистка редких газов от кислорода и азота и доведением их концентрации до требований ГОСТа и наполнение этих газов в баллоны.
1.2 Техническая оснащенность кислородного цеха
Отделение №1оснащено:
1.2.1 Участок разделения воздуха
На участке разделения воздуха функционирует следующее оборудование:
а) блок №1, 2 -установка АКт-30 (30000 м3/ч азота, технологического кислорода 17000 м3/ч, криптоноксенонового концентрата 20-25 м3/ч);
б) блок №4, 5 - установка «Linde» (40000 м3/ч азота, 34000 м3/ч кислорода, 1000 м3/ч аргона, 50 м3/ч криптоноксенонового концентрата, 6 м3/ч неоногелиевой смеси);
в) блок №9 - установка АКАр-40 (40000 м3/ч азота, 35000 м3/ч, криптоноксенонового концентра 25-50 м3/ч, неоно-гелиевой смеси 3-6 м3/ч);
г) блок №10- установка КААр-30М (34000 м3/ч кислорода, азота 40000м3/ч, аргона 500-990 м3/ч, криптоноксенонового концентра 25-50 м3/ч, неоногелиевой смеси 3-6 м3/ч);
д) установка очистки аргона от кислорода СОАр.
1.2.2 Участок компрессии воздуха
На участке компрессии воздуха эксплуатируются:
а) 5 компрессоров К-3000-61-1 с приводом от турбины;
б) 4 компрессора К-1500-62-2 с приводом от электродвигателя (ЭД);
в) 2 компрессора К-1700-62-2 с приводом от ЭД.
1.2.3 Отделение компрессии кислорода и азота
На участке компрессии кислорода и азота расположено:
а) 6 кислородных компрессоров КТК - 12,5/35 с приводом от ЭД;
б) 3 азотных компрессора К-345-92-1 с приводом от ЭД;
в) азотный компрессор КТК-12,5/8 с приводом от ЭД;
г) 2 азотных компрессора КТК-7 с приводом от ЭД;
д) 3 азотных компрессора КТК-12,5/35 с приводом от ЭД;
е) 5 газодувок ТГ-200-1,4 с приводом от ЭД;
1.2.4 Участок редких газов
На участке редких газов функционирует:
а) установка УСК-1М для получения криптоноксеноновой смеси;
б) установка обогащения неоногелиевой смеси (УОНГС);
в) наполнители кислорода и аргона.
Основными потребителями кислорода являются: доменный цех-1 (ДЦ-1), доменный цех-2 (ДЦ-2), конвертерный цех-1 (КЦ-1), конверторный цех-2 (КЦ-2), ТЭЦ и др.
Технический кислород от ВРУ кислородного отделения №1 и кислородного отделения №2 поступает на всасывание кислородных компрессоров КТК - 12,5/35 и ЦКК - 400/40.
Кислород после кислородных компрессоров давлением до 3,2 МПа поступает в кислородо-распределительные пункты №1 и №2 (далее по тексту КРП-1 и КРП-2).
Кислород от КРП-1 давлением 1,7МПа подается в КЦ-1 и давлением 1,5МПа на автогенные нужды газового цеха; ДЦ-1; КЦ-1; коксохимического производства (КХП); КИПиА; теплосилового цеха (ТСЦ); производство горячего проката (ПГП).
Технический кислород от КРП-2 давлением 1,6 МПа подается в КЦ-2 и на автогенные нужды КЦ-2, ДЦ-2,ремонтного цеха сталеплавильного оборудования-2 (РЦСО-2), ремонтного цеха прокатного оборудования (РЦПО-1-2), производства холодного проката и покрытий (ПХПП) и прочие.
В ДЦ-1 и ДЦ-2 кислород используется для интенсификации техно-логического процесса.
В КЦ-1 и КЦ-2 кислород нужен для получения стали и чугуна и резки слябов.
1.3 Воздухоразделительная установка «Linde»
1.3.1 Технические характеристики перерабатываемого воздуха на входе в систему предварительного охлаждения
Технологический воздух:
а) в 100% режиме работы 174000нм3/ч
б) в 70 % режиме работы 124000нм3/ч.
1.3.2 Производительность вру по отдельным продуктам разделения и их параметры
Кислород газообразный 34000нм3/ч, концентрация 99,6 %, давление 1,2 бар. воздух кислородный цех испаритель теплообменный
Кислород жидкий 600нм3/ч, концентрация 99,7%, давление 1,2-3 бар.
Азот газообразный 40000нм3/ч, концентрация 0,0005%, давление 1,05 бар.
Азот жидкий 200нм3/ч, концентрация 0,0005%, давление 1,2 бар.
Аргон чистый жидкий 1000нм3/ч, концентрация 99,998%, доля 0,0005%, доля 0,0005%, давление 1,2-3 бар.
Сырой Kr-Xe газообразный 50нм3/ч, концентрация Kr-Xe 0,35%, давление 1,05-1,1 бар.
Сырой Ne-He газообразный 6нм3/ч, концентрация Ne-He 50%, давление 5,7 бар.
1.3.3 Описание воздухоразделительной установки
Принцип работы ВРУ основан на охлаждении, очистке и последующем разделении предварительно сжатого атмосферного воздуха на кислород, азот, аргон и другие составляющие.
ВРУ представляет собой конструкцию, состоящую из арматуры, машинного оборудования, аппаратов и трубопроводов.
Часть аппаратов, арматуры и трубопроводов, с целью уменьшения потерь холода в окружающую среду, заключены в металлические кожухи, заполненные перлитом.
Арматура, необходимая для управления работой ТДК, с целью удобства эксплуатации размещена в отдельном блоке.
Для ведения технологического процесса, ВРУ имеет систему контроля и управления.
Обозначения оборудования, арматуры, аппаратов и трубопроводов приведены согласно принципиальной схемы ВРУ Linde.
Технологическая схема построена с применением блока комплексной очистки воздуха (БКО).
1.3.4 Краткое описание технологического процесса
Основным принципом процесса является разделение воздуха на различные компоненты с различными парными давлениями.
Сжатый технологический воздух, пройдя систему азото-водяного охлаждения (АВО), которая состоит из азотного скруббера (Е2417) и воздушного скруббера (Е2416), воздух направляется в блок комплексной очистки (БКО), который состоит из двух попеременно работающих адсорбера (А2626А/В), заполненных цеолитом.
Пройдя через цеолит (молекулярные сита) воздух очищается от водяных паров, углеводородов, частично от ацетиленов. Адсорберный блок попеременно циклично регенерируется отбросным азотом, подогреваемым в (Е2617) за счёт перегретого пара.
Далее основная часть воздуха направляется в теплообменные аппараты(Е3117А/В; Е3118; Е3119А/В; Е6124), где воздух охлаждается с газообразными продуктами разделения почти до температуры сжижения и вдувается в нижнюю колонну (Т3211) в количестве 97300 Нм3/ч.
Часть воздуха в количестве 41100 нм3/ч отводится в конденсатор колонны сырого Kr-Xe(Т5111), откуда он после конденсации стекает в нижнюю колонну.
С этой линии жидкого воздуха в количестве 50 Нм3/ч отдувается Ne+He+H2 в куб колонны Ne-He(Т6111).
Часть воздуха в количестве 23000 Нм3/ч отбирается после БКО на поток к турбодетандеру. Воздух этого потока проходит теплообменник (Е3429) и направляется в один из бусторных компрессоров (С3420А/В), где сжимается до 9,2 бар.
После подогретый в (С3420А/В) воздух охлаждается в теплообменнике(Е3421) оборотной водой и в теплообменнике (Е3429) до температуры плюс 280С, далее он транспортируется в основное теплообменное оборудование (Е3117А/В; Е3118; Е3119А/В), откуда после охлаждения доминус114 0С выводиться из середины теплообменников и поступает в турбодетандер (Х3471А/В), где за счёт расширения до 1,5бар охлаждается до минус 173 0С, и поступает в середину верхней колонны (В.К.) Т3212.
В нижней колонне (Н.К.) Т3211 воздух разделяется на азот и кубовую жидкость обогащённую кислородом. Кубовая жидкость пройдя теплообменник-испаритель (Е4119) направляется в конденсаторы Е4116 колонны (Т4111) и Е4118 колонны (Т4112).
Газообразный азот из головы нижней колонны поступает в основной конденсатор (Е3226), где конденсируется в противотоке жидкого кислорода за счёт разности давлений, идёт на орошение нижней колонны (Т3211).
С этой линии жидкого азота отдувается Ne+He+H2 в количестве 550 нм3/ч в куб колонны Ne-He(Т6111).
Из головы нижней колонны (Т3211) отбирается 200 нм3/ч азота, который пройдя теплообменный аппарат(Е6424), используется в качестве регенерирующего газа для адсорберов жидкого кислорода (А3327А/В).
С кармана верхней части Н.К., через теплообменное оборудование переохладителя жидкости (Е3316) отбирается жидкий азот для орошения в верхней колонне и в конденсатор-дефлегматор (Е6116) колонны Т6111. Есть так же возможность подачи жидкого азота потребителю.
С кармана нижней части нижней колонны отбирается грязная азотная флегма в количестве 33000 Нм3/ч, которая пройдя переохладитель жидкости (Е3316)поступает на орошение в верхнюю колонну (Т3212).
В верхней колонне (Т3212) продолжается разделение воздуха на кислород, чистый и отбросной азот.
Чистый азот 66500 Нм3/ч пройдя переохладитель жидкости (Е3316), основные теплообменники (Е3119А/В), нагревается до температуры окружающей среды, отпускается потребителю в количестве 40000 Нм3/ч, остальная часть продукционного азота идёт в азотный скруббер (Е2417) для охлаждения воды.