Токарев В.С.

Министерство образования науки Российской Федерации.

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный университет имени Г. Н. Носова»

Кафедра теплоэнергетических систем.

Доклад по ознакомительной практике.

Выполнил: студент группы

ЭТБ-11.Токарев В.С.

Магнитогорск 2011

Кислородно-компресорный цех.

1)История развития.

15 декабря 1941 директором ММК подписан приказ № 587 о создании кислородно-компрессорного цеха. Он обеспечивал все цехи комбината кислородом в баллонах и сжатым воздухом, вырабатываемым поршневыми компрессорами. Но кислород и сжатый воздух на комбинате начали получать намного раньше. В 1933 в районе доменного цеха был смонтирован воздушный поршневой компрессор с ременной передачей производительностью 25 куб. м в мин. 15 августа 1936 была смонтирована кислородная установка высокого давления (200 кг/см2) фирмы "МЕССЕР" производительностью 30 куб. м в час кислорода (5 баллонов в час). В 1933-36 строились компрессорная станция № 1 с 8-ю компрессорами фирмы "БОРЗИГ и компрессорная станция № 2 - в районе прокатных цехов с двумя компрессорами фирмы "БОРЗИГ". В 1939 началось строительство кислородной станции № 1, где в 1941 была пущена первая советская кислородная установка "ВАТ". Одновременно была построена и наполнительная станция. Кислородная станция находилась в подчинении котельно-ремонтного цеха, компрессорные - паросилового цеха. Руководил коллективом кислородной станции В.Я. Хлюпин. На кислородной станции в 1941-42 были смонтированы эвакуированные установки фирмы "ГЕЙЛАНДТ" и фирмы "ЭРЛИКИД". Начальником кислородно-компрессорного цеха был назначен Блесткин. В послевоенное время кислородно-компрессорный цех получил свое дальнейшее развитие. Смонтированы отечественные установки типа КГ-300-2Д, КГ-1000 производительностью от 300 до 1000 куб. м кислорода в час. Цехи комбината стали получать автогенный кислород по трубам. Кислородный цех вошел в состав паро-кислородного производства, которое возглавлял А.А. Тверской. Начальником кислородного цеха был назначен М.А. Петров. В 1963-64 началось строительство первой очереди 4-й кислородной станции. Были пущены в эксплуатацию новые отечественные кислородные блоки типа БР-2М производительностью 13 тыс. куб. м кислорода в час. Кислород стал подаваться на новые двухванные печи мартеновского цеха № 1 и машины огневой зачистки заготовок в обжимных цехах. В 1969 начинается строительство второй очереди кислородной станции № 4, где уже в 1970 в строй была введена новая мощная установка. В 1971 парокислородное производство приказом директора комбината разделено на два отдельных цеха: паросиловой и кислородный. Кислородный цех возглавил М.А. Петров. С 1970 по 1975 смонтированы новые воздушные компрессоры К-300 с приводом от паровых турбин. Сжатый воздух предназначался для вновь смонтированных пяти кислородных установок производительностью до 35 тыс. куб. м в час каждый. В это же время построена компрессорная станция № 2. Сжатым воздухом обеспечиваются печи мартеновских цехов. В 1979-80 построена 5-я кислородная станция с монтажом двух современных установок производительностью по 30 тыс. куб. в час. В 1986 здесь вводится в эксплуатацию третья и в 1990 - четвертая установка. Цехи комбината получили дополнительные продукты разделения воздуха - аргон и азот. В 1979 создано кислородно-компрессорное производство, которое возглавил М.А. Петров. В состав кислородно-компрессорного производства вошли кислородно-компрессорный цех № 1 (начальник Ю.Г. Щербак) и кислородно-компрессорный цех № 2 (начальник Л.Г. Середа). В 1982 начальником ККП назначается Л.Г. Середа, начальником ККЦ № 1 - Л.Г. Гримберг, начальником ККЦ № 2 - В.Ф. Герасимов. В 1992 начальником ККЦ-1 назначается В.М. Ярошевич. Начальником ККЦ-2 в 1989 назначается А.В. Семенов, а в августе того же года - А.И. Точилкин. В 1998 образован кислородный цех во главе с А.В. Семеновым.

Атмосферный воздух представляет собой смесь, содержащую по объёму кислорода 20,93% и азота 78,03%, остальное - аргон и другие газы нулевой группы, углекислота и пр. Указанные цифры относятся к осушенному воздуху без влаги. Содержание водяных паров в воздухе может меняться в широких пределах в зависимости от температуры и степени насыщения. Для получения технически чистого кислорода воздух подвергается глубокому охлаждению и сжижается (температура кипения жидкого воздуха при атмосфер­ном давлении-194,5°). Полученный жидкий воздух подвергается дробной перегонке или ректификации в ректификационных колон­нах. Возможность успешной ректификации основывается на доволь­но значительной" разности (около 13°) в температурах кипения жид­ких азота (-196°) и кислорода (-183°).

Схема заводской установки для производства кислорода из воз­духа показана на фиг. 118. Воздух, засасываемый многоступенча­тым компрессором, проходит сначала через воздушный фильтр, где очищается от пыли, затем проходит последовательно ступени ком­прессора (на фигуре изображён четырёхступенчатый компрессор). За каждой ступенью компрессора давление воздуха возрастает и доводится до 50-220 атм в зависимости от системы установки и стадии производства. После каждой ступени компрессора воздух

проходит злагоотделитель, где осаждается зода, конденсирующаяся при сжатии воздуха, и водяной холодильник, охлаждающий воздух и отнимающий тепло, образующееся при сжатии. Между второй и третьей ступенями компрессора для поглощения углекислоты из воздуха включается аппарат - декарбонизатор, заполняемый вод­ным раствором едкого натра. Сжатый воздух из компрессора про­ходит осушительную батарею из баллонов, заполненных кусковым едким натром, поглощающим влагу и остатки углекислоты. Воз­можно полное удаление влаги и углекислоты из воздуха имеет су­щественное значение, так как замерзающие при низких температу­рах вода и углекислота забивают трубки кислородного аппарата сравнительно малого сечения и заставляют прекращать работу установки, останавливая её на оттаивание и продувку кислородного аппарата.

Пройдя осушительную батарею, сжатый воздух поступает в так называемый кислородный аппарат, где происходит охлаждение и сжижение воздуха и его ректификация с разделением на кислород и азот. Нормальный кислородный аппарат включает две ректифи­кационные колонны, испаритель, теплообменник, дроссельный вен­тиль. Сжатый воздух охлаждается в теплообменнике отходящими из аппарата кислородом и азотом, дополнительно охлаждается в змеевике испарителя, после чего проходит дроссельный вентиль, расширяясь и снижая давление. Вследствие эффекта Джоуля-Том­сона температура воздуха при расширении резко падает и про­исходит его сжижение.

Жидкий воздух испаряется в процессе ректификации, процесс - испарения и отходящие газообразные продукты ректификации ■- азот и кислород - охлаждают новые порции сжатого воздуха, по­ступающего из компрессора, и т. д. Газообразный азот чистотой 96-98% обычно не используется и из теплообменника выпускается в атмосферу. Газообразный кислород чистотой 99,0-99,5% направ­ляется в резиновый газгольдер, откуда засасывается кислородным компрессором и подаётся для наполнения кислородных баллонов под давлением 150 атм.

Установка работает непрерывно круглосуточно до замерзания аппарата или появления каких-либо неисправностей, требующих остановки для ремонта. По замерзании аппарата работа прекра­щается и начинается период отогрева аппарата тёплым воздухом, подаваемым компрессором. По окончании отогрева производятся продувка аппарата, необходимый текущий ремонт, и установка го­това к новому пуску.

Полный производственный цикл установки называется «кампа­нией», нормальная продолжительность которой около 600 час., из них полезной работы с выдачей кислорода 550-560 час. В пуско­вой период, когда требуется интенсивное охлаждение аппарата и скорейшее создание запаса жидкого воздуха, компрессор подаёт воздух под давлением около 200 атм, когда же устанавливается нормальный ход процесса, расход холода уменьшается и рабочее давление компрессора снижается до 50-80 атм. Сказанное отно-

сится к получению из аппарата газообразного кислорода, который уносит с собой немного холода из аппарата, отдавая большую часть холода в испарителе и теплообменнике аппарата. В настоящее вре­мя часто значительная часть кислорода отбирается из аппарата в жидком виде. С жидким кислородом, имеющим температуру -183°, из аппарата уносится много холода, и для возможности нормаль­ной работы установки необходимо усилить охлаждение системы. Это достигается двумя путями: 1) повышением рабочего давления воздушного компрессора; 2) совершением внешней работы при рас­ширении воздуха.

При работе установки для получения жидкого кислорода рабо­чее давление воздушного компрессора поддерживается около 200 атм на протяжении всей кампании, вместо 50--80 атм, доста­точных для производства газообразного кислорода. При производ­стве жидкого кислорода сжатый воздух из компрессора разделяется на два примерно одинаковых потока, один из которых направляется непосредственно в кислородный аппарат, как было описано выше, другой же предварительно поступает в специальную поршневую машину, так называемую расширительную машину или детандер. В детандере поступающий сжатый воздух расширяется, совершая внешнюю работу, и снижает давление с 200 до 6 атм. Расширение в детандере с совершением внешней работы охлаждает воздух зна­чительно сильнее, чем расширение в дроссельном вентиле кисло­родного аппарата за счёт эффекта Джоуля-Томсона. Воздух охлаж­дается на выходе из детандера примерно до -120° и поступает в кислородный аппарат, смешиваясь с частью воздуха, поступающего в кислородный аппарат помимо детандера. Указанные изменения позволяют непрерывно отбирать жидкий кислород из аппарата без нарушения процесса производства.

1 м3 кислорода при 760 мм рт. ст. и 0° весит 1,43 кг, а при 20° - 1,31 кг.

1 л жидкого кислорода весит 1,13 кг и, испаряясь, образует 0,79 м3 газообразного кислорода при 0° и 760 мм рт. ст. 1 кг жид­кого кислорода занимет объём 0,885 л и, испаряясь, образует 0,70 м3 газообразного кислорода при 0° и 760 мм рт. ст. Техниче­ские данные стандартных кислородных установок, изготовляемых в Советском Союзе, приведены в табл. 15.

Установки на 5 и 30 м3/час изготовляются не только стацио­нарными, но и передвижными.

В последние годы в Советском Союзе академик П. Л. Капица разработал новый процесс производства кислорода из воздуха. От всех существующих этот способ отличается низким рабочим давле­нием сжатого воздуха, всего 6 атм. Сжатие воздуха производится турбокомпрессором, основным производителем холода служит турбо­детандер, предварительное охлаждение воздуха производится в ре­генераторах. Установка даёт жидкий кислород.

По действующему в СССР стандарту технический кислород 1-го сорта для сварки и резки металлов должен иметь степень чистоты не ниже 99%.

Таблица 15 Технические данные кислородных установок, изготовляемых в СССР Наименование показателей Кислородные установки Производительность установки: а) газообразного кислорода в м31час б) жидкого кислорода в кг/час. . Количество воздуха, перерабатывае­мого компрессором (для 20° и 760 мм рт. ст.) в м31час....................................................... Рабочее давление воздушного ком­прессора в атм: а) для установившегося производ­ства газообразного кислорода. б) в пусковой период и для произ­водства жидкого кислорода. . . Мощность приводного мотора ком­прессора в кет............................................................ Расход электроэнергии в квт-час: а) на 1 л& газообразного кислорода б) на 1 кг жидкого кислорода. . .

Производство кислорода из воздуха ведётся непрерывно круг­лосуточно, в малых масштабах оно нерентабельно. Обычно лишь предприятия с большим потреблением кислорода, не менее 400- 500 ж3 в сутки, могут иметь собственные кислородные установки, основная же масса потребителей со средним и малым потреблением кислорода получает его со специальных кислородных заводов. По­этому существенное значение приобре­тает транспорт и хранение кислорода, часто обходящиеся дороже его произ­водства. Кислород обычно хранится и транспортируется в газообразном виде в стальных баллонах под давлением 150 атм.

Кислородный баллон (фиг. 119) представляет собой цилиндр со сфериче­ским днищем и горловиной для крепле­ния запорного вентиля. На нижнюю часть баллона насаживается башмак, позволяющий ставить баллон верти­кально. На горловину насаживается кольцо с резьбой для навёртывания защитного колпака. Горловина имеет

внутреннюю коническую резьбу для ввёртывания вентиля. По ГОСТ баллоны изготовляются из стальных цельнотянутых труб углероди­стой стали с пределом прочности не ниже 65 кг/мм2, пределом теку­чести не ниже 38 кг! мм2 и относительным удлинением не ниже 12%. Кислородные баллоны изготовляются для разных целей ёмкостью от 0,4 до 50 л. В технике применяются главным образом бал­лоны ёмкостью 40 л. Такой баллон имеет наружный диаметр 219 мм, длину корпуса 1390,лш, толщину стенки 8 мм; весит баллон без кисло­рода около 67 кг.

Баллоны из углеродистой стали для рабочего давление 150 атм имеют вес тары 1,6-1,7 кг/л ёмкости. В последнее время начато освоение баллонов из легированных сталей с пределом прочности 100-120 кг/мм2, что даёт возможность повысить рабочее давление баллонов и снизить их вес в 2-2,5 раза для той же ёмкости и ра­бочего давления. Чтобы избежать опасных ошибок при наполнении и использовании, баллоны для разных газов окрашиваются в раз­личные цвета, кроме того, присоединительный штуцер запорного вентиля имеет различные размеры и устройство. Кислородные бал­лоны окрашиваются снаружи в голубой цвет и имеют надпись чёр­ными буквами кислород. Через каждые пять лет кислородный бал­лон подвергается обязательному испытанию в присутствии инспек­тора Котлонадзора, что отмечается клеймом, насекаемым на верх­ней сферической части баллона. Производится также гидравличе­ское испытание на полуторное рабочее давление, т. е. на 225 атм. Вентиль кислородного баллона изготовляется из латуни. Присоеди­нительный штуцер вентиля имеет правую трубную резьбу Во время хранения вентиль защищается предохранительным колпаком, который навёртывается на наружное кольцо горловины баллона. Баллон, заполненный кислородом под давлением 150 атм, при на­рушении правил обращения с ним может дать взрыв значительной разрушительной силы. Поэтому при обращении с кислородными баллонами необходимо строго соблюдать установленные правила безопасности. В особо ответственные или опасные цехи рекомен­дуется вообще не вносить кислородных баллонов, а располагать их вне цеха в отдельной пристройке, и подавать в цех по трубо­проводу редуцированный кислород пониженного давления, обычно 10 атм.

Простейшая пристройка в форме железного шкафа у наружной стены цеха показана на фиг. 120. Обычно в цехе не должно нахо­диться одновременно более 10 баллонов. В цехе баллоны должны прикрепляться хомутом или цепью к стене, колонне, стойке и т. п. для устранения возможности падения. На территории завода бал­лоны нужно переносить на носилках или лучше перевозить на спе­циальных тележках; переносить баллоны на руках или на плечах запрещается. При перевозке баллонов на автомашинах или подво­дах необходимо обязательно применять деревянные подкладки, устраняющие перекатывание и соударения баллонов. Погрузка и выгрузка баллонов должны производиться осторожно, без толчков и ударов. Баллоны необходимо защищать от нагревания, например

от печей, вызывающего опасное повышение давления газа в бал­лонах. При работах летом на открытом воздухе в солнечную пого­ду следует прикрывать кислородные баллоны мокрым брезентом. Нельзя допускать загрязнения баллона, в особенности его вен­тиля, маслами и жирами, кото­рые самовозгораются в кислоро­де, что может привести к взрыву баллона. Баллоны с кислородом должны храниться в специально отведенных отдельных складах.

Транспортирование газообраз­ного кислорода в баллонах об­ходится дорого, иногда дороже стоимости самого кислорода.

Нормальный баллон ёмкостью 40 л, весящий около 67 кг, вме­щает 4x150 = 6000 л = 6 м3 ки­слорода, весящего всего 6х 1,3=

7,8 кг, так что на вес полезно - го груза 7,8 кг приходится пере-

возить тару 67 кг, т е. вес тары ФнГ ш пристройка для кислород-

составляет почти 90%, а полез - ных баллонов,

ный груз-10%. Если учесть

ещё содержание, ремонт и амортизацию баллонов, то часто стои­мость кислорода на месте у потребителя в два-гри раза превышает отпускную его стоимость на кислородном заводе. Поэтому значи­тельный экономический интерес представляет доставка кислорода с кислородного завода потребителям в жидком виде, при котором вес тары составляет около 50% общего веса груза, и при том же весе перевозимого груза доставляется жидкого кислорода в пять раз больше, чем при перевозке его в газообразном виде.

Для возможности пользования жидким кислородом необходимы:

1) транспортный танк для перевозки жидкого кислорода, установ­ленный на автомашине, обычно принадлежащий кислородному за­воду; 2) газификатор, служащий для превращения жидкого кисло­рода в газообразный и устанавливаемый обычно у потребителя кислорода.

Транспортный танк для перевозки жидкого кислорода в основ­ном представляет собой шар из листовой латуни, заключённый в стальной кожух; пространство между шаром и кожухом запол­нено теплоизоляционным материалом - порошкообразной угле­кислой магнезией. Жидкий кислород заливается в танк через приёмно-спускной вентиль, заполняет латунный шар, а забирается из него через гибкий шланг, присоединённый к вентилю. Так как окружающая температура воздуха всегда выше его критической температуры, то жидкий кислород неизбежно испаряется, т. е. про­исходит непрерывная потеря кислорода в окружающую атмосферу вследствие испарения. При хорошем состоянии теплоизоляции танка
эта потеря может быть сведена до 0,3% в час. На случай повыше­ния давления танк снабжён предохранительным клапаном.

Потребители жидкого кислорода должны иметь газификаторы. Кислородные газификаторы разделяются на стационарные и пере­носные, а также на: а) низкого давления или холодные, подающие кислород в распределительную трубопроводную сеть при давлении до 15 атм, и б) высокого давления или тёплые, дающие кислород, для наполнения баллонов под давлением 150-165 атм.

Наиболее распространён на наших заводах стандартный стацио­нарный холодный газификатор ёмкостью 1000 л жидкого или 800 м3" газообразного кислорода. Газификатор устанавливается в отдельном помещении. Установка рассчитана на рабочее давление до 15 атм и состоит из газификатора, испарителя н реципиента. Газификатор" состоит из толстостенного стального шара, внутри которого поме­щается тонкостенный латунный шар для жидкого кислорода. Шар - газификатора находится в кожухе; пространство между кожу­хом и шаром заполняют магнезией, как в кислородных танках. На­полняется газификатор жидким кислородом из транспортного танка через вентиль и гибкий шланг. Из газификатора жидкий кислород поступает в змеевик испарителя и оттуда газообразный кислород направляется в сеть кислородных трубопроводов. Для вырав­нивания колебаний давления приключается рессивер ёмкостью - около 10 м3.

Введение

в) доменное производство;

д) прокатное производство.

Требования по выполнению режимов труда и отдыха.

1.3.1. Режим труда и отдыха апратчиков производится согласно графику, «4-х бригадный 2-х сменный при непрерывной производственной неделе с 12-ти часовыми сменами, утвержденному директором по персоналу и общим вопросам.

1.3.2. Вступление на дежурство и уход с дежурства аппаратчика производится по утвержденному графику. Меняться дежурством только с разрешения администрации отделения.

1.3.3. Для приемки смены нужно явиться на рабочее место не менее чем за 30 минут до начала дежурства.

1.3.4. В случае невыхода на работу сменщика необходимо сообщить сменному мастеру участка разделения воздуха. Уход с дежурства в данном случае, до сдачи смены, запрещается.

1.3.5. Сдачу дежурства разрешает начальник смены.

1.3.6. Во всех случаях приемка смены производится после разрешения сменного мастера участка разделения воздуха.

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ.

Требования к использованию средств защиты работников.

2.3.1. Аппаратчик должен работать в спецо­дежде, застегнутой на все пуговицы. На одежде не должно быть развеваю­щихся частей, которые могут быть захвачены движущимися (вращающимися) частями механизмов. Засучивать рукава спецодежды запрещается.

При нахождении в помещениях с действующим энергетическим оборудо­ванием, камерах, каналах, тоннелях и в ремонтной зоне аппаратчик должен надевать застегнутую подбородным ремнем за­щитную каску. Волосы должны убираться под каску.

2.3.2. При выходе в рабочую зону с повышенным уровнем шума необходимо пользоваться берушами.

2.3.3. При авариях в газовом хозяйстве необходимо использовать газозащитную аппаратуру (ГЗА) – кислородные изолирующие противогазы.

2.3.4. При обслуживании мазутных форсунок пользоваться светозащитными очками.

2.3.5. При производстве работ по продувке водоуказательных колонок и при проверке СПУ, если аппаратчик выполняет обязанности обходчика, использовать защитные очки или прозрачную маску для лица.

2.3.6. При производстве одноразовых работ по уборке рабочей зоны, покраске закрепленного оборудования пользоваться респираторами и защитными очками.

2.3.7. Производство всех видов работ, кроме уборки вращающихся механизмов, производить в рукавицах.

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПО ОКОНЧАНИИ РАБОТЫ.

Порядок безопасного отключения, остановки, разборки, очистки и смазки оборудования, приспособлений, машин, механизмов и аппаратуры, а при непрерывном процессе – порядок передачи их по смене, порядок сдачи рабочего места.

3.1.1. Аппаратчик по окончании работы обязан произвести тща­тельную уборку рабочего места.

3.1.2. Проверить состояние техники безопасности и противопожарное состояние рабочего места.

3.1.3. Привести в порядок инструмент, инвентарь, приспособления и сложить в специально отведенные места.

Порядок сдачи рабочего места, в том числе порядок и безопасные меры по удалению опасных и вредных веществ и материалов из рабочей зоны, а также меры по удалению и обезвреживанию отходов производства, являющихся источниками опасных и вредных производственных факторов.

3.2.1. Аппаратчик обязан дать сменщику полные сведения о состоянии и режиме работы оборудования, обо всех не­исправностях, неполадках, имевших место во время смены.

Дать все замечания по технике безопасности, принятых мерах по ус­транению замечаний.

3.2.2. Аппаратчик оформляет сдачу смены росписью в суточной ведомости.

3.2.3. Использованная ветошь складируется в специальные ящики для использованной ветоши.

3.2.4. Мусор и бытовые отходы, строительные отходы, лом черных металлов убираются в контейнеры с соответствующей маркировкой.

Ректификация воздуха.

Ректификация – разделение смесей на составляющие вещества в результате взаимодействия потоков жидкости и пара, которые обычно движутся навстречу друг другу.

Рис.3

Библиографический список

1. Д.Л. Глизманенко “Получение Кислорода”. Изд. 5-е М.”Химия” 1972, 752с., 46табл;

2. http://www2.spiraxsarco.com/esc/SSW_Properties.aspx?country_id=ru&lang_id=rus

3. http://docs.cntd.ru/document/1200080702

Введение

Атмосферный осушенный воздух представляет собой смесь, содержащую по объему кислорода 20,95 % и азота 78,09 %, остальное – аргон 0,93%, криптон 1,14 , ксенон 8,6 и другие инертные газы, углекислый газ и пр. Содержание водяных паров в воздухе может меняться в широких пределах в зависимости от температуры и степени насыщения. Для получения технически чистого кислорода воздух подвергают глубокому охлаждению и сжижают (температура кипения жидкого воздуха при атмосферном давлении – 194,5 °С). Полученный жидкий воздух подвергают дробной перегонке или ректификации в ректификационных колоннах. Возможность успешной ректификации основывается на довольно значительной разности (около 13 °С) температур кипения жидких азота (– 196 °С) и кислорода (– 183 °С).

Применение кислорода способствует прогрессу во многих областях техники, повышению производительности труда в промышленности, увели­чению выработки продукции, улучшению ее качества и снижению себестоимости.

В нашей стране большое количество домен, мартеновских печей и конверторов переведено на работу с применением кислорода, что позволяет получать дополнительно десятки миллионов тонн чугуна и стали. Значительные количества кислорода и азота рас­ходуются также в химической промышленности для производства удобрений и органических продуктов из новых источников сырья – природных и нефтяных газов.

Были созданы научно – иссле­довательские и проектные институты кислородной промышленно­сти, заводы по изготовлению воздухоразделительных установок, построены мощные кислородные станции на крупнейших металлур­гических и химических комбинатах, машиностроительных пред­приятиях; введены в строй районные заводы для производства то­варного газообразного и жидкого кислорода, азота, аргона; освоено серийное производство новых мощных установок для получения технологического и технического кислорода, чистого азота и редких газов.

В 2009 году на Новолипецком металлургическом комбинате (НЛМК) введена в промышленную эксплуатацию воздухоразделительная установка с комплексным извлечением продуктов разделения воздуха немецкой фирмы Linde.

Новолипецкий металлургический комбинат занимает первое место в России, среди предприятий по производству стали и проката. Производственные мощности компании считаются одними из самых технологически оснащенных в стране. Компания специализируется на производстве листового проката широкого сортамента.

НЛМК расположен в центре европейской части России, городе Липецке, вблизи крупнейшего железно – рудного бассейна Европы – Курской магнитной аномалии. Комбинат находится в регионе с наиболее развитой в России транспортной сетью и имеет стратегически выгодное местоположение для потребителей. Компания имеет удобный доступ к экспортным рынкам, выходы к портам на Балтийском и Черном морях.

НЛМК – предприятие полного металлургического цикла. В состав производственных мощностей входят горно – обогатительное, агломерационное, коксохимическое производство, доменное производство, сталеплавильное производство, производство горячекатаного и холоднокатаного проката, проката с цинковым и полимерным покрытием. Компания имеет наиболее современную производственную базу в российской металлургии. Производство всей стали осуществляется кислородно - конвертерным способом с разливкой на машинах непрерывного литья заготовок

НЛМК производит 14% российской стали, 24% плоского проката. Компания является крупнейшим в Европе производителем электротехнических сталей. НЛМК крупнейший в России производитель товарных слябов и один из крупнейших производителей штрипсов (заготовки для производства труб).

Кислородный цех входит в состав Энергетического производства на ряду с Теплоэлектроцентралью (ТЭЦ), Центром электроснабжения (ЦЭлС), Газовым цехом, Теплосиловым цехом (ТСЦ), Цехом водоснабжения (ЦВС), Цехом технологической диспетчеризации (ЦТД), Энергоремонтным цехом (ЭнРЦ), Электроремонтным цехом (ЭлРЦ).

Новолипецкий металлургический комбинат является предприятием с полным металлургическим циклом, а это значит, что на промышленной площадке комбината располагаются все производства, необходимые для того, чтобы железная руда, пройдя все технологические этапы, превратилась в конечный продукт – холоднокатаный прокат.

Общая схема производства включает:

а) агломерационное производство;

б) коксохимическое производство;

в) доменное производство;

г) сталеплавильное производство;

д) прокатное производство.

Практически все перечисленные производственные процессы связаны с потреблением кислорода.

Структура Кислородного цеха ПАО «НЛМК»

Когда говорят о «деньгах из воздуха» невольно приходят в голову мысли о каком-то не совсем честном виде бизнеса. Но это только если понимать это выражение в переносном смысле. А вот в прямом смысле – зарабатывать деньги, выделяя из воздуха самый важные его компонент – кислород – вполне респектабельный, а главное прибыльный бизнес.

Многие думают, что производства кислорода обслуживает только несколько специфических отраслей, типа металлургии и химической промышленности, но это не так.

Действительно, 8 из 10 литров промышленно производимого кислорода используются в этих целях, однако пятая его часть приходится на самые разные отрасли: кислород широко используется в медицине, в том числе в смежным с ней рекреационным направлением; при сварке или резке металлов; при водоподготовке (добавление кислорода в воду аналогично действию хлора, добавляемого в целях ее обеззараживания); при разведении рыбы в промышленных масштабах – то есть в неволе, в искусственных водоемах.

Кроме всего прочего, небольшие по глобальным меркам, но вполне достойные для занятия такой ниши начинающим предпринимателем количества кислорода используются в специфических операциях по производству специальных стекол и даже в общепите – в моду входят т.н. «кислородные коктейли» – весьма перспективное направление бизнеса, построенное и постоянно растущее вследствие пропаганды здорового образа жизни и маниакальной озабоченности многих людей несуществующими проблемами со здоровьем.

Разумеется, идеальным случаем открытия бизнеса по производству кислорода является его открытие с прицелом на моментальный и стопроцентный сбыт расположенному неподалеку металлургическому или химическому заводу.

Однако металлургические и химические заводы существуют не то что не во всех городах, но и далеко не во всех регионах нашей страны, поэтому на такое удачное соседство рассчитывать не приходится. Но это не должно вас смущать – все предприятия, владельцы которых когда-то решились вложить деньги в производство кислорода продолжают функционировать и по сей день, не уменьшая, а намного увеличивая объемы производства – сбыть кислород несложно, а сырье к нему – бесплатное, что и привлекает бизнесменов.

Кроме того, требования, предъявляемые как к продукции (а они обозначены в ГОСТ 5583-78, ТУ 2114-001-05798345-2007 или, если говорить об экспорте, в ISO 2046-73) весьма просты и не требуют сколько-нибудь больших вложений в дополнительное контрольное оборудование, тем более, что все современное оборудование для производства кислорода, о котором пойдет речь в статье, уже оборудовано контрольными приборами, а количество персонала, обслуживающего производство – минимально, даже если присчитать нерабочий персонал (бухгалтеры, менеджеры, уборщики и т.п.).

Технология и оборудование для производства кислорода

Для получения кислорода используются специальные аппараты, которые называют кислородными генераторами или кислородными концентраторами, что, в принципе, одно и то же (хотя второе наименование немного точней – кислород не производится ими, а лишь увеличивается его концентрация).

Но на существующем рынке кислородными концентраторами обычно называют маломощное оборудование, предназначенное для обслуживания медицинских учреждений и оборудованное дополнительными очистными фильтрами (впрочем, не всегда), кислородными же генераторами называются промышленные установки повышенной производительности, зачастую – с регулировкой содержания кислорода в получаемой газовой смеси – многим заказчикам не нужен кислород концентрацией 99%, для технических, например, целей, хватит и 90%, а в некоторых случаях – и того меньше. В этой статье речь пойдет, конечно, о промышленных кислородных генераторах.

Само собой разумеется, что стоимость кислородного генератора напрямую зависит от его производительности и чистоты выпускаемого кислорода (имеется в виду максимальная чистота). Производительность (мощность) измеряется в кубических метрах кислорода заданной концентрации на выходе за час (иногда в литрах в минуту; чтобы получить количество литров вырабатываемое в минуту кислородным генератором, если известна производительность в кубических метрах в час, нужно умножить это число на 162/3 и наоборот), чистота – в процентном соотношении или диапазоне процентных значений, тогда для получения фиксированной цифры берется средняя из указанных в спецификации и документам на оборудование.

Например, кислородный генератор китайского производства производительностью 10 куб. метров в час и чистотой кислорода 90-96% обойдется в 6000 долларов США (190 тыс. руб. в пересчете по текущему курсу), а производительностью 100 куб. метров в час той же чистоты кислорода, что и предыдущий – уже 900000 долларов США (28380 тыс. руб. в пересчете по текущему курсу).

Однако у такого оборудования есть и слабое место – оно не использует атмосферный воздух, ему потребуется сжатый воздух в баллонах (он называется синтетическим, так как очищен от пыли и водяных паров). С одной стороны, часть использованных баллонов из-под воздуха можно заполнять кислородом (а один 40-литровый баллон стоит более 4000 руб., новый – более 6000 руб.), с другой – тогда придется платить и за воздух (а он стоит 300-350 руб. за кубический метр), который можно очистить и сжать самостоятельно, вложив относительно небольшую сумму, и за аренду большей части баллонов (более 200 руб. за единицу).

Для этого необходимо лишь приобрести компрессор производительностью большей, чем потребность кислородного генератора. Большая, а не равная производительность нужна для запаса – в случае неисправности или технической остановки компрессора генератор не будет простаивать, а в обратном случае – компрессор просто накопит запас в ресивере.

Потребляемого кислородным генератором воздуха, разумеется, должно быть больше, чем выпускаемого им же кислорода. Например, кислородный генератор производительностью 10 куб. метров кислорода в час нуждается в 2,2 куб. метрах воздуха ежеминутно, т.е. за час уходит 132 куб. метра; в случае с генератором мощностью 100 куб. метров пропорции изменятся, соответственно, в 10 раз – 22 и 1320 куб. метров.

Качественный винтовой компрессор для первого варианта обойдется всего в 7-8 тыс.руб., для второго – в 52-53 тыс.руб.; осушитель с внутренним охладителем, сепаратором и воздушным фильтром 1250 и 7400 евро (53 тыс.руб. и 312 тыс.руб. в пересчете по текущему курсу) соответственно. В принципе, можно увидеть, что вложения не так велики, что бы экономить на таком важном в плане независимости от поставщиков оборудовании.

Если же не выходить на сколько-нибудь большой уровень, а равно и не вкладывать в бизнес большие деньги, можно обойтись и оборудованием, которое напрямую работает с атмосферным воздухом. Оно маломощно по сравнению с вышеперечисленным, зато кроме покупки и монтажа ничего и не требует.

Образчик такого кислородного генератора производительностью 10-60 литров в минуту (0,55-3,5 куб. метров в час) с чистотой 90%, обойдется соответственно в 600-10000 долларов США (20-315 тыс.руб.).

Неободимые помещение и персонал для производства кислорода

Производство кислорода в не требует особо оборудованного помещения – разве что местные пожарные и смежные службы могут потребовать усиленной пожарной защиты – например, большего, по сравнению с другими предприятиями количества брандмауэров, пожарных щитов, гидрантов и огнетушителей. В остальном же единственное условие для такого помещения – наличие подведенной электроэнергии требуемого оборудованием стандарта (220 или 380 V).

Относительно персонала можно сказать практически то же самое – с кислородным генератором справится и неквалифицированный работник, достаточно лишь правильно смонтировать и настроить его, что может быть сделано сторонней организацией.

Однако в цех потребуется и мастер-технолог (инженер с образованием 240301 «Химическая технология неорганических веществ», 240706 «Автоматизированное производство химических предприятий» или 240801 «Машины и аппараты химических производств» по ОКСО).

Рентабельность производства кислорода

Говорить о рентабельности производства кислорода достаточно трудно – все зависит от выбранной схемы работы (на «чужом», т.е. покупном или собственном сгущенном воздухе). Но порядок цифр назвать можно, если посчитать суммарные затраты на производство (фонд оплаты труда, электроэнергия, арендная плата, если есть) и суммарную (валовую) прибыль.

Чтобы не вдаваться в долгие подсчеты, можно сказать, что производство кислорода по первому варианту оборудования (свой сжатый воздух) приносит 100-120% дохода, по второму – около 150%.

Cтраница 1

Кислородные производства оснащены сложной техникой, обслуживание которой можно доверить лишь персоналу, имеющему соответствующее техническое образование и широкий профиль подготовки. Например, машинисты компрессоров долж - х ны знать не только оборудование, относящееся к компрессорной группе, но и аппараты разделения газовых смесей, а аппаратчики кроме аппаратов разделения газов должны уметь обслуживать и компрессорное оборудование.  

Кислородное производство оснащено сложным быстроходным оборудованием значительной мощности, которое работает непрерывно в широком интервале температур, при различных давлениях, в неблагоприятных условиях, подвергаясь в ряде случаев действию агрессивных сред, что естественно ускоряет разрушение и выход из строя оборудования.  

Современные кислородные производства являются энергоемкими и широко используют для технологических, силовых и хозяйственных потребностей электрическую и тепловую энергию. Кроме того, производство кислорода связано с расходом значительных количеств воды.  

Развитие кислородного производства, повышение его эффективности в решающей степени определяются техническим прогрессом, который предусматривает внедрение новой техники, прогрессивной технологии, научной организации труда и производства. Технический прогресс является основой повышения производительности труда и качества продукции, снижения издержек производства, улучшения условий труда, повышения квалификации и культурно-технического уровня работников. Направления и темпы развития технического прогресса в кислородном производстве определяются общегосударственным планом технического развития.  

Для кислородного производства характерны различные степени механизации и автоматизации производства. Например, производственный процесс является частично механизированным, если механизированы лишь отдельные (обычно основные) операции. В случае механизации всех основных и вспомогательных трудоемких операций при помощи взаимной системы машин и оборудования, характеризуемой наивысшими возможными в данных условиях технико-экономическими показателями, производственный процесс является комплексно механизированным.  

Отходы кислородного производства (масляная эмульсия) должны собираться и также регенерироваться.  

В кислородном производстве под влиянием определяющей тенденции технического прогресса - автоматизации и механиза-ции Производственных процессов - неуклонно возрастает энерговооруженность труда при одновременном сокращении обслуживающего персонала.  

В кислородном производстве ведущим является цех разделения воздуха, так как мощность других цехов или участков, например аргонного цеха, участка по производству криптона или других редких газов, получаемых при разделении воздуха. Ведущим участком в цехе будет тот, который играет решающую роль в выполнении производственной программы цеха. Например, в цехе разделения ведущим является участок блоков разделения. Ведущим оборудованием считается то, на котором выполняются основные операции технологического процесса, определяющие специализацию и масштаб производства или операции с наибольшей трудоемкостью. В кислородном производстве ведущим оборудованием является блок разделения воздуха.  

В кислородном производстве при поставках готовой продукции большому числу потребителей важное значение имеет постоянство потребителей продукции, так как частая их смена может дезорганизовать производство и привести или к простоям оборудования, или к выбросу готовой продукции в атмосферу из-за отсутствия дополнительных емкостей для хранения газов у кислородного завода или у потребителя.  

На кислородных производствах различают сплошной и периодический контроль показателей работы установок разделения воздуха. Сплошной контроль осуществляется с помощью соответствующих автоматических (самозаписывающих) устройств для измерения расхода разделяемого газа и готовой продукции, температур и давлений в определенных точках технологического процесса, определения состава газов, контроля уровня жидкости.  

В кислородном производстве на выполнение плана главным образом влияет степень использования установок разделения воздуха по времени и производительности.  

В кислородном производстве значительное применение находят также приборы, предназначенные для периодического контроля работы оборудования, качества вспомогательных материалов или для определения причин тех или других временных нарушений нормального режима. Эти приборы обычно находятся в распоряжении цеховой лаборатории или мастера по КИП.  

В кислородном производстве в качестве хладоагента для охлаждения и сжижения воздуха наиболее часто применяется тот же воздух. При расширении воздух заметно охлаждается.  

В кислородном производстве используют несколько сортов смазочных материалов.  

В кислородном производстве представляется целесообразным автоматически производить вычисление следующих показателей: коэффициентов расхода электроэнергии на отдельные газы при комплексном разделении газовых смесей, КПД оборудования, время вывода оборудования на отогрев и ремонт, что позволит систематически контролировать производственный процесс и использовать в качестве оптимального показателя себестоимость продукции. При этом следует учесть то обстоятельство, что в себестоимости газов наибольший удельный вес занимают затраты на энергию, которая - является основной переменной величиной, а остальные затраты остаются постоянными или изменяются незначительно. Поэтому при автоматическом расчете себестоимости продукции затраты энергии вычисляются машиной по поступающей в нее информации, а остальные затраты вводятся в машину как неизменная составляющая. Выданные машиной технико-экономические показатели сравниваются с плановыми, и при наличии отклонений выдаются рекомендации по изменению основных параметров производственного процесса.