国内制氧机经过了50多年的发展，从50m3／h开始，发展到大型制氧机，其工艺经过了石头蓄冷器换热器流程、全低压板式切换式流程、常温分子筛吸附增压膨胀机流程、规整填料上塔和全精馏制氩流程，制氧机技术随着钢铁冶金、化工行业的发展而同步发展。由于行业的不同，对制氧机的选型要求也不同，本文对钢铁行业制氧机的选型要求进行简析。

1 制氧机选型的依据

(1)钢铁企业的用气量虽然时起时伏地变化，但可按每小时的气体平均用量作为其消耗量，低峰与高峰用球罐贮存来平衡。外围综合管线中气体采用中压管道输送到用户区域，管道以平均用量高于一个等级调压以后送往用户。作为高炉富氧喷煤用氧，基本是平均用量，由此统计出整个企业的氧气、氮气、氩气用量，作为选择制氧机类型的依据。

(2)钢铁企业的用气，主要是气态。目前制氧机流程分为气体外压缩及内压缩两种。内压缩流程由液氧泵压缩至3．OMPa回收冷量，气体出塔。外压缩流程是回收冷量后的气氧出塔，再经气体压缩机压缩到3．OMPa送出。从节能降耗的目的出发，应选择以生产气体为主的全低压、外压缩流程。内压缩流程能耗略高，投资成本及运行费用也高。

(3)钢铁企业一般每年一次大修，而制氧机检修周期一般为两年一次。大修期间，制氧机气体会产生放空现象。一个产量上千万吨大型钢铁企业，全年平均每个月都有车间检修，但考虑到市场的销售旺季与淡季，有时会有两个以上车间同时检修。虽然放空量可以由高炉调节富氧来达到气量平衡，制氧机选型也要精确地考虑到用气体量，尽可能地减少放空量。

(4)气体外供可以是气体和液体，所以在选择制氧机的同时，要考虑一部分的液体、气体外供。一般制氧机都可以生产部分液氧和液氮。液氧量可以达氧气量的3％，如需供应更多的液体，可选择气体液化设备来弥补，配贮存系统外供液体及应付故障停车时的用气。

(5)钢铁企业的生产具有不间断性的特点，特别是高炉、转炉用氧、氮、氩，平时绝对不允许制氧机停产，所以制氧机的选型必须要考虑能长期安全、稳定、可靠地运行。

(6)随着钢铁企业的产品档次和技术装备的提高，对气体质量的要求越来越高，原来纯度低一点也可吹氧，现在当氧气纯度低于99．2％02时就不能送氧；而高炉作保护气用的氮气，纯度则要求在99．99％以上。至于氩气，对钢材质量有着举足轻重的作用，特别是高碳钢。所以，制氧机产品的质量相当重要，更要符合对外供气的要求。

2 制氧机选型的特点

2.1 制氧机选型

(1)目前，全低压大型制氧机普遍采用规整填 料塔、全精馏制氩技术、分子筛吸附、增压膨胀机 的气体外压缩流程，产量与需求量相等，纯度要求 是：氧气99．6％O2；氮气99．999％，其中含氧≤5 ×10-6；精液氩02≤2 ×10-6、N2≤3 ×10-6。

(2)运行周期2年以上，电耗0．62kWh／m3～ 0．65kWh／m302(含压氧)。

(3)可同时配置气体液化设备，以调节多余气 体，作为贮备或对外供应。

(4)对不用冷冻机工艺的空气纯化系统，南方 地区也要配备一台冷冻机作备用，以解决夏天炎热 天气造成的影响。

(5)采用蒸汽加热器加温再生分子筛，以节约 电耗。

(6)水处理采用离子棒代替药剂， 以免除繁琐 作业。

2．2 机械选型

(1)膨胀机的膨胀空气量可选大一点(可调)， 这样能缩短启动时间；可调节液氧和液氮产量。

(2)大型空压机可选进口设备(随着本国机械 行业发展，可订国产的)，离心式氧、氮压缩机可 选国产的，这些产品已有优良的使用业绩。

(3)冷却水泵可选用单级泵或多级泵。

2．3 配套阀门

配套常规阀门，应选用8年以上使用寿命的产 品，阀体为铸钢，阀杆、阀芯密封面为不锈钢材质 的， 目前社会上的阀门真假难辨，应将其材质注明 清楚，并经试压测试，才能确保质量。其它专用阀 门应按压力等级、各介质使用的材质、禁油等特殊 要求进行配套。

3 制氧机选型案例的介绍

我们根据沙钢的发展规划，先后在2001年和 2002年与杭氧签订了两组2 ×21000m3／h制氧机。 现简单介绍如下：

3．1 制氧机的主要技术性能

空压机排量约113800m3／h，空压机排压约 0．62MPa(A)；氧气产量21000m3／h，氧气纯度 99．6％02；液氧产量650m3／h，纯度99．6％02；氮 气产量21000m3／h，氮气纯度<5 ×10-6O2；液氮产 量300m3／h，纯度<5 ×10-602；精液氩产量大于750m3／h，纯度≤2 ×10-602、 ≤3 ×10-6N2； 制氧 电耗(不包括压氧、压氮)约0．39kWh／m302。

3．2 流程特点

21000m3／h制氧机以确保生产过程长期稳定可靠 运行、节能、操作维修方便为设计原则，采用当今 国际上先进的空分技术，其工艺流程具有以下特点：

(1)采用全低压、全板翅式换热器的工艺流程 和设备，可以取得较低的制氧能耗和较高的氧提 取率：

(2)空气预冷系统设置水冷塔，充分利用干燥 氮气的冷量，使冷却水温降低，可取消冷水机组 (冷冻机组作为备用)。

(3)分子筛纯化系统采用活性氧化铝一分子筛 双层床结构，大大延长了分子筛的寿命，同时使床 层阻力减少。

(4)分馏塔上塔采用填料塔，大大降低了塔的 阻力。氧、氩提取率进一步提高。

(5)制氧机可以提取一部分的液氧。在不生产 液氧时，采用1％氧气产量的液氧安全排放量，以 达到控制主冷液氧中碳氢化合物的积聚。

(6)采用全精馏制氩技术，节约能源，取消了 加氢除氩设备，节省厂房投资和运行费用。

(7)透平膨胀机采用增压机制动工艺，从而减 少了膨胀空气量，使精馏塔工况稳定。

3．3 主体设备配套范围

①两套原料空气过滤器为自洁式，处理空气量~180000m3／h；②两套空气透平压缩机为进口，排 气量113800m3／h；配套电机9800kW(采用热变电 阻软起动)；③空气预冷系统两套，包括空冷塔、 水冷塔、冷却水泵、冷冻机一台／套。④分子筛纯 化系统两套，包括吸附器两台／套，蒸汽加热器一 台／套，切换阀门一套／每套；⑤分馏塔两套，包括 主换热器、主塔、膨胀换热器、液空和液氮过冷 器、粗氩塔工段、粗氩塔Ⅱ段、粗氩液化器、离心 式粗液氩泵进口、精氩塔、精氩换热器、冷箱等； ⑥增压透平膨胀机四套；⑦氧气透平压缩机两套； ⑧氧氮透平压缩机一套(第二套为氮气透平压缩 机)；⑨液氧贮存系统一套(包括500m3贮槽两台， 液氧泵进口两台、国产三台、汽化器两台)；⑩液 氮贮存系统一套(包括500m3贮槽一台，液氮泵进 口两台、国产两台、汽化器两台；⑩液氩贮存系统 两套(包括150m3贮槽四台，液氩泵进口两台、汽 化器一台)；⑩液体设备一套(包括高低温膨胀机 各一台)。

以上均为杭氧产品。

仪控系统：DCS为西仪横河；变送器为罗斯蒙 特；UPS为梅兰日兰15kW，30分钟；压力、差压 开关为德国海龙；测振仪为日本新川；精密减压阀 为德国VDO；调节阀为杭氧工装；电磁阀为日本 SMC；分析仪为进口，其他均为国内产品。电控系 统：主变压器两台；辅助变压器三台；均采用国产 设备，高压电机采用软起动。

目前，第一套21000m3／h制氧机已于2002年9 月投人运行，运行情况良好，第二套已进入调试阶 段，预计在2002年12月底出氧；第三、四套21000m3／h制氧机已进入筹建工作。

作者简介：袁加宇(1953- )，男，1977年从事制氧工作，现任沙钢氧气分厂厂长，工程师。