闪蒸氩气回收的经济效益的总结

    在金属冶炼方面，氧、氩吹炼是生产优质钢尤其是不锈钢的重要措施，这是氩气*大的消耗需求，每炼1t钢的氩气消耗量为1～3m3.此外，对钛、锆、锗等特殊金属的冶炼，以及在电子工业中也都需要用氩作保护气。世界上工业氩的生产主要是利用空分装置从液化空气制取的。低温液体氩的温度是84K，简称液氩。当低温液体氩的压力降低到低于原液体温度所对应的饱和压力时，会有部分液体汽化，而液体温度会降低，这样的过程就叫“闪蒸”，也叫“节流汽化”。
    由于不锈钢冶炼用氩气量很大，太钢（集团）比欧西气体有限公司（下文简称BTG）每月大约有2000t液体氩的采购量。而这部分液体氩在充罐过程中会有大量的液体被蒸发，不可避免地造成产品液氩的损失，带来了不可低估的经济损失。据统计显示，这部分液体的损耗量大约在5%左右。对这部分蒸发的气体曾经回收过，但是由于原压缩机控制系统的“先天不足”，造成了三个液体储罐的损坏。此后，随着三个液体罐的出售，这部分气体就没有再被回收过，从而造成BTG公司液氩损耗较大，对BTG的经济效益造成了影响。随着BTG的发展，在未来几年，BTG的运行方式主要是运行4号、5号和6号空分装置，而我们的液氩储罐又都集中在4号制氧机现场区域内。因此，蒸发气体的回收系统拟设置在4号制氧机区域内，利用原管路系统可以和4号制氧机相连对2号氩储罐的蒸发气体进行回收。目前，方案只考虑旧系统，对5号、6号制氧机氩罐暂不考虑，如将来需要，直接连接即可。
    1 方案简介
    新增1台小型干燥洁净（无油无水）氩气气体压缩机。将压缩机安装在4号制氧机厂房内增压膨胀机的南侧、氮压机的东侧空位处，由机前压力控制自动开停机，并由4号制氧机空分操作人员定时巡检，利用原灯泡氩配气罐修旧利废作为机前缓冲罐，机前缓冲罐拟放置在4号厂房外西侧，用管路直接与各氩罐相连接，而压缩机出口则直接送氩气管网，供太钢冶炼不锈钢用气。
    1.1 关于废液收集罐
    由于机前缓冲罐容积较小，约20m3，为了降低压缩机的开停机频率，在液氩容易购买时期，可利用4号4个氩罐中的1个作为废液收集罐和中间缓冲罐，用于收集槽车充装时排放的残液；而在液氩不易购买时期，该罐仍作为液氩储存罐，管路系统不变，只用阀门控制即可。
    1.2 关于压缩机选型
    我们联系了许多厂家，先后分别向沈阳气体压缩机厂、柳州空压机厂、蚌埠压缩机厂（改制为“安瑞科”）、无锡压缩机厂、南京压缩机厂、京城环保公司（北一通压缩机厂）、德国J.A.B中压压缩机公司、川空简阳压缩机分公司等多个压缩机供应商进行了询价。但由于我们要的设备压缩能力小，各公司都没有定型产品，一些大的压缩机厂不愿意接受。而一些太小的民营企业我们又不放心，我们只正式得到两家国产压缩机的报价，一是甲公司的GD4-160/0.3-31型氩气隔膜压缩机，设备报价较高；另外一个是乙公司的ZM-2.6/30型氩气压缩机，设备报价适中，分为普通型和撬装式型（不用制作专门的基础）。
    1.2.1 GD4-160/0.3-31型隔膜压缩机及其电机主要技术参数
    1.2.1.1 压缩机及主要技术参数
    （1）型号：GD4-160/0.3-31.
    （2）结构型式：两级、三缸、D型、水冷。
    （3）压缩介质：氩气。
    （4）吸气压力：0.03～0.1MPa.（5）吸气温度：≤35℃。
    （6）排气压力：3.1MPa.（7）冷却水进水温度：≤32℃。
    （8）排气温度：≤45℃（冷却后）。
    （9）容积流量：160Nm3/h（0.15MPa（G）吸气压力下）。
    （10）曲轴转速：400r/min.
    （11）活塞行程：180mm.
    （12）轴功率：≤48kW.
    （13）润滑油压力：0.3～0.5MPa.
    （14）润滑油牌号：L-HM68抗磨液压油。
    （15）冷却水消耗量：4600L/h.
    （16）机组重量：9800kg.
    （17）机组外形尺寸：3800mm×2800mm×1600mm.
    1.2.1.2 电动机技术参数
    （1）型号：Y280M-6.
    （2）结构型式：三相异步、鼠笼式。
    （3）功率：55kW.
    （4）转速：980r/min.
    （5）电压：380V.
    （6）频率：50Hz.
    1.2.2 ZM-2.6/30氩气压缩机技术参数
    （1）介质：氩气。
    （2）开机方案：无人操作。
    （3）进气压力：0.03MPa.
    （4）出口压力：3.0MPa（绝对压力）。
    （5）进口温度：小于25℃。
    （6）出口温度：小于45℃。
    （7）排气量：2.6m3/min.
    （8）容积流量：2.6m3/min.
    （9）结构型式：立式三列。
    （10）曲轴转速：340r/min.
    （11）气缸数：3个。
    （12）润滑形式：无润滑。
    （13）压缩级数：3级。
    （14）轴功率：34kW.
    （15）冷却水耗量：6t/h.
    （16）主机重量：6t.
    （17）主机外形尺寸：1400mm×700mm×2300mm.
    （18）主电机参数：Y280M-8.
    （19）额定电压：380V.
    （20）电机功率：37kW.
    （21）交货期：3个月。
    对以上两种型号压缩机进行比较，**个外形尺寸太大，4号制氧机厂房内可能放不下；第二个外形尺寸相对较小，投资相对较低。因此，我们拟选用乙公司的ZM-2.6/30氩气压缩机。
    2 投资和效益分析
    2.1 项目投资费用
    项目的主要投资是一台压缩机，另外就是一些管道、阀门和施工的费用。压缩机选用撬装式的，加上材料及施工费用，合计投资约45.8万元。
    2.2 经济效益
    分析公司目前外购液氩量大约为2000t/月；按5%的充装损耗计算，每月约100t；氩罐蒸发液氩损失按0.1%计算，每月约500×0.1%×30×50%=7.5m3=10.5t；每吨液体购买价按1200元计算，槽车充装损失按回收60%计算，每月可节约（100×60%+10.5）×1200=84600（元）=8.46万元；如按照现在的外购量，投资回收期为45.8/8.46=5.4（月）；如果5号、6号制氧机投产后外购量降为现在的一半，充装损失降为现在的一半，则每月节约（50×60%+10.5）×1200=48600元=4.86万元，投资回收期为45.8/4.86=9.42（月）。
    由以上计算可知：即使外购液氩量降低，项目也可在10个月内回收投资。因此，应该肯定项目的经济效益。
    3 项目总结
    项目实施后，2006年底，配套太钢150万t不锈钢的5号、6号制氧机投产后，由于不锈钢产能的翻番，导致对氩气的需求量大增，致使外购液氩的采购量没有减少反而成倍增加，*终的结果是现在每小时回收的闪蒸氩气（提供给太钢冶炼不锈钢用氩气）超过100m3，供气全年不停，即每月回收的氩气为72000m3，合130t液氩。则每月可节约130t×1200元/t=15.6万元，投资回收期为45.8/15.6=3（月），项目也可在3个月内回收投资。
    4 结语
    通过安装新的氩回收系统，可以减少氩气的排放，降低氩气损耗，增加氩气的回收率，节约了能源，取得很好的经济效益和社会效益，在冶金能源部门值得大力推广。