傳統(tǒng)的真空脫氣依賴于大型蒸汽噴射真空系統(tǒng),由于增加了燃料費用和廢水處理成本,該系統(tǒng)成本昂貴。配備了模塊干式真空泵系統(tǒng)的最新真空脫氣站,可以保證鋼水質(zhì)量穩(wěn)定、可靠,保護環(huán)境,具有重大的經(jīng)濟效益。
1 真空脫氣概述
鋼的干式真空泵脫氣是在真空下、借助氬氣等惰性氣體對鋼水進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇禑挘ヤ撍杏泻Φ臍怏w夾雜物(特別是氫氣和氮氣)及其它微量元素(金屬與非金屬),實現(xiàn)鋼的精煉。鋼水經(jīng)過真空脫氣,可除去大多數(shù)影響最終鋼產(chǎn)品質(zhì)量的固態(tài)非金屬(如氧化物)夾雜,原因是這些夾雜物影響產(chǎn)品的力學(xué)性能以及產(chǎn)品在熱加工和其它加工條件下的適宜性。采用合適的液態(tài)保護渣,也有利于脫去鋼水中的硫化物。
利用真空脫氣(VD)進(jìn)行二次精煉,可以高效且有效地優(yōu)化鋼的性能,滿足產(chǎn)品性能特定要求,提高產(chǎn)品附加值。
VD工藝將鋼水在“最優(yōu)的”真空環(huán)境下,保持約20min,真空度通常為0.67mbar,同時,將惰性氬氣流通入鋼水中攪拌鋼水,氫氣從紊流鋼水中擴散進(jìn)入到氬氣泡中,真空度保持適度,可使氣泡尺寸最大,同時使氬氣消耗處在合理的范圍,并保證氣體混合物從渣中快速排走。采用類似的途徑脫去氮氣,但效率低,因此通常鋼水中的氮氣含量維持在較高水平。
2 機械法與蒸汽法脫氣比較
最優(yōu)的VD處理效率需要以低成本的方式在VD罐中創(chuàng)造一個穩(wěn)定、可靠的真空環(huán)境,歷史上采用蒸汽驅(qū)動的噴射系統(tǒng)實現(xiàn)真空,而許多現(xiàn)代化的鋼水脫氣車間如今采用干式機械真空抽吸系統(tǒng)。
計算得出的上述氣體的綜合流率可用于確定名義抽吸流量額定值,在典型的工作參數(shù)下,VD處理一噸鋼水時,真空度0.67mbar下,大約需要1259m3/h的泵流量,這相當(dāng)于在該壓力下等效質(zhì)量流量為1.0kg/h(空氣溫度20℃)。
3 干式真空泵系統(tǒng)的優(yōu)勢
早期為各個車間設(shè)計的定制機械式真空系統(tǒng),不具備靈活性、效率低、成本高且相對復(fù)雜。如今開發(fā)出來的模塊化三段干式真空抽吸系統(tǒng)在鋼水脫氣處理、電耗及減低動力消耗方面進(jìn)行了優(yōu)化,同時也便于快速安裝及快速投入使用。最新的模塊化系統(tǒng)是完全集成的三段泵系統(tǒng),安裝在一個移動式臺架上,對VD和VOD(真空吹氧脫碳)過程進(jìn)行優(yōu)化。
模塊系統(tǒng)中的2段泵名義排氣量為8640m3/h,可提供中等真空度下的高壓縮率。干式運行的“主”真空泵是最新一代的IDX大型、雙頭可調(diào)式螺桿泵,這種泵已成為干式真空脫氣的國際標(biāo)準(zhǔn)。該泵在2段泵之后提供相對平緩的“補償”抽吸速率,名義排氣量為1000m3/h或1300m3/h。
4 干式真空泵系統(tǒng)的運行
操作者根據(jù)需要,通常可以控制系統(tǒng),改變所有的抽吸速率,這通過將泵控制系統(tǒng)直接集成到車間控制系統(tǒng)中,采用電子變頻驅(qū)動控制模塊中的泵馬達(dá)來實現(xiàn)的。電子驅(qū)動的使用也提高了抽吸效率,實現(xiàn)能耗的最優(yōu)使用,使泵在最有效的方式下工作。模塊化真空系統(tǒng)配置該驅(qū)動,實現(xiàn)高度可再現(xiàn)的運行效果。
5 降低成本
模塊化三段機械式真空泵系統(tǒng)與蒸汽噴射真空系統(tǒng)相比,主要優(yōu)點之一是實現(xiàn)運行成本的節(jié)約。
在許多老式VD廠,驅(qū)動蒸汽噴射抽吸系統(tǒng)的蒸汽成本的增加已成為一個關(guān)鍵因素。燃料成本不斷攀升,燃料的穩(wěn)定供應(yīng)成為世界一些地區(qū)的熱點問題。在一座典型的VD廠,蒸汽消耗的成本可能占總的抽吸系統(tǒng)運行成本的50%以上。此外,還要考慮給水、冷凝水和污水處理成本。而運行一座等效的機械式真空泵系統(tǒng)所需的電力費用僅占蒸汽發(fā)生費用的5%。
模塊化干式機械抽吸系統(tǒng)的初始投資成本可能超過購買新的蒸汽鍋爐和噴射裝置所需費用,但如污水處理廠等現(xiàn)有設(shè)備需要升級改造才能處理噴射器產(chǎn)生的污水,則蒸汽噴射真空系統(tǒng)所需的總成本就可能與干式抽吸系統(tǒng)相當(dāng)。在這種情況下,干式抽吸系統(tǒng)提供的運行成本的節(jié)約就能很快實現(xiàn)投資成本的回收,使之成為切實可行的方案。