一、杭州杭氧股份有限公司簡介
杭州杭氧股份有限公司(以下簡稱杭氧)是以深冷技術(shù)為依托，制造空氣分離設(shè)備，低溫石化裝備，承接空分設(shè)備工程總承包項(xiàng)目和運(yùn)營工業(yè)氣體為主的大型上市公司。先后被列為中國制造企業(yè)500強(qiáng)、中國大企業(yè)大集團(tuán)競爭力500強(qiáng)和中國機(jī)械工業(yè)100強(qiáng)行列。
杭氧具有65年生產(chǎn)空分設(shè)備及低溫設(shè)備的歷史，是我國大、中、小型空分及液化設(shè)備研究開發(fā)中心和制造基地，是國家經(jīng)貿(mào)委認(rèn)定的全國520家重點(diǎn)國有企業(yè)之一、機(jī)械工業(yè)百強(qiáng)企業(yè)、國家21家重大裝備制造業(yè)國產(chǎn)化基地，是我國空分設(shè)備行業(yè)唯一一家國家級重點(diǎn)新產(chǎn)品開發(fā)、制造基地，擁有國家級技術(shù)中心，享有國家外貿(mào)自營權(quán)。目前是世界最大的空分設(shè)備設(shè)計(jì)和制造基地，國際上少數(shù)幾個(gè)能設(shè)計(jì)制造特大型空分設(shè)備的廠商之一。
杭氧空分產(chǎn)品覆蓋全國各地和世界40多個(gè)國家和地區(qū)，有超過30套大中型空分在歐洲順利成功投運(yùn)，特別是大型空分4.7萬 Nm3/h (氧)空分設(shè)備已進(jìn)入了北美市場，3.2萬Nm3/h (氧)空分設(shè)備已進(jìn)入了德國市場，并一直穩(wěn)定滿負(fù)荷低能耗運(yùn)行。近年來，杭氧進(jìn)入氣體行業(yè)，形成了空分設(shè)備制造和工業(yè)氣體運(yùn)行相輔相成的經(jīng)營模式，在多個(gè)省份建立了27家氣體公司。同時(shí)，杭氧依托在空分和低溫石化上的技術(shù)優(yōu)勢，實(shí)施工程總承包業(yè)務(wù)。杭氧的產(chǎn)品和服務(wù)從設(shè)計(jì)、制造、銷售空分設(shè)備向上延伸至工程總承包，向下延伸至工業(yè)氣體的生產(chǎn)、銷售，形成了一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈。
二、杭氧特大型空分設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀
(一)杭氧的特大型空分設(shè)備已取得突破性進(jìn)展
杭氧作為國內(nèi)空分行業(yè)的龍頭企業(yè)自主研發(fā)頂尖空分技術(shù)，創(chuàng)造了多個(gè)“國內(nèi)第一”，填補(bǔ)了多項(xiàng)國內(nèi)空白。
隨著我國大石化、大化肥、大型煤化工和冶金工業(yè)的不斷發(fā)展，我國已成為世界上建設(shè)空分設(shè)備項(xiàng)目最多、空分技術(shù)發(fā)展最活躍的國家。隨著大型冶金工業(yè)項(xiàng)目的建設(shè)，空分設(shè)備規(guī)模向特大型方向和智能化方向發(fā)展，特大型空分設(shè)備在節(jié)約資源、能源、管理成本等方面有著重大優(yōu)勢，6萬及以上等級空分設(shè)備成為空分發(fā)展新的方向。2005年以來，以杭氧為代表的中國空分設(shè)備制造業(yè)，通過自主創(chuàng)新、自主研發(fā)，在特大型空分設(shè)備國產(chǎn)化方面得到了快速發(fā)展，迅速占領(lǐng)國內(nèi)特大型空分市場的制高點(diǎn)，產(chǎn)品性能受到廣大用戶的好評。繼6萬等級空分設(shè)備開發(fā)完成并成功投產(chǎn)，8萬空分也順利投入運(yùn)行。
至2015年3月，杭氧擁有6萬以上空分設(shè)備40多套，包括上海寶鋼6萬等級空分、大唐國際3套5.8萬空分、神華包頭4套6萬空分、中煤榆林4套6萬空分、防城港8萬等級空分等均一次性投產(chǎn)成功。此外，杭氧在建6套10萬等級空分以及12萬等級空分。
(二)杭氧的成套能力已具有世界一流水平
1、國家級的企業(yè)技術(shù)中心和強(qiáng)大的技術(shù)團(tuán)隊(duì)
杭氧技術(shù)中心是國家級企業(yè)技術(shù)中心，設(shè)有博士后工作站，通過與眾多國外公司和國內(nèi)高校的長期技術(shù)合作，接受技術(shù)培訓(xùn)，自主開發(fā)設(shè)計(jì)等，杭氧已擁有了一支由15人教授級高工、170多名高級工程師和700多名專職研發(fā)人員組成的經(jīng)驗(yàn)豐富，技術(shù)水平很高的開發(fā)設(shè)計(jì)隊(duì)伍，他們高質(zhì)量的工作是設(shè)備成功運(yùn)行的保證。
2、具有廣泛的成功運(yùn)行業(yè)績和大型成套空分性能優(yōu)越的經(jīng)驗(yàn)
杭氧每年生產(chǎn)40-45套大中型空分設(shè)備，具有廣泛的成功運(yùn)行業(yè)績和成套空分性能優(yōu)越的經(jīng)驗(yàn)。近年來，杭氧開發(fā)出的采用規(guī)整填料塔及全精餾無氫制氬技術(shù)的新一代大中型空分設(shè)備均一次投入正常運(yùn)行并通過性能考核。到目前為止，杭氧已有19套6萬等級以上空分設(shè)備在成功的運(yùn)行。
3、自動控制方案先進(jìn)可靠
杭氧空分設(shè)備儀控系統(tǒng)在保證可靠性的前提下，充分考慮先進(jìn)性，確保設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行，操作維護(hù)方便。在空分設(shè)備DCS控制方案和壓縮機(jī)組的ITCC控制方案的常規(guī)控制方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。在自動變負(fù)荷先進(jìn)控制方案上，杭氧開發(fā)出ALC自動變負(fù)荷控制系統(tǒng)，即以MPC (Model Predictive Control，基于測試模型的多變量預(yù)測控制)和RTO (Real Time Optimization，廣義上的實(shí)時(shí)操作模擬與優(yōu)化)相結(jié)合的專家控制系統(tǒng)。操作人員僅僅通過對幾個(gè)主要產(chǎn)品的產(chǎn)量設(shè)定值的改變來實(shí)現(xiàn)自動變負(fù)荷，使工藝參數(shù)的設(shè)定點(diǎn)在其控制之下，從而實(shí)現(xiàn)對整個(gè)工藝過程的自動變負(fù)荷。MPC與RTO相結(jié)合的方式大大提高了變負(fù)荷的速度，有效改善了變負(fù)荷過程中產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化了平穩(wěn)變負(fù)荷過程，并消除了因人工變負(fù)荷而產(chǎn)生的人為影響。變負(fù)荷速度能達(dá)到1%~1.2%/min，屬于世界先進(jìn)水平。
(三)杭氧擁有世界最強(qiáng)的空分設(shè)備整體制造能力
杭氧臨安制造基地具有年產(chǎn)大中型空分設(shè)備150-180萬Nm3/h制氧容量，其中已建單套空分設(shè)備的制氧容量達(dá)12萬Nm3/h，是世界一流的空分設(shè)備制造基地。2012年10月京杭大運(yùn)河邊的重跨廠房投入運(yùn)行，廠房帶有自備碼頭，設(shè)備可以直接通過運(yùn)河下海，在國內(nèi)同類碼頭中能力最大。
1、熔焊和釬接設(shè)備
擁有亞洲最大的大型真空釬接爐，該釬接爐的真空系統(tǒng)配備了國際先進(jìn)的系統(tǒng)，控制系統(tǒng)配備了國際先進(jìn)的Honeywell最新的控制系統(tǒng)，其釬接的高壓板翅式換熱器已應(yīng)用于神華10萬等級空分及北美和歐洲多個(gè)大型空分。擁有最先進(jìn)的自動化翅片沖制流水線，氦檢設(shè)備。使杭氧在裝備水平居世界前列，很好滿足了各類等級空分設(shè)備以及百萬噸乙烯冷箱等石化設(shè)備的配套需要。
2、國內(nèi)首創(chuàng)全自動填料生產(chǎn)線
全自動填料生產(chǎn)線集精密沖孔、平面糙化、精確成型、在線清洗、表面處理、脫水烘干、程控剪切于一體，確保產(chǎn)品成型參數(shù)準(zhǔn)確性，同時(shí)避免生產(chǎn)過程中人為因素對產(chǎn)品造成損傷，有效保障產(chǎn)品質(zhì)量。并擁有國內(nèi)最大的自動空分內(nèi)件水力學(xué)試驗(yàn)裝置。
3、檢測設(shè)備
擁有國家級計(jì)量理化中心，具有完備的檢測手段和儀器。配備了滿足產(chǎn)品質(zhì)量控制所需的美國熱電的ARL3460直讀光譜儀、100t萬能電子拉力試驗(yàn)機(jī)、日本島津的AA-6650原子吸收儀、紅外線水平垂直測定儀、在線露點(diǎn)分析儀、最大能穿透110毫米厚度鋼板的德國移動式X射線機(jī)、每小時(shí)洗片上萬張的進(jìn)口AGFA自動洗片機(jī)、數(shù)字式超聲波探傷儀等產(chǎn)品檢測、理化分析設(shè)施，具有長度、熱工、力學(xué)、電學(xué)四大類17種量值溯源標(biāo)準(zhǔn)器資質(zhì)，先進(jìn)和完備的檢測設(shè)備和檢測手段，保證了杭氧大型空分設(shè)備的生產(chǎn)從原料到工藝再到成品每個(gè)環(huán)節(jié)的可靠性，產(chǎn)品質(zhì)量保持國內(nèi)領(lǐng)先水平。
(四)杭氧擁有目前世界上最大空分群的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)
杭氧制造的神華包頭4套6萬等級空分，中煤榆林4套6萬空分，大唐多倫3套5.8萬空分，大唐克期6套4.8萬空分，寧夏寶豐3套5.2萬空分，新疆伊犁3套5.1萬空分均為空分群模式建設(shè)。
2012年杭氧中標(biāo)神華寧煤B標(biāo)段的6套10萬空分，是目前世界上最大的空分群。單套規(guī)模和空分群整體規(guī)模均非常大，需要空分廠家考慮配套機(jī)組等的成熟度、性價(jià)比及空分群集成效應(yīng)和組合問題。這些大型空分群的建設(shè)，杭氧都為用戶做了細(xì)致而周到的考慮，大大提升了此類超大型空分群的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。
(五)杭氧擁有擁有強(qiáng)大的部機(jī)制造能力
1、壓縮機(jī)系統(tǒng)
杭氧壓縮機(jī)已有四十多年的設(shè)計(jì)制造歷史，對空分配套的氧壓機(jī)、氮壓機(jī)、空壓機(jī)、增壓機(jī)均有系列產(chǎn)品，空壓機(jī)已有配套4萬空分的業(yè)績，循環(huán)增壓機(jī)最高排壓可做到6.0MPa，而我們的氧氣透平壓縮機(jī)，采用機(jī)殼內(nèi)部流道杭氧專有的鍍銅技術(shù)、小流道葉輪金基釬焊技術(shù)及大量氧透特殊材料，最大限度確保氧透的安全性;葉輪方向的特殊布置，多腔自動差壓密封控制，確保氧氣純度，有效降低氧氣泄漏量和轉(zhuǎn)子止推軸承耗功，提升機(jī)組運(yùn)行效率，目前可以做到最大流量10萬Nm3/h、最高壓力4.0MPa的氧氣透平壓縮機(jī)。杭氧具有各種加工測試設(shè)備，如五軸加工中心、大型數(shù)控龍門鏜銑床、最大工作轉(zhuǎn)速達(dá)40000 rpm的高速動平衡機(jī)、葉輪超速試驗(yàn)臺、最大驅(qū)動電機(jī)為5000kW的機(jī)械性能測試臺，嚴(yán)格保證設(shè)計(jì)優(yōu)化和制造精度。
2、閥門系統(tǒng)
在分子篩切換閥門上，杭氧已研制出了大口徑三桿閥，是世界上三家大口徑分子篩切換三桿閥門之一，專門為空分的分子篩系統(tǒng)針對性設(shè)計(jì)，具有本質(zhì)防止沖擊床層功能，且使用壽命長超過20年。改進(jìn)了進(jìn)口閥門的劣勢，防腐性能更優(yōu)，從而提升了使用壽命。目前已有20多套空分設(shè)備，160多臺杭氧的三桿閥在平穩(wěn)運(yùn)行，且運(yùn)行多年，性能優(yōu)異。通過測試比較，比進(jìn)口的同類閥門阻力小，提高了空分節(jié)能。
對于高壓差調(diào)節(jié)閥由于壓力下降過快，在某一時(shí)刻壓力會低于蒸汽壓，產(chǎn)生氣泡，發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，而杭氧的開發(fā)了籠式結(jié)構(gòu)的高壓差調(diào)節(jié)閥，多孔多級降壓結(jié)構(gòu)，抗氣蝕能力強(qiáng)、噪音小的特點(diǎn)。由于采用平衡式閥芯，既滿足大壓差的要求，又振動小;且是可抽芯式閥芯，實(shí)現(xiàn)免扒砂清洗閥芯、維修閥門的要求。用于高壓氧氣調(diào)節(jié)閥采用特種合金制造，安全性高。目前該類閥門已廣泛應(yīng)用于低溫高壓液空節(jié)流閥、高壓氧氣產(chǎn)品送出閥等。
伊朗12萬的高壓氧送出閥(PN110、DN300閥內(nèi)件Monel)
3、板式換熱器
杭氧不斷開發(fā)先進(jìn)高效翅片，擁有先進(jìn)的翅片開發(fā)平臺，已制造生產(chǎn)出的10.0MPa壓力的高壓板翅式換熱器，經(jīng)英國勞氏和德國TUV的現(xiàn)場見證，驗(yàn)證了超高壓板式的釬焊技術(shù)。杭氧已成功實(shí)現(xiàn)了超大尺寸高壓產(chǎn)品的研制，在神華寧煤項(xiàng)目中應(yīng)用。神華寧煤高壓板翅式換熱器單臺尺寸6000×1220×~1832mm，最高設(shè)計(jì)壓力為8.2MPa，根據(jù)合同1.5倍水壓試驗(yàn)要求，試驗(yàn)壓力達(dá)12.3MPa，按照現(xiàn)行板翅式換熱器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為1.3倍水壓試驗(yàn)的要求換算成設(shè)計(jì)壓力，實(shí)際設(shè)計(jì)壓力可達(dá)9.46MPa。
4、增壓透平膨脹機(jī)
杭氧膨脹機(jī)采用引進(jìn)的葉輪設(shè)計(jì)軟件，增壓機(jī)模型級軟件，應(yīng)用CFD、ANSYS、動力學(xué)分析等多種手段對產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行分析、優(yōu)化，采用AutoCAD、UG等手段進(jìn)行高效設(shè)計(jì)開發(fā)。葉輪直徑15-450mm，轉(zhuǎn)速5000-260000r/min，產(chǎn)品范圍可配套小型空分至如十萬、十二萬等級特大型空分，目前已成功為日照鋼鐵六萬、廣西盛隆鋼鐵八萬、伊朗卡維十二萬、雙鴨山龍煤天泰煤制芳烴項(xiàng)目數(shù)十套大型、特大型空分設(shè)備配套。
杭氧膨脹機(jī)目前已運(yùn)行的最大低壓膨脹機(jī)葉輪直徑為450mm，中壓膨脹機(jī)葉輪直徑為360mm。葉輪采用德國五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心加工，具有良好的加工精度，軸承采用世界上最可靠的可傾瓦軸承，保障良好的運(yùn)行穩(wěn)定性和較大的承載能力。這些機(jī)器在現(xiàn)場運(yùn)行穩(wěn)定，狀態(tài)良好，性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
5、低溫液體泵
杭氧6萬Nm3/h，8.0MPa（G）高壓液氧泵，經(jīng)72小時(shí)測試。
杭氧已制造的低溫液氧泵流量已達(dá)6萬Nm3/h、壓力達(dá)8.0MPaG，并根據(jù)API標(biāo)準(zhǔn)完成了72小時(shí)液氮連續(xù)壽命試驗(yàn)，該泵無論從流量上還是壓力上完全能滿足10萬以上空分流程液氧泵兩用一備的要求。該泵的成功開發(fā)，使杭氧泵產(chǎn)品系列范圍覆蓋了目前絕大部分空分的需求，目前杭氧具有生產(chǎn)流量10-100Nm3/h，揚(yáng)程350-1100Nm3/h的離心式高壓迷宮密封液體泵的能力，密封等級能滿足高純度介質(zhì)的3級要求。循環(huán)液氧泵30Nm3/h,已在8萬空分中使用，比國外同類型泵運(yùn)行更平穩(wěn)。
三、杭氧針對冶煉行業(yè)空分的技術(shù)方案
到目前為止，杭氧已為冶煉行業(yè)生產(chǎn)300多套大型空分設(shè)備，為大型鋼鐵和冶煉廠家提供了30000-60000Nm3/h空分設(shè)備50多套，如提供給廣西防城港8萬空分、寶鋼6萬空分、北臺鋼鐵5萬空分、包鋼4萬空分、南京鋼鐵3萬等空分設(shè)備均已經(jīng)一次投運(yùn)成功出氧，在有色冶煉中也擁有大量的業(yè)績，如銅陵有色3.5萬、紫金銅業(yè)2.5萬空分設(shè)備、南方有色1.5萬等空分設(shè)備。
不同于煤化工行業(yè)，對氧氮產(chǎn)品壓力等級高的要求，冶煉行業(yè)配套的空分設(shè)備對氧氣和氮?dú)獾膲毫σ蠖驾^低。如有色冶煉所需的氧氣壓力一般只有50 kPa到1.0 MPa左右;高爐煉鐵所需氧氣壓力不高于2.0MPa;轉(zhuǎn)爐煉鋼所需氧氣壓力不高于3.0MPa。由于氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，使用間斷而壓力不高，因此氮?dú)猱a(chǎn)品通常由氮?dú)鈮嚎s機(jī)壓縮得到的。而對于50kPa到3.0MPa的氧氣產(chǎn)品，流程形式常采用外壓縮流程、自增壓流程和內(nèi)壓縮流程。
(一)常規(guī)外壓縮流程
如某銅業(yè)廠家采用氧氣底吹熔煉銅法工藝，所配套的15000Nm3/h空分設(shè)備主要性能指標(biāo)如下表：
表一：某銅業(yè)廠家配套的15000Nm3/h外壓縮空分設(shè)備主要性能指標(biāo)
圖一：某銅業(yè)廠家配套的15000Nm3/h外壓縮空分設(shè)備流程簡圖
產(chǎn)品氧氣由從上塔底部抽取的氣氧經(jīng)主換熱器復(fù)熱出冷箱后進(jìn)入氧氣透平壓縮機(jī)壓縮到0.8 MPa(G)獲得，產(chǎn)品氮?dú)鈴纳纤敳砍槿〉臍獾?jīng)過冷器和主換熱器復(fù)熱出冷箱后進(jìn)入氮?dú)鈮嚎s機(jī)壓縮到1.6 MPa(G)獲得。并生產(chǎn)少量液體產(chǎn)品作后備和外賣。
外壓縮流程由于流程簡潔明了，在液體產(chǎn)量不大的情況下可以做到無膨脹空氣去污氮管旁通，整個(gè)空分設(shè)備提取率高，且易于操作，為廣大冶煉廠家所歡迎。因此，杭氧開發(fā)了系列標(biāo)準(zhǔn)外壓縮空分設(shè)備，產(chǎn)品規(guī)模涵蓋標(biāo)準(zhǔn)15000-50000Nm3/h空分，產(chǎn)品氮?dú)夂彤a(chǎn)品氧氣量最高可達(dá)3:1，采用設(shè)備單元設(shè)計(jì)精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化;冷箱總體布置合理優(yōu)化;空分設(shè)備可根據(jù)用戶需要隨時(shí)投產(chǎn)，有效地保證項(xiàng)目進(jìn)度及空分設(shè)備產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，為用戶實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益最大化。
(二)內(nèi)壓縮流程
某大型銅冶煉企業(yè)新上項(xiàng)目需要兩種不同壓力的氧氣產(chǎn)品：50KPa和1.0MPa，且需要較多的液體產(chǎn)品以市場銷售，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。產(chǎn)品指標(biāo)如表二：
表二：某銅業(yè)廠家配套的25000Nm3/h內(nèi)壓縮空分設(shè)備主要性能指標(biāo)
圖二：某銅業(yè)廠家配套的25000Nm3/h內(nèi)壓縮空分設(shè)備流程簡圖
針對用戶的產(chǎn)品需求，我們選擇了分子篩凈化空氣、部分氧氣自增壓、部分氧氣內(nèi)壓縮、膨脹空氣進(jìn)下塔，采用規(guī)整填料上塔，全精餾無氫制氬的工藝流程。
(三)自增壓流程
廣西盛隆配套鋼廠的80000Nm3/h空分設(shè)備的主要性能指標(biāo)見表三：
表三：廣西盛隆配套的80000Nm3/h內(nèi)壓縮空分設(shè)備主要性能指標(biāo)
因鋼廠用戶用氧流量大(8萬)、壓力較高(3.0MPaG)，為提高氧壓機(jī)的入口壓力, 從而減小氧壓機(jī)的壓縮比，降低氧壓機(jī)的負(fù)荷。我們采用了液氧自增壓流程, 使得氧氣出冷箱的壓力達(dá)到50kPa。由于上下塔全采用了規(guī)整填料塔，工況變負(fù)荷范圍可從50%到100%。該空分設(shè)備又額外配置了杭氧自有稀有技術(shù)貧氪氙裝置以提高經(jīng)濟(jì)收益。該項(xiàng)目由杭氧化醫(yī)總承包，于2013年8月一次開車成功，一直平穩(wěn)運(yùn)行至今。
四、總結(jié)
冶煉行業(yè)空分設(shè)備的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較簡單，產(chǎn)品壓力較低，完全可以實(shí)現(xiàn)全面國產(chǎn)化。杭氧已成熟掌握了8萬~12萬Nm3/h等級特大型空分設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備制造技術(shù)及工藝，并開發(fā)出1.5萬~5萬Nm3/h標(biāo)準(zhǔn)空分，根據(jù)用戶不同的用氣需求提供從空分設(shè)備、工程設(shè)計(jì)到EPC高效的解決方案，保證項(xiàng)目平穩(wěn)有序地推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)雙方的共贏。
參考文獻(xiàn)：
[1]毛紹融等. 80000 m3/h 等級以上特大型煤化工空分設(shè)備國產(chǎn)化可行性研究[J]. 深冷技術(shù)， 2010( 6) : 1-5.
[2]艾紹華. 液氧自增壓空分設(shè)備的流程選擇[J]. 深冷技術(shù)， 2011( 3) : 32-36
聲明：
“杭氧冶煉型空分設(shè)備技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
750
編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：杭州杭氧股份有限公司
分享 0
舉報(bào) 0
收藏 0
反對 0
點(diǎn)贊 0
中冶有色技術(shù)平臺
2025年03月25日 ~ 27日 
