一、概述
晉城福盛鋼鐵有限公司（以下簡稱：晉鋼集團）為提升改造工程配套的KDON-20000/26000型空分設備由開封黃河空分集團有限公司（以下簡稱：黃河空分）設計、制造，該套采用常溫分子篩吸附預凈化、增壓透平膨脹機制冷、規整填料上塔、氧氣液柱增壓、DCS控制技術的外壓流程空分設備，集中應用了黃河空分七項國家專利技術；并作為采用液柱增壓流程連續開車成功的第六套空分設備，黃河空分工藝流程組織方式的先進性、可靠性和穩定性，以及在節能產品研發方面的特色得到了再一次驗證。
二、KDON-20000/26000型空分設備主要配套機組
1.空氣壓縮系統
配自潔式空氣過濾器，國產離心式空氣透平壓縮機，雙層布置，帶水洗系統，額定排氣量105 000Nm3/h，額定排氣壓力0.52Mpa，四級壓縮三級冷卻，上海異步電機拖動，電機功率10 500KW，PLC控制+主控室DCS控制。
2.空氣預冷系統
本系統選用常規流程組織，包括空氣冷卻塔、水冷卻塔、冷水機組、冷凍水泵、常溫水泵；同時提供膨脹機組增壓機后冷卻器所需冷凍水；空氣冷卻塔、水冷卻塔均采用特殊設計的高效散堆填料塔，空冷塔運行阻力8KPa；空氣冷卻塔運行上段冷凍水量50t/h，下段常溫水145t/h；出冷水機組冷凍水溫度6℃，空氣出空氣冷卻塔溫度7℃，運行穩定可靠。
3.純化系統
本系統采用臥式雙層床分子篩吸附器，電加熱器加熱再生，調功柜控制電加熱器負荷，DCS控制切換程序。空氣出系統CO?含量＜1ppm（1ppm=10-6），純化全系統運行阻力＜5KPa，平均再生能耗405 KW。
4.分餾塔系統
本裝置主換熱器采用混合布置，一組八臺，結構緊湊，布置簡單，有利于氣流分配；混合布置也是液柱增壓流程首選，使分餾塔啟動和正常運行相得益彰。主換熱器設計采用muse軟件，熱端溫差2.5℃，正反流阻力≤17KPa，為整套空分奠定優良的性能指標基礎。在管道布置方面，采用“U”型布置，充分減小各臺因阻力不同而引起的主換熱器偏流問題；混合布置從理論計算上來說是與Aspen模擬的無縫對接，從結構上來講有利于管道匯集，總體布置優于分體換熱器。
氧蒸發器是分餾塔系統的新成員，也是本套裝置設計的核心。創建設計理念、建立設計模型、篩選過程控制的重點及氧蒸發器在冷箱內的布置和管路的布置均為本套空分設計的“大餐”。正流空氣與出主冷的液氧進行換熱，氧氣經主換熱器復熱后出冷箱，液氧利用主冷至氧蒸發器之間的高度差產生液柱靜壓，在不增加空氣分離功的前提下，實現氧氣壓力升高的目的。這一核心技術系黃河空分集團的專利技術。
下塔與ASPEN精餾計算無縫對接，經過水力學優化的洗滌，亮點多多。下塔頂部抽取氮氣、液氮產品，下部抽取貧液空，底部抽取富氧液空，部分液氮作為回流液，液空蒸汽作為上升蒸氣，建立下塔精餾工況。20000下塔蘊涵《高效節能塔》、《高效對流塔》、《大翼T型固定環》等三項黃河空分自行研發專利技術。
由于液化空氣不參加下塔精餾，氧提取率會受到影響，規整填料上塔的運用彰顯魅力，為該流程彌補了這一不足。規整填料上塔是空分新技術的核心，六段三次變直徑，液氮、貧液空、富氧液空、膨脹空氣分別進入上塔適當位置，充分發揮上塔的精餾潛力，進一步提高氧的提取率，本套不帶氬自增壓流程氧提取率達96%以上；主冷凝蒸發器連接上、下塔，單沸騰主冷簡單可靠，節約設備的投資成本。冷箱內管道采用先進的工程專用三維配管軟件PDMS設計，并通過CAESARⅡ應力分析軟件對每一根管線都進行了低溫狀態下的模擬分析，根據分析結果對管道的收縮變形進行理論補償，支架進行合理的添加，確保常溫下安裝的分餾塔系統在低溫下的安全運行。
5.壓氧、壓氮系統
本系統包括四臺活塞式氧氣壓縮機（三用一備），同步電機拖動，單臺排氣量6 800 Nm3/h；一臺氮氣透平壓縮機，異步電機拖動，排氣量18 000 Nm3/h；一臺活塞式氮氣壓縮機，排氣量7 000 Nm3/h；同步電機拖動。
氧氣液柱增壓流程由于氧壓機組進氣壓力提高，使得機組得到有效擴容，節約設備的投資；由于機組壓比減小，活塞力得到有效降低，運行可靠性增加，易損件壽命延長，機組維修費用降低，設備使用年限增加，折舊率降低。黃河空分往復式氧氣壓縮機組創造了連續運轉兩年未換易損件的記錄。
由于氧壓機組額定吸入容積流量為定值，空分采用流量控制輸出氧氣，當壓氧能力大于空分氧氣產能時，氧壓機前壓力降低，氧壓機吸入氣量減少，空分和壓氧兩個系統處于平衡狀態，反之亦然。通過氧壓機組吸入壓力30KPa～100KPa的變工況適應能力，實現無回流壓氧，無放散響應，有效地杜絕壓氧的能量耗散。
6.氧、氮氣調壓系統
調壓系統采用雙回路設計，當調壓站輸送氣量大于壓氧、壓氮產能時，氧、氮壓機低壓運行，球罐輸出補充氣量。產品氣經其中一流路直接送往用戶。當調壓站輸送氣量小于壓氧、壓氮產能時，氧、氮壓機組高壓運行，產品氣直接送入球罐貯存。分餾塔系統和壓縮系統的和諧統一，調壓系統可供可存，負荷調峰零放散。雙回路調壓系統節約產品壓縮機組的壓縮能耗，是本裝置節能降耗設計的又一亮點。
三、KDON-20000/26000型空分設備節能效果顯著
黃河空分自主研發并獲專利的液柱增壓流程空分設備在氧氣壓力2.5MPa時，使空分壓氧能耗同比節約15.8%，空分裝置綜合能耗節約5%。同時擴展了往復式氧壓機組的產能，單臺機組壓氧能力大于11 000Nm3/h。
開封黃河空分集團為山西晉鋼集團研發的KDON-20000/26000型空分設備成功開車之前，已在35 000Nm3/h、12 000Nm3/h、6 000Nm3/h、15 000Nm3/h等空分設備上積累了豐富的經驗；提供內蒙某煤化工企業的20 000Nm3/h液柱增壓流程空分設備，成為用氧壓力80KPa的德士古煤氣化工藝量身定做的最佳匹配；為內蒙某鋼鐵企業研制的20 000Nm3/h液柱增壓流程帶全精餾制氬空分，已進入安裝階段。綜上所述，液柱增壓流程空分設備已成為開封黃河空分集團加快技術創新步伐的靚麗名片。
晉城福盛鋼鐵有限公司（以下簡稱：晉鋼集團）為提升改造工程配套的KDON-20000/26000型空分設備由開封黃河空分集團有限公司（以下簡稱：黃河空分）設計、制造，該套采用常溫分子篩吸附預凈化、增壓透平膨脹機制冷、規整填料上塔、氧氣液柱增壓、DCS控制技術的外壓流程空分設備，集中應用了黃河空分七項國家專利技術；并作為采用液柱增壓流程連續開車成功的第六套空分設備，黃河空分工藝流程組織方式的先進性、可靠性和穩定性，以及在節能產品研發方面的特色得到了再一次驗證。
二、KDON-20000/26000型空分設備主要配套機組
1.空氣壓縮系統
配自潔式空氣過濾器，國產離心式空氣透平壓縮機，雙層布置，帶水洗系統，額定排氣量105 000Nm3/h，額定排氣壓力0.52Mpa，四級壓縮三級冷卻，上海異步電機拖動，電機功率10 500KW，PLC控制+主控室DCS控制。
2.空氣預冷系統
本系統選用常規流程組織，包括空氣冷卻塔、水冷卻塔、冷水機組、冷凍水泵、常溫水泵；同時提供膨脹機組增壓機后冷卻器所需冷凍水；空氣冷卻塔、水冷卻塔均采用特殊設計的高效散堆填料塔，空冷塔運行阻力8KPa；空氣冷卻塔運行上段冷凍水量50t/h，下段常溫水145t/h；出冷水機組冷凍水溫度6℃，空氣出空氣冷卻塔溫度7℃，運行穩定可靠。
3.純化系統
本系統采用臥式雙層床分子篩吸附器，電加熱器加熱再生，調功柜控制電加熱器負荷，DCS控制切換程序。空氣出系統CO?含量＜1ppm（1ppm=10-6），純化全系統運行阻力＜5KPa，平均再生能耗405 KW。
4.分餾塔系統
本裝置主換熱器采用混合布置，一組八臺，結構緊湊，布置簡單，有利于氣流分配；混合布置也是液柱增壓流程首選，使分餾塔啟動和正常運行相得益彰。主換熱器設計采用muse軟件，熱端溫差2.5℃，正反流阻力≤17KPa，為整套空分奠定優良的性能指標基礎。在管道布置方面，采用“U”型布置，充分減小各臺因阻力不同而引起的主換熱器偏流問題；混合布置從理論計算上來說是與Aspen模擬的無縫對接，從結構上來講有利于管道匯集，總體布置優于分體換熱器。
氧蒸發器是分餾塔系統的新成員，也是本套裝置設計的核心。創建設計理念、建立設計模型、篩選過程控制的重點及氧蒸發器在冷箱內的布置和管路的布置均為本套空分設計的“大餐”。正流空氣與出主冷的液氧進行換熱，氧氣經主換熱器復熱后出冷箱，液氧利用主冷至氧蒸發器之間的高度差產生液柱靜壓，在不增加空氣分離功的前提下，實現氧氣壓力升高的目的。這一核心技術系黃河空分集團的專利技術。
下塔與ASPEN精餾計算無縫對接，經過水力學優化的洗滌，亮點多多。下塔頂部抽取氮氣、液氮產品，下部抽取貧液空，底部抽取富氧液空，部分液氮作為回流液，液空蒸汽作為上升蒸氣，建立下塔精餾工況。20000下塔蘊涵《高效節能塔》、《高效對流塔》、《大翼T型固定環》等三項黃河空分自行研發專利技術。
由于液化空氣不參加下塔精餾，氧提取率會受到影響，規整填料上塔的運用彰顯魅力，為該流程彌補了這一不足。規整填料上塔是空分新技術的核心，六段三次變直徑，液氮、貧液空、富氧液空、膨脹空氣分別進入上塔適當位置，充分發揮上塔的精餾潛力，進一步提高氧的提取率，本套不帶氬自增壓流程氧提取率達96%以上；主冷凝蒸發器連接上、下塔，單沸騰主冷簡單可靠，節約設備的投資成本。冷箱內管道采用先進的工程專用三維配管軟件PDMS設計，并通過CAESARⅡ應力分析軟件對每一根管線都進行了低溫狀態下的模擬分析，根據分析結果對管道的收縮變形進行理論補償，支架進行合理的添加，確保常溫下安裝的分餾塔系統在低溫下的安全運行。
5.壓氧、壓氮系統
本系統包括四臺活塞式氧氣壓縮機（三用一備），同步電機拖動，單臺排氣量6 800 Nm3/h；一臺氮氣透平壓縮機，異步電機拖動，排氣量18 000 Nm3/h；一臺活塞式氮氣壓縮機，排氣量7 000 Nm3/h；同步電機拖動。
氧氣液柱增壓流程由于氧壓機組進氣壓力提高，使得機組得到有效擴容，節約設備的投資；由于機組壓比減小，活塞力得到有效降低，運行可靠性增加，易損件壽命延長，機組維修費用降低，設備使用年限增加，折舊率降低。黃河空分往復式氧氣壓縮機組創造了連續運轉兩年未換易損件的記錄。
由于氧壓機組額定吸入容積流量為定值，空分采用流量控制輸出氧氣，當壓氧能力大于空分氧氣產能時，氧壓機前壓力降低，氧壓機吸入氣量減少，空分和壓氧兩個系統處于平衡狀態，反之亦然。通過氧壓機組吸入壓力30KPa～100KPa的變工況適應能力，實現無回流壓氧，無放散響應，有效地杜絕壓氧的能量耗散。
6.氧、氮氣調壓系統
調壓系統采用雙回路設計，當調壓站輸送氣量大于壓氧、壓氮產能時，氧、氮壓機低壓運行，球罐輸出補充氣量。產品氣經其中一流路直接送往用戶。當調壓站輸送氣量小于壓氧、壓氮產能時，氧、氮壓機組高壓運行，產品氣直接送入球罐貯存。分餾塔系統和壓縮系統的和諧統一，調壓系統可供可存，負荷調峰零放散。雙回路調壓系統節約產品壓縮機組的壓縮能耗，是本裝置節能降耗設計的又一亮點。
三、KDON-20000/26000型空分設備節能效果顯著
黃河空分自主研發并獲專利的液柱增壓流程空分設備在氧氣壓力2.5MPa時，使空分壓氧能耗同比節約15.8%，空分裝置綜合能耗節約5%。同時擴展了往復式氧壓機組的產能，單臺機組壓氧能力大于11 000Nm3/h。
開封黃河空分集團為山西晉鋼集團研發的KDON-20000/26000型空分設備成功開車之前，已在35 000Nm3/h、12 000Nm3/h、6 000Nm3/h、15 000Nm3/h等空分設備上積累了豐富的經驗；提供內蒙某煤化工企業的20 000Nm3/h液柱增壓流程空分設備，成為用氧壓力80KPa的德士古煤氣化工藝量身定做的最佳匹配；為內蒙某鋼鐵企業研制的20 000Nm3/h液柱增壓流程帶全精餾制氬空分，已進入安裝階段。綜上所述，液柱增壓流程空分設備已成為開封黃河空分集團加快技術創新步伐的靚麗名片。
