小型氧气站的搬迁设计

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摘要：徐州华东机械厂氧气站搬迁工程设计是典型的小型氧气站搬迁设计，在设计过程中按照规范和规程的要求，并根据现实情况灵活调整。

关键词：小型氧气站；工艺流程；设备布置；安全措施

Abstract: Xuzhou Huadong machinery plant oxygen station relocation project design is the design of small oxygen removal typical station, in the design process according to the rules and regulations, and according to the reality of flexible adjustment.

Keywords: small oxygen station; process equipment layout; safety measures

中图分类号：TQ116.14 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

1 小型氧气站

1903年，德国林德教授发明历史上第一套10m³/h空分制氧设备以后，历经一百多年的开拓、发展和创新，形成了小型、中型、大型和低压、中压、高压以及液体设备、气体设备等多种分类方法、形式多样的制氧空分设备。

所谓小型氧气站，是从氧气站容量上来讲的，根据《机械工程手册》中氧气站主要分类：

（1）氧气站按生产流程所需的压力分为中压、低压和高压；（2）根据用途，按产品种类分液体设备和气体设备；（3）按产品产量（指氧气产量）大小分有小型（＜1000Nm3/h）、中型（≥1000Nm3/h）和大型（≥10000Nm3/h）三种类型。

用深冷法生产氧、氮等产品的氧气站已非常普及, 其中氧气产量小于等于1000m3 / h 的小型氧气站在数量上占据了非常高的比例。另外，液态氧气的气化站也列于小型氧气站范畴, 在目前的市场上其份额也正在迅速扩大。

2 工程概述

徐州华东机械厂原址位于市中心地带，搬迁至金山桥开发区，氧气站一并搬迁。徐州华东机械厂是一家大型煤矿机械企业，历史悠久，这次搬迁是一次整体搬迁，也是一次扩建。原有氧气站几经革新，管道走向复杂、老化，部分设备老化，部分设备为自行设置，无法搬迁，设计中重新设置。尤其是原有的空压机后冷却器，是使用混凝土水池，然后让压缩空气管道在水池内U型设置，这样压损严重，另外，水池内水不流动，温度升高之后，冷却效果很差，影响后续的冷却和分馏。原有储气囊设置在一混凝土囤内，从外边不容易观测，使用不方便。原有10m3液氧储罐设置在空分间和灌充间中间，防火间距均达不到要求，处于停运状态。

氧气站主要设备采用苏州市某空分设备科技发展有限公司KDON-170/100型分馏塔及其附属设备，另外该氧气站内还有氧压机2台及工业氧气、医用氧气、氮气灌充系统各1套，液态氧气储罐及相应汽化系统1套。

氧气站的工艺流程，如图1所示，采用全低压低能耗流程设计。空气由空气过滤器进入空压机，空压机将空气压缩到0.7MPa，然后经过滤器和过滤和后冷却器被污氮气冷却，进入空气冷却器，被冷却水冷却，然后进入纯化器，进一步纯化空气中的二氧化碳等气体。然后一部分进入分馏塔，进行分馏；一部分进入轴承气柜，然后进入透平膨胀机做功；另一部分进入电加热器加热，供检修时使用。空气经分馏塔分馏后，分离出部分污氮作为水冷塔及后冷却器的冷却使用。其他液氧和液氮在分馏塔内冷却刚进入的空气，使其液化，并使自身转化为气态，然后输出成为成品氧气、成品氮气。

3 设计要点

氧气站中的各类产品都具有一定的特殊性。氧的化学性质极活泼, 是强氧化剂,能助燃,火灾危险类别属于乙类；而氮属于惰性气体, 虽不能燃烧,却具有窒息性，火灾危险类别属于戊类；低温液体产品工作温度低于-183℃, 易发生人员冻伤，而且汽化膨胀倍数可高达近千倍, 会因急剧升温等因素引发物理爆炸。鉴于以上危险因素的存在，国家1978 年颁发了TJ30—78《氧气站设计规范》，并于1991 年修订为目前正在使用的GB50030—91《氧气站设计规范》。针对其后设计、建设和使用中不断出现的安全问题, 国家又于1997年颁发了GB 16912—1997《氧气及相关气体安全技术规程》(2008年修订为GB 16912—2008《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》)。

这次搬迁设计就是依据上述两个国家强制性规范和规程，并根据现实情况做出的。本次设计主要有以下特点:

图1氧气站空分工艺流程图

（1）氧气站设置在厂区的右侧，较靠近负荷中心，交通便利，便于医用氧气及灌充工业氧气、氮气的销售，与周边丙烷汇流排间、露天跨、厂房等建筑、设施的距离符合防火、噪声的要求。氧气站作为较危险化学品生产场所, 为避免闲杂人员的进出, 站区设置围墙。

（2）氧气站分生产区、灌充区、汽化区，物流大门设计在西大门，面对工业氧、医用氧及氮气灌充间的装卸平台，对外销售瓶装工业、医用氧及氮气，除保证外来的运输车辆物流外，与生产区分开。灌充区后侧一定防火间距外设置汽化区，汽化区内有液氧储罐、液氧泵和汽化器，液氧储罐、液氧泵上方设置顶棚，防止雨淋日晒。北门定为生产区大门，设置主要生产间的制氧、压氧间和辅助生产间的值班、化验、配电、水泵间。由于压氧间的氧压机数量超过两台，所以独立设置在一房间内, 且不与其他房间直接相通。具体布置见图2。

（3）分馏塔设备高达13.5m，生产中对塔有防冷耗和防潮等要求。设计中将分馏塔设置在室内，将分馏塔所在柱距内的厂房屋面加高，其空间高度提升至15.5m，这样就留够了检修、保养设备的空间。

（4）制氧间内根据工艺流程布置设备，使得管道大多沿墙敷设，美观整洁、施工方便。具体布置见图3。

（5）虽然徐州地处北方，冬季气温会达到0℃以下，但华东机械厂全厂无采暖设计，而氧气站灌充间在低温充装氧、氮气瓶时，钢瓶在0℃以下，处于冷脆状态，充气钢瓶会有可能引起爆炸事故。所以设计中在辅房内设置专供氧气站的采暖机组间，按规范规定的采暖温度做采暖设计，并根据钢瓶安全规定设置瓶检间，提供符合规定的充气钢瓶。

（6）氧气站主要设备属搬迁，但原有的冷却压缩空气的混凝土水池和氧气混凝土立式储气槽为工厂现场制作，因为制作为混凝土结构，无法再搬迁。新增目前氧气站中常用的压缩空气后冷却器和氧气储气囊。这样工艺流程和房间设置比华东机械厂原有氧气站更加合理、有效。

（7）氧气站制氧、压氧、灌氧以及汽化系统主要生产设备间设置信号联系、联锁报警、生产环节的控

图2氧气站设备平面布置图

图3制氧间管道平面图

制和监控安全系统。

（8）空气吸入口的设计。接近地面空气灰尘较多，将空气入口设置在一层的屋顶，即7.2m高处，空气入口端部设置空气过滤器。入口处设置平台和围栏，便于检修空气过滤器。

（9）在氧气生产过程中,由于阀门的开关调试而引起的燃烧爆炸现象时有发生。在本次设计中，为进入灌充间的高压氧气管道主阀门设置阀门操作间，避免阀门操作失误引起的伤害扩大。

4 总结

小型氧气站的设计笔者尚属首次，按照《氧气站设计规范》和《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》的要求，并借鉴了国家标准图和以前的一些项目进行设计，做出以上总结和梳理，供以后设计参考。