氧气和氮气在工业中的应用

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1、工业气体应用领域（氧、氮）     工业气体是指氧、氮、氩、氖、氦、氪、氙、氢、二氧化碳、乙炔、天然气等。由于这些气体具有固有的物理和化学特性，因此在国民经济中占有举足轻重的地位，推广应用速度非常快，几乎渗透到各行各业。工业气体用量最多的传统产业有：炼钢、炼铁、有色金属冶炼、化肥生产、乙稀、丙稀、聚氯乙稀、人造纤维、合成纤维、硅胶橡制品、电缆和合成革等石油化学工业、机械工业中的焊接，金属热处理、氦扦漏等，浮法玻璃生产等。由于这些传统产业在近几年发展迅速，工业气体的用量也达到高峰。　　工业气体用量正在

2、掘起的产业有：煤矿灭火、石油开采、煤气化和煤液化，玻璃熔化炉、水泥生产窑、耐火材料生产窑，砖瓦窑等工业炉窑、食品速冻，食品气调包装、啤酒保鲜、光学、国防工业中的燃料、超导材料生产、电子、半导体、光纤生产、农业、畜牧业、鱼业、废水处理、漂白纸浆、垃圾焚烧、粉碎废旧轮胎等环保产业、建筑、气象、文化、文物保护、体育运动、公安破案、医疗保健产业中的冷刀、重危病人吸氧、高压氧冶疗、人体器管低温冷藏、麻醉技术及氧吧等。　　工业气体应用正在试验中的产业有：固体氮生产，燃料电池生产，磁性材料生产，超细加工，天然气发

3、电，压缩天然气汽车，氢能汽车生产等。　　工业气体用量较多的产业如钢铁、化肥、化工、玻璃及化纤行业均自建气体生产设备，实行自产自销的企业经营方针，一些工业气体用量较少的产业，主要依市场购买工业气体。因此工业气体的液体市场正在掘起，应用领域也越来越广泛，如1999年美国液氧和液氮市场，按行业分，各行业的占有比例如下：·液氧市场：机械16%、金属14%、保健13%、电子12%、焊接10%、运输10%、化工9%、玻璃5%、运输服务2%、造纸1%、实验室1%、其他7%。·液氮市场：化工22%、食品20%、电子

4、16%、机械7%、金属6%、油气5%、石油4%、运输4%、橡胶3%、实验室3%、制造2%、其他8%。　　我国的江苏、上海和马鞍山有丰富的液态工业气体资源。每年可提供约90万吨的液体产品供市场需要。河北省每年也可提供30万吨的液体产品满足市场需要。---钢铁工业中的应用------------　　吹氧炼钢：吹氧炼钢，已为各国普遍采用，成为钢铁工业飞跃发展的一条重要途径。吹氧炼钢的主要方式有：转炉纯氧顶吹或底吹炼钢、电孤炉炼钢和平炉炼钢。转炉炼钢每吨钢耗氧50~60m3；电孤炉炼钢每吨钢耗氧10~25m

5、3；平炉炼钢每吨钢耗耗氧20~40m3。1993年世界各国或地区各种炼钢法所占的比例（%），其中中国：转炉钢是63.8%（美国为61.8%，日本为68.8%，卢森堡为100%，奥地利为90.1%）、电弧炉钢为21.8%（美国为38.2%，日本为31.2%，奥地利为9.9%）、平炉钢为14.2%（美、日、奥均为0）、其他钢为0.2%（美、日、奥均为0）。世界：转炉59.4%，电弧炉31.0%，平炉9.6%，其他0.1%。进入90年代，电炉短流程技术在世界蓬勃发展。现代化大型电炉采用了各种强化供氧技术，

6、提高生产效率和降低电耗。和30年前相比，电炉的冶炼周期从210min降低到55min，冶炼电耗从650kWh/t降低到350kWh/t，而氧气的用量从8m3/t增加到35~60m3/t。炼钢用氧要求氧气纯度达到99.6%，避免钢水吸氧，一般要求总管压力大于2MPa，工作压力大于1.2MPa，气体要求清洁，无水无油。此外，轧钢每吨钢耗氧3~6m3、钢材加工、连铸坯火焰切割，火焰清除、炉衬火焰每吨钢耗氧11.4~14.2m3。　　高炉富氧喷煤炼铁：高炉富氧喷煤炼铁可提高利用系数和降低焦比。1991年3月

7、12至5月24日，首钢公司在1号高炉进行了高富氧大喷煤试验，最高富氧率达5.5%，鼓风中每富氧1%，可增产2.5%~3.0%，试验期55天，共增产生铁1.17万吨；每富氧1%，可提高煤气热值1.28%~2.00%，相当于使用风温升高32~79℃。鞍钢2号高炉富氧喷煤冶炼试验（1992年3月~1993年3月），氧气由鞍钢氧气厂提供，气量10000~12000m3/h，纯度99.5%，压力1.2~1.6MPa（进入高炉冷风前减压至0.6MPa）。为安全，系统安装了氮和均压设施，冶炼结果，富氧鼓风以后，平

8、均每富氧1%，可增产2.27%，温度升高35℃，吨铁成本降低6.91元。1993年12月14~15日，冶金部科技司组织鉴定，当富氧到24.71%时，喷煤量达到161kg/t，入炉焦比降到407kg/t，综合焦比降到536kg/t。　　熔融还原炼铁：21世纪，对钢铁工业发展的基本要求是消除环境污染。为根本改变钢铁工业的污染现状，许多发达国家纷纷投入巨资开发熔融还原炼铁技术。熔融还原采用纯氧燃烧煤，代替焦炭炼铁。同时，产生大量高热值洁净煤气，作为能源输出。韩国浦项钢铁公司