Пять основных преимуществ кислородной системы VPSA по сравнению с традиционными методами: почему сталелитейные заводы предпочитают эту технологию?

В сталелитейной промышленности кислород является основным промышленным газом, который проходит через весь процесс агломерации, производства чугуна, производства стали и прокатки стали. Стабильность поставок, степень соблюдения чистоты и затраты на энергопотребление напрямую определяют эффективность производства и рыночную конкурентоспособность металлургических предприятий. Традиционные технологии получения кислорода (такие как криогенное разделение воздуха и мембранное разделение) постепенно выявили такие слабые места, как высокое энергопотребление, медленный запуск, а также сложная эксплуатация и обслуживание при длительном-применении.

Напротив, кислородные генераторы с вакуумной адсорбцией и переменным давлением (VPSA), основанные на технологических усовершенствованиях, создали значительные преимущества в контроле энергопотребления, адаптируемости и рентабельности инвестиций, став предпочтительной технологией для систем генерации кислорода на современных сталелитейных заводах. Эта статья начнется с пяти основных преимуществ в сочетании с реальным производством сталелитейной промышленности, чтобы глубоко проанализировать техническую ценность и логику адаптации кислородных генераторов VPSA в отрасли.

Затраты на потребление энергии являются основными эксплуатационными расходами систем генерации кислорода на сталелитейных заводах. Традиционные генераторы кислорода с криогенным разделением воздуха основаны на технологии низкотемпературной дистилляции, требующей большого количества электроэнергии для поддержания холодильной среды с температурой -183 градуса, при этом потребление энергии составляет примерно 0,45–0,6 кВтч на кубический метр кислорода. Напротив, в системах генерации кислорода VPSA применяется комбинированный принцип вакуумной десорбции и адсорбции при переменном давлении. Благодаря селективным адсорбционным характеристикам молекулярных сит для молекул азота и кислорода в воздухе разделение газов может быть достигнуто при нормальной температуре и давлении с потреблением энергии всего 0,28-0,35 кВтч на кубический метр кислорода, что позволяет сэкономить на 30%-40% больше энергии, чем при криогенном разделении воздуха.

Для крупных металлургических предприятий с годовой производительностью 10 миллионов тонн суточная потребность в кислороде составляет около 80 000-120 000 кубических метров. Использование генераторов кислорода VPSA может ежегодно экономить десятки миллионов юаней на затратах на электроэнергию. Что еще более важно, оборудование для производства кислорода VPSA не требует поддержки крупных-холодильных установок и систем теплообмена, а энергопотребление вспомогательного оборудования составляет лишь 1/5 от энергопотребления традиционных технологий, что соответствует потребностям сталелитейной промышленности в низко-трансформации углерода в рамках текущей цели «двойного углерода». Кроме того, кислородные генераторы VPSA могут динамически регулировать мощность производства газа в соответствии с-потребностью в кислороде в режиме реального времени сталеплавильных и доменных печей, избегая проблемы с отходами традиционных кислородных генераторов с «работой при полной-нагрузке и фиксированным потреблением энергии». В сценариях с низкой нагрузкой, таких как остановка доменной печи и перерывы в выплавке стали, потребление энергии может быть дополнительно снижено на 15–20%.

Основная техническая поддержка этого преимущества заключается в высокоэффективных-материалах молекулярных сит и интеллектуальных системах контроля давления.

Адсорбционная способность азота нового поколения молекулярных сит на основе лития-на 25 % выше, чем у традиционных углеродных молекулярных сит, а цикл адсорбции-десорбции сокращен до 2-3 минут, что значительно снижает потери энергии при преобразовании давления. Интеллектуальная система управления ПЛК может в режиме реального времени отслеживать данные о давлении и чистоте кислорода, динамически регулировать кривую давления адсорбционной колонны и обеспечивать оптимальный баланс между потреблением энергии и эффективностью производства газа. Соответствующие данные показывают, что после внедрения технологии генерации кислорода VPSA средняя стоимость потребления кислорода на тонну стали в сталелитейной промышленности снизилась на 28%, что стало ключевым прорывом для предприятий по снижению затрат и повышению эффективности.

Традиционные системы получения кислорода при криогенном разделении воздуха состоят из десятков устройств, включая воздушные компрессоры, системы предварительного-охлаждения, системы очистки, дистилляционные башни и резервуары для хранения кислорода. Вся система занимает большую площадь и требует отдельного планирования фундаментов оборудования, опор трубопроводов и эксплуатационных цехов, что чрезвычайно затрудняет развертывание при реконструкции старых заводов или стальных проектах с ограниченным пространством. Если взять в качестве примера систему с суточной производительностью кислорода 10 000 кубических метров, то для криогенного генератора кислорода с разделением воздуха требуется площадь около 800-1000 квадратных метров, цикл установки оборудования составляет 6-8 месяцев и большие инвестиции в затраты на гражданское строительство.

Генераторы кислорода VPSA имеют модульную интегрированную конструкцию, в которой основное оборудование (воздушные компрессоры, адсорбционные башни, слои молекулярных сит, группы вакуумных клапанов) полностью интегрировано в один блок. Вся система занимает всего 1/3-1/4 площади криогенного разделения воздуха-, а для оборудования VPSA с суточной производительностью кислорода 10 000 кубических метров требуется всего 200-300 квадратных метров. Его модульная структура позволяет осуществлять заводскую сборку и быструю сборку на месте, сокращая цикл установки до 1-2 месяцев и значительно снижая влияние на нормальное производство сталелитейных заводов. В проектах модернизации старых заводских систем производства кислорода генераторы кислорода VPSA можно напрямую подключать к существующим трубопроводам подачи кислорода без масштабной реконструкции объекта, что снижает затраты на гражданское строительство более чем на 60%.

Что касается инвестиционных затрат, первоначальные инвестиции в системы генерации кислорода VPSA на 20 %-30 % ниже, чем в системы криогенного разделения воздуха, и нет необходимости инвестировать в дорогостоящее холодильное оборудование и расходные материалы для дистилляционных колонн. Что еще более важно, генераторы кислорода VPSA поддерживают расширение по-требованию. Сталелитейные предприятия могут добавлять модули адсорбционных башен поэтапно в соответствии со своими планами расширения мощностей, избегая капитальных вложений, вызванных разовыми-крупными инвестициями. Например, на сталелитейном заводе среднего- размера первоначально были установлены 2 комплекта кислородных генераторов VPSA с ежедневной производительностью 5000 кубических метров, тогда как годовой объем производства стали составлял 3 миллиона тонн; когда последующая мощность увеличилась до 5 миллионов тонн, для удовлетворения спроса потребовалось всего лишь добавить 1 комплект оборудования той же спецификации, что намного превосходит традиционные технологии производства кислорода с точки зрения инвестиционной гибкости.

Производство стали — это непрерывная отрасль, работающая 24 часа в сутки. Сбои в работе системы производства кислорода напрямую приведут к отключению кислорода в доменной печи и остановке сталеплавильного производства, что приведет к экономическим потерям в сотни тысяч юаней в час. Традиционные генераторы кислорода с криогенным разделением воздуха имеют сложную конструкцию оборудования и множество связанных с ним систем, что приводит к относительно большему количеству точек отказа. При возникновении таких проблем, как утечка в системе охлаждения и блокировка дистилляционной колонны, цикл технического обслуживания может длиться несколько дней, что серьезно влияет на непрерывность производства.

Основное преимущество кислородных генераторов VPSA заключается в их простой конструкции.- Единственными движущимися частями являются воздушные компрессоры и группы вакуумных клапанов, поэтому частота отказов намного ниже, чем у криогенного оборудования для разделения воздуха. Среднее время наработки на отказ (MTBF) может достигать более 8000 часов, а годовая эксплуатационная надежность превышает 99,5%. Его слой молекулярного сита имеет конструкцию с фиксированным-слоем, который не требует частой замены и имеет срок службы на 8–10 лет- 3-5 лет дольше, чем цикл замены расходных материалов традиционных генераторов кислорода. Кроме того, оборудование для производства кислорода VPSA обладает характеристиками быстрого запуска: для производства качественного кислорода из остановленного состояния требуется всего 15-30 минут, в то время как для запуска криогенных генераторов кислорода с разделением воздуха требуется 4-6 часов. Это преимущество особенно очевидно на этапе восстановления производства после внезапных отключений электроэнергии или ремонта оборудования.

Что касается адаптируемости чистоты кислорода, генераторы кислорода VPSA могут гибко регулировать чистоту кислорода от 90 % до 99,5 % в зависимости от потребностей различных процессов производства стали. В процессе производства чугуна кислород с чистотой 90 %-93 % может удовлетворить потребности доменного дутья, обогащенного кислородом-, что может снизить потребление энергии. Процесс производства стали (конвертер, электродуговая печь) требует кислорода высокой-чистоты более 99,2%. За счет оптимизации соотношения молекулярных сит и цикла адсорбции генераторы кислорода VPSA могут стабильно производить кислород высокой-чистоты с диапазоном колебаний чистоты, контролируемым в пределах ±0,3%, что соответствует требованиям прецизионного производства стали. Напротив, максимальная чистота кислорода в генераторах кислорода с мембранным разделением может достигать только 95%, что не позволяет адаптироваться к процессу производства стали. Хотя генераторы кислорода с криогенным разделением воздуха могут производить кислород высокой чистоты более 99,5%, гибкость регулировки их чистоты недостаточна, что приводит к серьезным потерям энергии при производстве газа низкой чистоты.

Традиционные системы получения кислорода с криогенным разделением воздуха включают в себя множество сложных технологических звеньев, таких как охлаждение, дистилляция и очистка, которые предъявляют чрезвычайно высокие требования к профессиональным навыкам эксплуатации и технического обслуживания. Предприятиям необходимо вооружить профессиональные команды знаниями в различных областях, таких как химическое машиностроение, холодильное оборудование и машиностроение, а количество оборудования, управляемого одним человеком, ограничено. Цех криогенного разделения воздуха производительностью 100 000 куб. м в сутки требует 15-20 обслуживающего и обслуживающего персонала, что приводит к высоким трудозатратам.

В генераторах кислорода VPSA используется полностью автоматизированная система управления, позволяющая выполнять такие операции, как запуск и остановка оборудования, настройка параметров и сигнализация о неисправностях, с помощью сенсорного экрана, что значительно упрощает процесс эксплуатации и технического обслуживания. Его основные работы по эксплуатации и техническому обслуживанию включают только основные этапы, такие как замена фильтрующего элемента воздушного компрессора, регулярный осмотр слоев молекулярных сит и смазка клапанов. Рядовой технический персонал может работать самостоятельно после 1-2 недель обучения. Станция производства кислорода VPSA с суточной производительностью 100 000 кубических метров требует всего 5-8 обслуживающего и обслуживающего персонала, что снижает трудозатраты более чем на 60% по сравнению с традиционным криогенным разделением воздуха.

Кроме того, функция удаленного мониторинга и диагностики систем генерации кислорода VPSA еще больше снижает нагрузку при эксплуатации и обслуживании. Через промышленную интернет-платформу персонал по эксплуатации и техническому обслуживанию может-просматривать в режиме реального времени рабочие параметры оборудования (давление, температуру, чистоту, энергопотребление), а система может автоматически выявлять аномальные данные и выдавать ранние предупреждения, а также удаленно выполнять настройку параметров и диагностику неисправностей. После внедрения кислородных генераторов VPSA крупная сталелитейная группа создала централизованный центр эксплуатации и технического обслуживания, в котором всего 20 сотрудников по эксплуатации и техническому обслуживанию управляют 10 станциями по производству кислорода, что значительно повысило эффективность управления. В то же время изнашиваемые детали (фильтрующие элементы, уплотнения клапанов) кислородных генераторов VPSA обладают высокой универсальностью, низкими затратами на закупки и простыми процессами замены без необходимости полагаться на оригинальную заводскую техническую поддержку, что еще больше снижает временные затраты и затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.

В условиях растущей строгости национальной политики в области защиты окружающей среды сталелитейная промышленность, как отрасль с высоким-энергопотреблением-и высоким-высоким уровнем выбросов, сталкивается с острой необходимостью экономить энергию и сокращать выбросы. Во время работы традиционных генераторов кислорода с криогенным разделением воздуха холодильная система будет производить определенное количество выбросов парниковых газов, а шум оборудования относительно велик (рабочий шум составляет около 85-90 децибел), что требует поддержки средств звукоизоляции. В то же время система очистки криогенного разделения воздуха будет производить отходы-адсорбенты, которые при неправильном обращении будут вызывать загрязнение окружающей среды.

Генераторы кислорода VPSA обладают преимуществами с точки зрения защиты окружающей среды:

во-первых, отсутствуют выбросы парниковых газов. Весь процесс производства кислорода потребляет только воздух и электричество, а потребление электроэнергии намного ниже, чем у традиционных технологий, что косвенно снижает выбросы углерода при производстве тепловой энергии.

Во-вторых, низкий уровень шума при работе. За счет оптимизации шумоподавляющей конструкции воздушных компрессоров и герметизирующих конструкций оборудования рабочий шум кислородных генераторов ВПСА можно контролировать на уровне ниже 75 децибел без необходимости строительства дополнительных звукоизоляционных цехов, что соответствует нормам шума для промышленных предприятий.

В-третьих, экологически чистые расходные материалы. Слой молекулярного сита имеет длительный срок службы и может быть переработан и регенерирован после утилизации, не вызывая загрязнения окружающей среды. Напротив, отходы адсорбентов традиционного криогенного разделения воздуха являются опасными отходами с высокими затратами на утилизацию.

Кроме того, водо-сберегающие характеристики кислородного оборудования VPSA также отвечают требованиям водосбережения в сталелитейной промышленности. Система предварительного-охлаждения и система охлаждения генераторов кислорода с криогенным разделением воздуха должны потреблять большое количество технической воды. Криогенное оборудование с суточной подачей кислорода 10 000 кубических метров потребляет около 50-80 тонн воды в сутки. Напротив, генераторам кислорода VPSA требуется лишь небольшое количество охлаждающей воды для охлаждения воздушного компрессора, при этом ежедневное потребление воды составляет всего 5-10 тонн, а уровень экономии воды составляет более 80%. Это преимущество особенно важно для сталелитейных заводов в регионах с дефицитом воды. Благодаря цели «двойного углерода» и политике защиты окружающей среды, экологические характеристики кислородных генераторов VPSA стали важным плюсом для сталелитейных предприятий в выполнении своих социальных обязательств и получении поддержки от политики защиты окружающей среды.

В целом, пять основных преимуществ кислородных генераторов VPSA точно соответствуют основным потребностям сталелитейной промышленности: экономия энергии и снижение затрат соответствуют целям предприятия по получению прибыли, легкое развертывание адаптируется к ограничениям на объекте, стабильная работа обеспечивает непрерывное производство, удобство эксплуатации и обслуживания снижает давление со стороны руководства, а защита окружающей среды отвечает требованиям политики.

По сравнению с традиционными технологиями производства кислорода генераторы кислорода VPSA не только лидируют по техническим показателям, но и создают долгосрочную-экономическую и социальную ценность для сталелитейных предприятий.

С точки зрения отраслевых тенденций, благодаря постоянному совершенствованию технологии молекулярно-ситовых материалов (например, НИОКР и применению высокоэффективных молекулярных сит на основе лития- и композитных молекулярных сит) и оптимизации интеллектуальных систем управления, потребление энергии генераторами кислорода VPSA будет еще больше снижаться, диапазон регулировки чистоты будет шире, а адаптируемость будет выше. В будущем технология генерации кислорода VPSA будет применяться не только к традиционным звеньям выплавки стали, но и распространиться на сценарии с более высокими требованиями к чистоте кислорода, такие как рафинирование специальной стали и термическая обработка стали, став основной технической поддержкой системы газоснабжения в сталелитейной промышленности.

Для сталелитейных предприятий выбор кислородных генераторов VPSA уже не просто модернизация оборудования, а стратегическое решение, направленное на повышение конкурентоспособности основной продукции. Будь то планирование систем генерации кислорода для новых сталелитейных проектов или техническая трансформация оборудования для генерации кислорода на старых заводах, генераторы кислорода VPSA становятся предпочтительным решением для все большего числа сталелитейных предприятий благодаря своим значительным комплексным преимуществам, способствуя высококачественному-развитию сталелитейной промышленности в эффективном, низко-углеродном и устойчивом направлении.

После внедрения оборудования для генерации кислорода VPSA сталелитейный завод увеличил общую эффективность производства на 25 %, добился более точного контроля температуры во время плавки и снизил потребление кислорода на 30 %. Кроме того, выбросы углекислого газа сократились на 15%, что принесло предприятию значительную экономическую и экологическую выгоду.

Запросить ценовое предложение

Если вашему сталелитейному заводу требуется энергосберегающее и эффективное решение для-выработки кислорода, лучшим выбором станут генераторы кислорода VPSA.кликните сюдачтобы получить дополнительную информацию или связаться с экспертами, которые предоставят вашему предприятию индивидуальное решение для подачи кислорода, которое поможет вам повысить эффективность производства, снизить затраты на электроэнергию и продвигать экологически чистое производство.

Помимо генераторов кислорода VPSA, мы также производим генераторы кислорода PSA, резервуары для хранения, теплообменники и другую продукцию. Если вы заинтересованы в кислородных системах VPSA или других продуктах, отправьте электронное письмо по адресуsales@gneeheatex.com. Мы будем очень рады вам помочь.